Metallioksidielektrodin vikamekanismi

Metallioksidielektrodin vikamekanismi

Metallioksidielektrodin aktiivisuuden vaimeneminen tapahtuu aktiivisen kerroksen/elektrolyytin rajapinnassa ja substraatti/aktiivisessa rajapinnassa. Elektrolyysin edetessä anodin pinnoite putoaa vähitellen jatitaanisubstraatti on passivoitunut joissakin heikoissa paikoissa. Elektrodin katalyyttinen aktiivisuus heikkenee vähitellen, kunnes se menettää aktiivisuutensa kokonaan, kuten kuvassa 1.3.

a-Ennen elektrolyysiä; b-elektrolyysi; c-inaktivoinnin jälkeen; 1-Titaanisubstraatti;2-Aktiivinen pinnoite;3-TiO2

Kuva 1.3 Piirroskartta metallioksidianodista voimistuvan käyttöiän aikana

Monet tutkijat ovat tutkineet elektrodivaurioiden syitä. Tällä hetkellä kotimaisilla ja ulkomaisilla tutkijoilla on ristiriitaisia ​​tulkintoja tästä, pääasiassa seuraavasti:

(1) Ru02:n purkaminen:

Ruteniumpinnoitteessa Ru02 on tärkein sähkökatalyyttinen komponentti. Termodynaamisten laskelmien mukaan Ru0₂hapetetaan Ru04:ksi, kun anodipotentiaali on positiivinen 1,387 V:ssa (vs. SHE tai 1,146 V vs. SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Reaktion tuottama Ru04 voi esiintyä H:n muodossa₂Ru0₂ratkaisussa ja Ru0₄ hajoaa edelleen:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Tällä tavalla pinnoitteen elektrokatalyyttinen komponentti Ru02 poistuu elektrodista ja liukenee liuokseen, jolloin elektrodi menettää aktiivienergiansa.

Happokorroosiota ja sähkökemiallista korroosiota kestämättömien pinnoitekomponenttien ominaisuuksien perusteella ehdotetaan ruteeni-titaanimetallioksidielektrodin passivointimekanismia tyhjän kerroksen muodostamiseksi. 40 asteessa, O. 5 mol/LH:ssa₂S0₄ratkaisu, parannetun käyttöiän testi suoritettiin. Ti:n kemiallinen liukeneminen0₂rikkihapossa ja Ru{0}}:n sähkökemiallisessa liukenemisessa₂yhdistettynä aiheuttamaan tyhjän kerroksen muodostumisen.

Tianjinin yliopisto Kiinassa on tutkinut Ruin korroosiomekanismia0₂-Ti0₂elektrodit ja huomautti, että aktiivisten Ru-komponenttien sähkökemiallinen liukeneminen pinnoitteeseen on tärkein syy elektrodien epäonnistumiseen. Zhang Zhaoxian huomautti kaksi tapausta anodin pinnoitteen liukenemisesta: yksi on koko anodin pinnan tasainen liukeneminen ja toinen on paikallinen liukeneminen tietyllä anodin alueella (yleensä anodin reunalla). Kun se liukenee jossain määrin ja pinnoitejäännöksen osuus on 18 % koko elektrodin pinnasta, elektrodi passivoituu.

(2) Ru02-katalyyttisen aktiivisuuden menetys

Ruteeni-titaanipinnoite on valmistettu ei-stoikiometrisestä Ru0_2-x. Ja Ti0_2-x. x koostuu happivajaista oksideista, joissa x on suunnilleen alueella 0.01 - 0.02. Klooripurkausaktivoinnin todellinen keskus on ei-kvantitatiivinen Ru0₂. Mitä enemmän tällaisia ​​oksideja, sitä enemmän aktiivisia keskuksia ja sitä parempi on elektrodin katalyyttinen aktiivisuus. Professori DeNora huomautti kerran: Päällystetyn anodin johtavuus on samasta kiteestä Ru0 syntyneen vääristyneen n-tyypin sekakiteen suorituskykyä.₂+Ti0₂lämpökäsittelyn jälkeen, jossa on joitain happireikiä. Mutta kun nämä happireiät täyttyvät hapella, pinnoite menettää sähkökatalyyttisen aktiivisuutensa ja ylipotentiaali nousee nopeasti, mikä johtaa elektrodin passivoimiseen. Kerran hän lämpökäsitteli passivoitunutta anodia inertissä kaasussa tai tyhjiössä ja havaitsi, että kun absorboitunut ja adsorboitunut happi poistetaan, anodi palaa alkuperäiseen ei-sähkökemialliseen mittaustilaansa elvyttäen anodin toimintaa.

