Mecanismo de falla de electrodos de óxido metálico

Mecanismo de falla del electrodo de óxido metálico

La atenuación de la actividad del electrodo de óxido metálico se produce en la interfaz capa activa/electrolito y en la interfaz sustrato/activo. Con el progreso de la electrólisis, el revestimiento del ánodo se va cayendo gradualmente y eltitanioEl sustrato se pasiva en algunos puntos débiles. La actividad catalítica del electrodo se debilita gradualmente hasta perder su actividad por completo, como se muestra en la Figura 1.3.

a-Antes de la electrólisis; b-Electrólisis; c-Después de la inactivación; 1-Sustrato de titanio;2-Recubrimiento activo;3-TiO2

Fig.1.3 Mapa esquemático del ánodo de óxido metálico durante la intensificación de su vida útil.

Muchos académicos han estado estudiando las causas de falla de los electrodos. En la actualidad, los académicos nacionales y extranjeros tienen interpretaciones contradictorias al respecto, principalmente como sigue:

(1) Disolución de Ru02:

En el recubrimiento de rutenio, el Ru02 es el principal componente electrocatalítico. Según los cálculos termodinámicos, Ru0₂se oxidará a Ru04 cuando el potencial del ánodo sea positivo a 1,387 V (frente a SHE o 1,146 V frente a SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

El Ru04 producido por la reacción puede existir en forma de H₂Ru0₂en la solución, y Ru0₄ se descompone además:

Ru0₄+xH₂{{0}}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

De esta manera, el componente electrocatalítico Ru02 en el recubrimiento abandonará el electrodo y se disolverá en la solución, provocando que el electrodo pierda su energía activa.

Basándose en las características de los componentes de revestimiento que no son resistentes a la corrosión ácida y a la corrosión electroquímica, se propone el mecanismo de pasivación del electrodo de óxido metálico de rutenio-titanio para formar una capa vacía. A 40 grados, O. En una atmósfera de 5 mol/LH₂S0₄Se realizó una prueba de vida mejorada. La disolución química de Ti0₂en ácido sulfúrico y la disolución electroquímica de Ru0₂combinados para provocar la formación de una capa vacía.

La Universidad de Tianjin en China ha estudiado el mecanismo de corrosión del Ru0₂-Ti0₂Los electrodos se disuelven de manera uniforme en toda la superficie del ánodo y se observa que la disolución electroquímica de los componentes activos de Ru en el recubrimiento es la principal causa de falla del electrodo. Zhang Zhaoxian señaló dos casos de disolución del recubrimiento del ánodo: uno es la disolución uniforme de toda la superficie del ánodo y el otro es la disolución local en un área determinada del ánodo (generalmente en el borde del ánodo). Cuando se disuelve hasta cierto punto y el residuo del recubrimiento representa el 18% de toda la superficie del electrodo, el electrodo se pasiva.

(2) La pérdida de la actividad catalítica del Ru02

El recubrimiento de titanio y rutenio está hecho de Ru0 no estequiométrico_2-x. Y Ti0_2-x. x está compuesto de óxidos deficientes en oxígeno, donde x está aproximadamente en el rango de 0.01 a 0.02. El centro real de activación de la descarga de cloro es el Ru0 no cuantitativo.₂Cuantos más óxidos de este tipo haya, más centros activos habrá y mejor será la actividad catalítica del electrodo. El profesor DeNora señaló una vez: La conductividad del ánodo revestido es el rendimiento del cristal mixto de tipo n distorsionado generado a partir del mismo cristal Ru0₂+Ti0₂Después del tratamiento térmico, en el que hay algunos agujeros de oxígeno. Pero cuando estos agujeros de oxígeno se llenan de oxígeno, el revestimiento pierde su actividad electrocatalítica y el sobrepotencial aumenta rápidamente, lo que lleva a la pasivación del electrodo. Una vez trató térmicamente el ánodo pasivado en un gas inerte o al vacío, y descubrió que cuando se elimina el oxígeno absorbido y adsorbido, el ánodo regresa a su estado de medición no electroquímico original, lo que reactiva la actividad del ánodo.

El Ru0₂El electrodo revestido se estudió mediante el método de prueba de vida rápida. Se cree que el mecanismo de destrucción del Ru0₂se debe a la conversión de Ru0₂a otros tipos de óxidos.

(3) Oxidación del sustrato de titanio.

Durante la electrólisis, se genera oxígeno activo en el ánodo. A excepción de una parte que se descarga en la interfaz entre el recubrimiento activo y el electrolito y sale de la superficie del electrodo en forma de oxígeno y entra en la solución, otra parte del oxígeno activo se adsorbe en la superficie del electrodo por difusión o migración. Pasa a través del recubrimiento activo para llegar a la interfaz entre el recubrimiento y el sustrato. Estos óxidos activos se adsorben en la superficie del sustrato y forman una resistencia inversa de la unión PN con el titanio. Además, la morfología de grietas en forma de tortuga es una estructura típica de los electrodos de óxido metálico. La existencia de grietas permite que el electrolito entre en contacto con el sustrato a través de las grietas, lo que provoca la oxidación del sustrato, lo que hace que el recubrimiento activo se desprenda, lo que lleva a un aumento del potencial del ánodo, y el aumento del potencial promueve aún más la disolución del recubrimiento y la oxidación del sustrato.

Utilizando fotografías del fallo del electrodo tomadas con microscopio electrónico de barrido, se pueden observar diferentes formas de desprendimiento del recubrimiento):

1) Pelado triturado: las grietas se pelan parcialmente, y las grietas grandes se rompen y pelan, y los hoyos de pelado individuales son tan profundos como el sustrato.

2) Desprendimiento de capas con forma convexa: solo se desprenden unas pocas capas de la superficie y del interior en una capa con forma de vientre convexo, los bordes del espacio son desiguales como paredes rotas y los patrones de muaré circundantes son claramente visibles.

3) Descascarillado por agrietamiento: una serie de patrones de vide muaré penetran y se conectan para formar una grieta larga en la parte inferior de la grieta. Las líneas finas y profundas son apenas visibles, lo que finalmente hace que el revestimiento falle debido a un gran descascarillado. 4) El análisis indica que el descascarillado del revestimiento del ánodo de titanio es el resultado del efecto combinado de fuerzas químicas y físicas, y se proponen métodos de mejora correspondientes para diferentes formas de descascarillado. En el caso del aplastamiento y el descascarillado en capas, se debe aumentar la combinación entre los revestimientos y el sustrato; en la forma de descascarillado completo agrietado, además de las mejoras anteriores, también se debe controlar el número de grietas penetrantes en la superficie agrietada original.

Imágenes SEM del electrodo después de intensificarlo

Etiqueta: Electrodo de óxido metálico mixto, electrodo de óxido metálico, mecanismo de falla del electrodo de óxido metálico China, fabricantes, proveedores, fábrica, personalizado, venta al por mayor, precio bajo, en stock