مکانیزم خرابی الکترود اکسید فلز

مکانیسم خرابی الکترود اکسید فلزی

تضعیف فعالیت الکترود اکسید فلز در رابط لایه فعال/الکترولیت و رابط بستر/فعال رخ می دهد. با پیشرفت الکترولیز، پوشش آند به تدریج از بین می رود وتیتانیومبستر در برخی نقاط ضعیف غیرفعال می شود. فعالیت کاتالیزوری الکترود به تدریج ضعیف می شود تا زمانی که فعالیت خود را به طور کامل از دست بدهد، همانطور که در شکل 1.3 نشان داده شده است.

الف-قبل از الکترولیز؛ ب-الکترولیز; ج-بعد از غیر فعال شدن 1-سوبسترای تیتانیوم؛2-پوشش فعال؛3-TiO2

Fig.1.3 نقشه طرح آند اکسید فلز در طول عمر تشدید

بسیاری از محققان در حال بررسی علل خرابی الکترود هستند. در حال حاضر، محققان داخلی و خارجی تفسیرهای متناقضی از این موضوع دارند که عمدتاً به شرح زیر است:

(1) انحلال Ru02:

در پوشش روتنیم، Ru{1}}2 جزء اصلی الکتروکاتالیستی است. با توجه به محاسبات ترمودینامیکی، Ru0₂زمانی که پتانسیل آند در 1.387 ولت (در مقابل SHE یا 1.146 ولت در مقابل SCE) مثبت باشد به Ru04 اکسید می شود:

رو0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Ru04 تولید شده توسط واکنش ممکن است به شکل H وجود داشته باشد₂رو0₂در راه حل، و Ru0₄ بیشتر تجزیه می شود:

رو0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

به این ترتیب، جزء الکتروکاتالیستی Ru02 در پوشش، الکترود را ترک کرده و در محلول حل می‌شود و باعث می‌شود الکترود انرژی فعال خود را از دست بدهد.

بر اساس ویژگی‌های اجزای پوششی که در برابر خوردگی اسیدی و خوردگی الکتروشیمیایی مقاوم نیستند، مکانیسم غیرفعال‌سازی الکترود اکسید فلزی روتنیم-تیتانیوم برای تشکیل یک لایه خالی پیشنهاد شده است. در 40 درجه، O. در 5mol/LH₂S0₄راه حل، یک آزمایش عمر پیشرفته انجام شد. انحلال شیمیایی Ti0₂در اسید سولفوریک و انحلال الکتروشیمیایی Ru{0}}₂ترکیب شده و باعث تشکیل یک لایه خالی می شود.

دانشگاه تیانجین در چین مکانیسم خوردگی Ru0 را مطالعه کرده است.₂-Ti0₂الکترودها و اشاره کرد که انحلال الکتروشیمیایی اجزای فعال Ru در پوشش دلیل اصلی خرابی الکترود است. Zhang Zhaoxian به دو مورد انحلال پوشش آند اشاره کرد: یکی انحلال یکنواخت کل سطح آند و دیگری انحلال موضعی در ناحیه خاصی از آند (معمولاً در لبه آند). هنگامی که تا حدی حل می شود و باقیمانده پوشش 18 درصد از کل سطح الکترود را تشکیل می دهد، الکترود غیرفعال می شود.

(2) از دست دادن فعالیت کاتالیزوری Ru02

پوشش تیتانیوم روتنیوم از Ru غیر استوکیومتری ساخته شده است{1}}_2-x. و Ti0_2-x. x از اکسیدهای کمبود اکسیژن تشکیل شده است که x تقریباً در محدوده 0 است.01 تا 0.02. مرکز واقعی فعال سازی تخلیه کلر Ru0 غیر کمی است₂. هر چه تعداد این اکسیدها بیشتر باشد، مراکز فعال تر و فعالیت کاتالیزوری الکترود بهتر است. پروفسور DeNora زمانی اشاره کرد: رسانایی آند پوشش داده شده عملکرد کریستال مختلط نوع n تحریف شده است که از همان کریستال Ru{1}}₂+Ti0₂پس از عملیات حرارتی، که در آن تعدادی سوراخ اکسیژن وجود دارد. اما وقتی این سوراخ‌های اکسیژن با اکسیژن پر می‌شوند، پوشش فعالیت الکتروکاتالیستی خود را از دست می‌دهد و مازاد پتانسیل به سرعت بالا می‌رود و منجر به غیرفعال شدن الکترود می‌شود. او یک بار آند غیرفعال شده را در یک گاز یا خلاء بی اثر تحت عملیات حرارتی قرار داد و دریافت که وقتی اکسیژن جذب شده و جذب شده حذف می شود، آند به حالت اندازه گیری غیرالکتروشیمیایی اولیه خود باز می گردد و فعالیت آند را احیا می کند.