Ru0₂pinnoitettua elektrodia tutkittiin nopean käyttöiän testimenetelmällä. Ru{0}}:n tuhoutumismekanismin uskotaan₂johtuu Ru0₂muun tyyppisille oksideille.

(3) Titaanisubstraatin hapetus

Elektrolyysin aikana anodille muodostuu aktiivista happea. Lukuun ottamatta sitä, että osa siitä purkautuu aktiivisen pinnoitteen/elektrolyytin rajapinnassa ja poistuu elektrodin pinnasta hapen muodossa ja menee liuokseen, toinen osa aktiivisesta hapesta adsorboituu elektrodin pinnalle diffuusion tai migraation kautta. Kulje aktiivisen pinnoitteen läpi päästäksesi pinnoitteen ja alustan välinen rajapinta. Nämä aktiiviset oksidit adsorboituvat substraatin pintaan ja muodostavat käänteisen vastuksen PN-liitokselle titaanin kanssa. Lisäksi kilpikonnan halkeaman morfologia on tyypillinen metallioksidielektrodien rakenne. Halkeamien olemassaolo mahdollistaa sen, että elektrolyytti pääsee kosketuksiin alustan kanssa halkeamien läpi aiheuttaen substraatin hapettumista, jolloin aktiivinen pinnoite putoaa, mikä johtaa anodipotentiaalin kasvuun, ja potentiaalin kasvu edistää entisestään pinnoitteen liukenemista. ja substraatin hapettuminen.

Pyyhkäisyelektronimikroskoopin valokuvien avulla elektrodivauriosta voidaan havaita erilaisia ​​pinnoitteen kuoriutumisen muotoja):

1) Murskattu kuorinta: halkeamat irrotetaan osittain ja suuret halkeamat murretaan ja kuoritaan pois, ja yksittäiset kuorintakuopat ovat yhtä syviä kuin alusta

2) Kuperan muotoinen kerroskuoritus: Vain muutama kerros pinnasta ja sisältä irtoaa kuperana vatsan muotoisena kerroksena, raon reunat ovat epätasaisia ​​rikkinäisinä seininä ja ympäröivät moiré-kuviot näkyvät selvästi.

3) Halkeileva halkeama: useat vide-moire-kuviot tunkeutuvat toisiinsa muodostaen pitkän halkeaman halkeaman pohjalle. Kääntymät ja syvät hienot viivat näkyvät heikosti, mikä lopulta aiheuttaa pinnoitteen epäonnistumisen suuren hilseilyn vuoksi 4). Analyysi osoittaa, että titaanianodipinnoitteen kuoriutuminen on seurausta kemiallisten ja fysikaalisten voimien yhteisvaikutuksesta ja vastaavia parannusmenetelmiä ehdotetaan erilaisiin kuorinnan muotoihin. Murskauksen ja kerroskuorinnan tapauksessa pinnoitteiden ja alustan välistä yhdistelmää tulee lisätä; halkeilevan täydellisen kuorinnan muodossa, edellä mainittujen parannusten lisäksi tulee myös hallita tunkeutuvien halkeamien määrää alkuperäisellä halkeilevalla pinnalla.

SEM-kuvat elektrodista tehostamisen jälkeen

Suositut Tagit: sekoitettu metallioksidielektrodi, metallioksidielektrodi, metallioksidielektrodivikamekanismi Kiina, valmistajat, toimittajat, tehdas, räätälöity, tukkumyynti, alhainen hinta, varastossa