Caratteristiche prestazionali e applicazioni degli anodi a matrice di titanio

Il titanio e le sue leghe hanno un'eccellente resistenza alla corrosione, buone proprietà elettrocatalitiche, elevata resistenza meccanica, lunga durata e altri vantaggi. Gli anodi in titanio che utilizzano il titanio come substrato sono ampiamente utilizzati nel settore dell'elettrolisi. Diamo un'occhiata all'applicazione degli anodi a base di titanio in vari settori.

1. Industria dei cloro-alcali
Nell'industria dei cloro-alcali, mentre la reazione di elettrolisi continua nell'elettrolizzatore a membrana ionica, a causa dell'ambiente variabile e complesso della camera anodica, l'elettrolizzatore continuerà a produrre sostanze tossiche e nocive Cl2, CI, CIO. Con l'aumento della temperatura (85 °C), la presenza di queste sostanze aggraverà la corrosione della piastra anodica in titanio. La circolazione gas-liquido nella camera anodica sporcherà gravemente anche l'elettrodo e la piastra in titanio. Una volta che la membrana ionica si rompe, la soluzione catodica (acida, alcalina) fluirà nella camera anodica, causando una grave corrosione della piastra in titanio e quindi causando perdite e perforazioni dell'elettrolizzatore. In base alla morfologia della corrosione del serbatoio ionico, si può vedere che si verifica principalmente in rivestimenti conduttivi, separatori gas-liquido, piastre in titanio e altri luoghi. Pertanto, come sviluppare un elettrolizzatore a membrana ionica altamente resistente alla corrosione è diventata una priorità assoluta.

La camera anodica del serbatoio ionico utilizza principalmente piastre di titanio perché il prezzo del titanio metallico nei materiali metallici è molto più basso di quello del nichel metallico. Pur riducendo i costi, produce gli stessi benefici. Garantire una produzione sicura e affidabile e una protezione ambientale ecologica è la chiave per garantire qualità e quantità nella produzione industriale. Il titanio metallico e le sue leghe hanno un'eccellente resistenza alla corrosione, una forte capacità di passivazione, sono facili da formare un film di passivazione stabile, ostacolano il trasferimento di elettroni e forniscono garanzie nell'estensione della durata di vita delle apparecchiature, prevenendo perdite, migliorando l'efficienza produttiva, il risparmio energetico e la protezione ambientale.

2. Trattamento delle acque reflue
Attraverso lo studio del trattamento delle acque reflue, si è scoperto che i processi biologici sono difficili da trattare. I problemi principali sono il lungo ciclo di trattamento, il basso tasso di rimozione del colore e la difficile degradazione. Il metodo elettrochimico ha ricevuto ampia attenzione. Presenta i seguenti vantaggi:

1) Diversità funzionale, ovvero liquidi e rifiuti possono essere trattati mediante ossidazione diretta o indiretta di composti organici, riduzione dei metalli ed elettrodeposizione.

2) Il processo di trattamento è semplice e può essere completato semplicemente inserendo i parametri di controllo di corrente e tensione.

3) Elevata applicabilità, non è necessario aggiungere reagenti e può essere completato solo tramite scambio ionico.
Il titanio a base di titanio ha un'elevata stabilità alla corrosione anodica e eccellenti proprietà fisiche e chimiche. Nel trattamento delle acque reflue, il titanio metallico è fondamentalmente utilizzato come matrice, ovvero anodo di titanio con stabilità dimensionale, che può promuovere la riduzione dei composti fenolici totali, TOC, assorbanza e tossicità. Allo stesso tempo, ha i vantaggi di un'ampia superficie specifica, una forte capacità catalitica, una bassa perdita e una forte stabilità in condizioni di corrosione. È stato ampiamente utilizzato nel campo del trattamento delle acque reflue.

3. Industria metallurgica
Gli elettrodi tradizionali in lega di piombo hanno sovratensioni elevate. I materiali rivestiti di ossido (OCA) possono ridurre la tensione della batteria e migliorare la purezza dei catodi in lega di piombo, quindi sono ampiamente utilizzati come elettrodi nell'industria metallurgica. Tuttavia, a causa della corrosione durante il processo di elettrolisi, il prodotto è facilmente contaminato dal piombo e la presenza di cloruri elevati limiterà l'uso di anodi di piombo. Con l'emanazione di direttive sulla conservazione dell'energia, la protezione ambientale e la neutralità del carbonio nel mio paese, metalli preziosi come platino, oro, palladio ed elettrodi in lega di grafite di piombo come materiali per elettrodi vengono gradualmente eliminati.

Come ha scoperto la ricerca, Ti, Si-C, Al e Pb possono essere tutti utilizzati come anodi. Il Ti, che è chiamato "alluminio del 21° secolo", ha eccellenti proprietà complete, come bassa densità, resistenza alla corrosione ed elevata biocompatibilità. È il substrato di anodo (OCA, DSA) più comunemente utilizzato. Gli anodi a base di titanio hanno i vantaggi di basso costo, elevata resistenza, basso consumo energetico, reazione elettrolitica stabile ed efficiente e sono sempre più utilizzati nella produzione effettiva.

4. Industria galvanica
Il motivo per cui gli anodi in titanio sono chiamati anodi dimensionalmente stabili (DSA) è che hanno una migliore resistenza alla corrosione rispetto agli anodi in piombo e agli elettrodi in grafite e non sono facili da far reagire con soluzioni elettrolitiche durante il processo di elettrolisi per modificarne le dimensioni e la forma. Questo anodo può soddisfare le esigenze di diverse applicazioni industriali di elettrodeposizione, come: estrazione elettrodepositiva di zinco metallico, cobalto, nichel, rame, placcatura in rame acido per produrre fogli di rame, circuiti stampati (PCB), anodi bilanciati, elettrodeposizione trivalente di cromo, ecc.

Nel settore della galvanica, gli anodi in titanio sono generalmente costituiti da due parti: substrato metallico in titanio e rivestimento di ossidazione attiva. In generale, il metallo di base deve avere una singola capacità di trasporto di corrente, come titanio (Ti), tantalio (Ta), zirconio (Zr), niobio (Nb), ecc. Gli ultimi tre sono costosi, complessi da elaborare e non hanno alcun valore d'uso. Pertanto, Ti si distingue per il suo semplice processo di fabbricazione, buona resistenza alla corrosione, elevata resistenza meccanica e bassa sovratensione, diventando la matrice metallica dell'elettrodo più comunemente utilizzata. L'anodo in titanio è anche un materiale che consente di risparmiare risorse ed è ecologico e soddisfa i requisiti delle attuali politiche nazionali.

In sintesi, l'anodo di titanio è ampiamente utilizzato nei settori sopra menzionati e la produzione e l'applicazione effettive sono in una posizione di leadership nel settore attuale. L'anodo di titanio ha un'eccellente resistenza alla corrosione, una buona attività elettrocatalitica, un'elevata efficienza, può adattarsi a vari ambienti di lavoro complessi e mutevoli, un prezzo basso, risparmio di risorse, una durata utile fino a 5-10 anni e nessun inquinamento per l'ambiente.