Ru0₂الکترود پوشش داده شده با روش تست عمر سریع مورد مطالعه قرار گرفت. اعتقاد بر این است که مکانیسم تخریب Ru0₂به دلیل تبدیل Ru0₂به انواع دیگر اکسیدها

(3) اکسیداسیون بستر تیتانیوم

در طول الکترولیز، اکسیژن فعال روی آند تولید می شود. به جز قسمتی از آن در فصل مشترک پوشش فعال/الکترولیت تخلیه می شود و به شکل اکسیژن از سطح الکترود خارج می شود و وارد محلول می شود، قسمت دیگری از اکسیژن فعال با انتشار یا مهاجرت بر روی سطح الکترود جذب می شود. از پوشش فعال عبور کنید تا به سطح مشترک بین پوشش و بستر برسید. این اکسیدهای فعال در سطح زیرلایه جذب می شوند و مقاومت معکوس اتصال PN با تیتانیوم را تشکیل می دهند. علاوه بر این، مورفولوژی ترک لاک پشت یک ساختار معمولی از الکترودهای اکسید فلزی است. وجود ترک‌ها الکترولیت را قادر می‌سازد تا از طریق ترک‌ها با بستر تماس پیدا کند و باعث اکسیداسیون زیرلایه شود، باعث ریزش پوشش فعال و افزایش پتانسیل آند شود و افزایش پتانسیل باعث انحلال پوشش می‌شود. و اکسیداسیون زیرلایه

با استفاده از عکس های میکروسکوپ الکترونی روبشی خرابی الکترود، اشکال مختلف لایه برداری پوشش را می توان مشاهده کرد:

1) لایه برداری خرد شده: ترک ها تا حدی کنده می شوند و ترک های بزرگ شکسته و کنده می شوند و گودال های لایه برداری فردی به اندازه زیرلایه عمیق هستند.

2) لایه برداری لایه محدب شکل: فقط چند لایه از سطح و داخل به صورت یک لایه شکمی محدب کنده می شود، لبه های شکاف به صورت دیوارهای شکسته ناهموار است و نقش های موآر اطراف به وضوح قابل مشاهده است.

3) پوسته پوسته شدن ترک خوردگی: تعدادی از الگوهای وید مویر به اتصال نفوذ می کنند تا یک شکاف طولانی در انتهای ترک ایجاد کنند. خطوط ریز سیم پیچ و عمیق به طور ضعیفی قابل مشاهده هستند که در نهایت باعث از بین رفتن پوشش به دلیل پوسته شدن بزرگ 4 می شود. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که لایه برداری پوشش آند تیتانیوم نتیجه اثر ترکیبی نیروهای شیمیایی و فیزیکی است و روش های بهبود مربوطه برای اشکال مختلف لایه برداری پیشنهاد شده است. در صورت خرد کردن و لایه برداری لایه، ترکیب بین پوشش ها و بستر باید افزایش یابد. در قالب لایه برداری کامل ترک خورده، علاوه بر بهبودهای فوق، باید تعداد ترک های نافذ روی سطح ترک خورده اصلی نیز کنترل شود.

تصاویر SEM از الکترود پس از تشدید

تگ های محبوب: الکترود اکسید فلزی مخلوط، الکترود اکسید فلز، مکانیزم شکست الکترود اکسید فلز چین، تولید کنندگان، تامین کنندگان، کارخانه، سفارشی، عمده فروشی، قیمت پایین، در انبار