El electrodo de titanio es un tipo de electrodo que se basa en metal de titanio y finalmente forma una capa de recubrimiento de óxido electrocatalítico sobre el sustrato de titanio a través de la sinterización y la oxidación. También se le llama ánodo dimensionalmente estable (DSA para abreviar) debido a su estabilidad de dimensión física durante el uso.
Clasificación de los electrodos de titanio
De acuerdo con la composición química y las principales propiedades electroquímicas del recubrimiento, los electrodos de titanio se pueden dividir aproximadamente en las siguientes tres categorías:
Electrodo de titanio recubierto de rutenio
Estos electrodos tienen un sobrepotencial bajo de evolución de cloro y un sobrepotencial alto de evolución de oxígeno y se utilizan principalmente en diversas ocasiones de evolución de cloro, como la industria cloroalcalina, protección catódica, etc. Este tipo de revestimiento de electrodo incluye el revestimiento original de rutenio titanio (Ru Ti) y 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 y otros recubrimientos desarrollados sobre esta base.
Electrodo de titanio sin rutenio
El rutenio es un metal precioso con precios elevados y reservas limitadas en la naturaleza. Para reducir la cantidad de Ru e incluso reemplazar completamente el Ru, se desarrolló un electrodo de titanio sin revestimiento de Ru. Estos electrodos generalmente tienen un alto sobrepotencial de evolución de oxígeno. Los electrodos más exitosos incluyen electrodos de titanio recubiertos de antimonio de estaño, electrodos de titanio recubiertos de espinela Co3O4 y electrodos de titanio recubiertos de óxido de paladio.
Electrodo de titanio recubierto de iridio
En algunos procesos electrolíticos, como la extracción electrolítica de metales no ferrosos, la industria de galvanoplastia y la reducción electroquímica para producir sustancias orgánicas, la reacción de diseño del ánodo es la reacción de evolución de oxígeno. Por lo tanto, se espera desarrollar un material de ánodo con bajo sobrepotencial de evolución de oxígeno. El electrodo de titanio recubierto de iridio se desarrolló en este contexto. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti y otros revestimientos son ejemplos de tales revestimientos de electrodos. El electrodo de titanio recubierto de Ir Ta es el electrodo de evolución de oxígeno más exitoso.
Los métodos de preparación de los electrodos de titanio son los siguientes:
Método de descomposición térmica
El método de descomposición térmica generalmente implica disolver compuestos de sal metálica en un solvente orgánico o una solución acuosa, recubrir la solución sobre un sustrato de titanio, calentar para volatilizar el solvente y luego sinterizar a alta temperatura para descomponer y oxidar las sales y obtener un recubrimiento de óxido. Los métodos de recubrimiento incluyen rociado, recubrimiento con rodillo o recubrimiento con brocha. La pulverización y el revestimiento con rodillo están altamente mecanizados y son aptos para la producción industrial. El ambiente de trabajo es bueno y el recubrimiento es relativamente uniforme, pero el desperdicio de líquido de recubrimiento es relativamente grande. El recubrimiento con cepillo es generalmente aplicable a la producción a pequeña escala. Este método requiere un equipo simple y menos pérdida de solución de recubrimiento, pero la intensidad de trabajo es alta, el ambiente de trabajo es deficiente y el recubrimiento a menudo no es uniforme. Es fácil preparar electrodos de óxido multicomponente con un excelente rendimiento controlando la formulación del recubrimiento mediante el método de descomposición térmica.
método sol-gel
El método sol-gel es un nuevo método para preparar recubrimientos basado en el principio de la química coloidal. Puede preparar recubrimientos de electrodos de grano ultrafino, lo que puede aumentar en gran medida el área superficial específica de la superficie del electrodo. El proceso general de preparación de electrodos de titanio por este método consiste en dispersar compuestos orgánicos metálicos (como alcóxidos metálicos) o compuestos inorgánicos en el solvente, generar monómero activo a través de la reacción de hidrólisis, polimerizar el monómero activo para generar sol, recubrir el sol en el sustrato de titanio, seque la película de sol para obtener una película de gel y luego sinterice a cierta temperatura para obtener el recubrimiento. Comparado con el método tradicional de descomposición térmica, el recubrimiento de electrodos preparado por este método es uniforme, con granos más finos y casi sin grietas, lo que ha llamado mucho la atención en los últimos años.
Electrodeposición
El electrodo de titanio revestido se prepara por electrodeposición, generalmente utilizando un electrodo insoluble como ánodo, titanio metálico pretratado como cátodo, electrólisis en una solución que contiene los iones metálicos correspondientes, los iones metálicos se depositan en el cátodo de titanio metálico, se secan y luego se sinterizan a alta temperatura para obtener electrodo de titanio recubierto. El recubrimiento obtenido por este método es generalmente uniforme y denso. La desventaja de este método es que el proceso es complejo y no es fácil hacer electrodos uniformes de área grande.
método de pulverización catódica
Las películas preparadas por pulverización son compactas y tienen una fuerte adherencia al sustrato. Sin embargo, este método requiere un equipo especial, el proceso de preparación es relativamente complejo y el desperdicio de licor madre es relativamente grande, lo que no es adecuado para la producción industrial a gran escala.
