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Anodo di titanioè generalmente chiamato DSA (Dimensionally Stable Anode), che è un anodo dimensionalmente stabile. È stato inventato alla fine degli anni '60. L'anodo di titanio è stato utilizzato per la prima volta nella produzione di cloro-alcali ed è ora ampiamente utilizzato nell'industria chimica, nella protezione ambientale, nell'elettrolisi dell'acqua, nel trattamento dell'acqua, nell'elettrometallurgia, nell'elettroserratura, nella produzione di flauti metallici, nell'elettrosintesi organica, nell'elettrodialisi, nella protezione catodica e in altri campi. Spinte dai ricercatori, anche le conoscenze teoriche come la scienza degli elettrodi, l'ingegneria della reazione degli elettrodi, la cinetica del processo degli elettrodi e la scienza elettrocatalitica sono in costante innovazione e arricchimento.
La nascita dell'anodo di titanio ha notevolmente promosso lo sviluppo della produzione di elettrolisi del sale e rappresenta un'importante rivoluzione tecnologica nel settore dei cloro-alcali. L'invenzione del DSA è una delle più importanti invenzioni dell'industria elettrochimica del 20° secolo e un contributo fondamentale al campo dell'elettrochimica.
1. Applicazione dell'anodo di titanio nella produzione di cloro-alcali
Essendo il materiale di base dell'elettrodo, il più grande vantaggio del titanio è la buona durabilità chimica e le buone prestazioni di lavorazione meccanica. Eccellenti prestazioni di lavorazione meccanica sono estremamente importanti per la progettazione delle celle elettrolitiche.
Sulla superficie del titanio si genera un film di ossido molto sottile, molto denso e altamente resistente alla corrosione. Quando sono presenti anioni con forte attività cloruro, ha una buona resistenza alla corrosione anche in condizioni di elevato sovrapotenziale.
Considerando che la reazione dell'elettrodo avviene sulla superficie dell'elettrodo, la matrice dell'elettrodo non necessita di attività catalitica, ma svolge solo il ruolo di resistenza alla corrosione e conduttività. Non ci sono molti substrati per gli elettrodi e sono limitati ai metalli di tipo valvola come il titanio. In un ambiente di polarizzazione anodica, la superficie del titanio viene ossidata e ricoperta da una sottilissima pellicola non conduttiva, rendendola una matrice resistente alla corrosione. Sebbene la resistenza del titanio metallico sia 30 volte quella del rame, la sua conduttività è sufficiente per i processi generali di elettrolisi. In questo modo, un catalizzatore molto sottile attaccato alla matrice di titanio può diventare un pratico elettrodo e gli ossidi metallici del gruppo del platino e dell'iridio di rutenio possono essere utilizzati come catalizzatori attivi. Gli elettrodi rivestiti in platino e rutenio iridio non si consumano e non si deformano.
2. Altri anodi di titanio per elettrolisi del cloro
Altre elettrolisi del cloro includono clorato, elettrolisi dell'acqua di mare, produzione di ipoclorito di sodio, ecc.
3. Anodo di titanio per elettrolisi dell'ossigeno
Nell'elettrolizzatore a membrana ionica, il sale di Glauber viene elettrolizzato per recuperare acidi e alcali. L'ossigeno viene precipitato sull'anodo dell'elettrolisi dell'acido solforico. Inizialmente furono utilizzati elettrodi di platino placcati in titanio. A causa della breve durata dell'anodo, è stato utilizzato il DSA. A quel tempo, la durabilità del DSA non poteva soddisfare i requisiti del processo. Dopo il miglioramento è nato il pratico DSA con resistenza alla precipitazione di ossigeno.
Il DSA rivestito con ossido di iridio e ossido di tantalio, utilizzato come anodo per l'elettrolisi dell'acido solforico, conserva ancora la maggior parte del rivestimento quando l'anodo non può essere utilizzato. Si può dedurre che la durabilità dell'anodo viene migliorata a causa del deterioramento per ossidazione o corrosione del titanio nell'interfaccia tra il rivestimento e il substrato di titanio. Lo strato di ossido misto è uguale allo strato attivo catalitico e viene preparato mediante decomposizione termica.
Successivamente, le piastre in acciaio delle serrature elettriche, la produzione di scatole in rame, la formazione elettrochimica di scatole in alluminio e le piastre in acciaio inossidabile decapato hanno adottato il DSA per l'evoluzione dell'ossigeno.
4. Nuovi elettrodi per elettrolisi industriale
1) Elettrodo diamantato
2) Elettrodo a diffusione di gas
3) Produzione di perossido di idrogeno
4) Elettrodo di platino sinterizzato (elettrodo in lega di platino-iridio sinterizzato)
Dagli anni '90 sono stati sviluppati generatori domestici di acqua ionizzata elettrolitica. Bere regolarmente acqua con ioni alcalini può neutralizzare i radicali liberi dannosi dei metaboliti acidi nel corpo e trattare direttamente le malattie gastrointestinali causate da un eccesso di acido gastrico. L'acqua ionica acida ha l'effetto di disinfezione e bellezza. L'acqua fortemente acida può uccidere rapidamente i microrganismi e ha un forte effetto battericida, fornendo lavaggio e disinfezione. Per preparare i dispositivi per l'elettrolisi dell'acqua ionica, al fine di evitare che i cristalli di calcio precipitino nell'acqua e influenzino il flusso regolare dell'acqua, la polarità dell'elettrodo viene spesso cambiata, il catodo diventa l'anodo e l'anodo diventa il catodo, cioè il è necessario che il materiale dell'elettrodo sia in grado di far passare la corrente nella direzione opposta e lo stesso elettrodo può essere utilizzato come anodo o catodo.
In passato, la selezione di materiali per elettrodi ad alta sovratensione di ossigeno considerava l'elettrodo Pt, l'elettrodo al titanio e platino, l'elettrodo al biossido di piombo e l'elettrodo al piombo. Durante il processo di elettrolisi, l'elettrodo al biossido di piombo e l'elettrodo al piombo si dissolveranno, producendo sostanze dannose per l'ambiente dell'elettrolisi. L'elettrodo Pt e l'elettrodo titanio-platino sono costosi.
L'elettrodo Pt sinterizzato e l'elettrodo in lega Pt--Ir sinterizzato non solo mantengono le caratteristiche di potenziale di evoluzione dell'ossigeno elevato dell'elettrodo di platino, ma presentano anche i vantaggi del catodo e dell'anodo e il prezzo non è molto diverso da quello del tradizionale titanio rivestito elettrodo. L'elettrodo Pt sinterizzato e l'anodo di rutenio-iridio sono stati utilizzati in 5 tipi di dispositivi per l'elettrolisi dell'acqua, inclusi dispositivi per l'elettrolisi dell'acqua ionica e dispositivi per l'elettrolisi dell'acqua super acida e altri settori dell'elettrolisi.
DSA è una reazione di elettrolisi e un elettrodo universale. Ora l'elettrolisi industriale è incentrata sul DSA, assistita da elettrodi funzionali, elettrodi diamantati, nuovi elettrodi a diffusione di gas, elettrodi Pt sinterizzato e l'anodo di rutenio-iridio ha una gamma più ampia di applicazioni.
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