Elektrod titanium adalah sejenis elektrod yang berasaskan logam titanium, dan akhirnya membentuk lapisan salutan oksida elektrokatalitik pada substrat titanium melalui pensinteran dan pengoksidaan. Ia juga dipanggil Anod Stabil Dimensi (pendek kata DSA) kerana kestabilan dimensi fizikalnya semasa digunakan.
Klasifikasi elektrod titanium
Mengikut komposisi kimia dan sifat elektrokimia utama salutan, elektrod titanium boleh dibahagikan secara kasar kepada tiga kategori berikut:
Elektrod titanium bersalut rutenium
Elektrod ini mempunyai potensi lebihan evolusi klorin yang rendah dan evolusi oksigen lebihan potensi yang tinggi dan digunakan terutamanya dalam pelbagai peristiwa evolusi klorin, seperti industri alkali Klor, perlindungan katodik, dll. Salutan elektrod jenis ini termasuk salutan titanium ruthenium asal (Ru Ti) dan Ru Ir Ti, Ru Co Ti, Ru Co Sn Ti, Ru Sn Ti, Ru Si Ti, Ru Ti Zr, Ru Ti La, Ru Ti Ce dan salutan lain yang dibangunkan atas dasar ini.
Elektrod titanium bukan bersalut ruthenium
Ruthenium adalah logam berharga dengan harga tinggi dan rizab terhad dalam alam semula jadi. Untuk mengurangkan jumlah Ru dan juga menggantikan Ru sepenuhnya, elektrod titanium bersalut bukan Ru telah dibangunkan. Elektrod ini umumnya mempunyai potensi berlebihan evolusi oksigen yang tinggi. Elektrod yang lebih berjaya termasuk elektrod titanium bersalut antimoni timah, elektrod titanium bersalut spinel Co3O4 dan elektrod titanium bersalut palladium oksida.
Elektrod titanium bersalut iridium
Dalam beberapa proses elektrolitik, seperti pengekstrakan elektrolitik logam bukan ferus, industri penyaduran elektro, dan pengurangan elektrokimia untuk menghasilkan bahan organik, tindak balas reka bentuk anod ialah tindak balas evolusi oksigen. Oleh itu, adalah diharapkan untuk membangunkan bahan anod dengan potensi berlebihan evolusi oksigen rendah. Elektrod titanium bersalut iridium telah dibangunkan di bawah latar belakang ini. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti, dan salutan lain adalah contoh salutan elektrod tersebut. Elektrod titanium bersalut Ir Ta ialah elektrod evolusi oksigen yang paling berjaya.
Kaedah penyediaan elektrod titanium adalah seperti berikut:
Kaedah penguraian terma
Kaedah penguraian terma biasanya melibatkan pelarutan sebatian garam logam dalam pelarut organik atau larutan akueus, menyalut larutan pada substrat titanium, memanaskan untuk meruapkan pelarut, dan kemudian pensinteran suhu tinggi untuk mengurai dan mengoksidakan garam untuk mendapatkan salutan oksida. Kaedah salutan termasuk penyemburan, salutan penggelek atau salutan berus. Penyemburan dan salutan penggelek sangat berjentera dan sesuai untuk pengeluaran perindustrian. Persekitaran buruh adalah baik, dan salutan agak seragam, tetapi sisa cecair salutan agak besar. Salutan berus biasanya digunakan untuk pengeluaran berskala kecil. Kaedah ini memerlukan peralatan mudah dan kurang kehilangan penyelesaian salutan, tetapi keamatan buruh adalah tinggi, persekitaran buruh adalah miskin, dan salutan sering tidak seragam. Adalah mudah untuk menyediakan elektrod oksida berbilang komponen dengan prestasi cemerlang dengan mengawal formulasi salutan dengan kaedah penguraian terma.
Kaedah sol-gel
Kaedah sol-gel adalah kaedah baru untuk menyediakan salutan berdasarkan prinsip kimia koloid. Ia boleh menyediakan salutan elektrod bijirin ultra-halus, yang boleh meningkatkan luas permukaan khusus permukaan elektrod. Proses umum penyediaan elektrod titanium dengan kaedah ini adalah untuk memencarkan sebatian logam-organik (seperti alkoksida logam) atau sebatian tak organik dalam pelarut, menghasilkan monomer aktif melalui tindak balas hidrolisis, mempolimerkan monomer aktif untuk menghasilkan sol, menyalut sol pada substrat titanium, keringkan filem sol untuk mendapatkan filem gel, dan kemudian sinter pada suhu tertentu untuk mendapatkan salutan. Berbanding dengan kaedah penguraian terma tradisional, salutan elektrod yang disediakan oleh kaedah ini adalah seragam, dengan butiran yang lebih halus dan hampir tiada retak, yang telah menarik banyak perhatian sejak beberapa tahun kebelakangan ini.
Elektrodeposisi
Elektrod titanium bersalut disediakan melalui elektrodeposisi, secara amnya menggunakan elektrod tidak larut sebagai anod, titanium logam prarawatan sebagai katod, elektrolisis dalam larutan yang mengandungi ion logam sepadan, ion logam dimendapkan pada katod titanium logam, dikeringkan, dan kemudian disinter pada suhu tinggi untuk dapatkan elektrod titanium bersalut. Salutan yang diperoleh dengan kaedah ini secara amnya seragam dan padat. Kelemahan kaedah ini ialah prosesnya kompleks dan tidak mudah untuk membuat elektrod kawasan besar yang seragam.
Kaedah sputter
Filem yang disediakan dengan sputtering adalah padat dan mempunyai lekatan yang kuat pada substrat. Walau bagaimanapun, kaedah ini memerlukan peralatan khas, proses penyediaan agak rumit, dan sisa minuman keras ibu agak besar, yang tidak sesuai untuk pengeluaran perindustrian berskala besar.
