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Anode en titaneest généralement appelée DSA (Dimensionally Stable Anode), qui est une anode dimensionnellement stable. Il a été inventé à la fin des années 1960. L'anode en titane a été utilisée pour la première fois dans la production de chlore-alcali et est maintenant largement utilisée dans l'industrie chimique, la protection de l'environnement, l'électrolyse de l'eau, le traitement de l'eau, l'électrométallurgie, la serrure électrique, la production de flûtes métalliques, l'électrosynthèse organique, l'électrodialyse, la protection cathodique et d'autres domaines. Poussées par les chercheurs, les connaissances théoriques telles que la science des électrodes, l’ingénierie des réactions des électrodes, la cinétique des processus d’électrodes et la science électrocatalytique sont également en constante innovation et enrichissement.
La naissance de l’anode en titane a grandement favorisé le développement de la production d’électrolyse du sel et constitue une révolution technologique majeure dans l’industrie du chlore-alcali. L'invention du DSA est l'une des inventions majeures de l'industrie électrochimique du XXe siècle et une contribution historique au domaine de l'électrochimie.
1. Application de l'anode en titane dans la production de chlore-alcali
En tant que matériau d'électrode de base, le plus grand avantage du titane est sa bonne durabilité chimique et ses bonnes performances de traitement mécanique. D’excellentes performances de traitement mécanique sont extrêmement importantes pour la conception des cellules électrolytiques.
Un film d'oxyde très fin, très dense et hautement résistant à la corrosion est généré sur la surface du titane. Lorsqu'il y a des anions avec une forte activité de chlorure, ils ont une bonne résistance à la corrosion même dans des conditions de surtension élevées.
Étant donné que la réaction de l'électrode a lieu à la surface de l'électrode, la matrice de l'électrode n'a pas besoin d'activité catalytique, mais joue uniquement le rôle de résistance à la corrosion et de conductivité. Il n'existe pas beaucoup de substrats d'électrodes et ils se limitent aux métaux de type valve tels que le titane. Dans un environnement de polarisation anodique, la surface du titane est oxydée et recouverte d'un très fin film non conducteur, ce qui en fait une matrice résistante à la corrosion. Bien que la résistance du titane métallique soit 30 fois supérieure à celle du cuivre, sa conductivité est suffisante pour les processus d'électrolyse généraux. De cette manière, un catalyseur très mince fixé à la matrice de titane peut devenir une électrode pratique, et des oxydes métalliques du groupe du platine et du ruthénium iridium peuvent être utilisés comme catalyseurs actifs. Les électrodes revêtues de platine et de ruthénium iridium ne sont pas consommées et ne se déforment pas.
2. Autres anodes en titane pour l'électrolyse du chlore
Les autres électrolyses du chlore comprennent le chlorate, l'électrolyse de l'eau de mer, la production d'hypochlorite de sodium, etc.
3. Anode en titane pour l'électrolyse de l'oxygène
Dans l'électrolyseur à membrane ionique, le sel de Glauber est électrolysé pour récupérer l'acide et l'alcali. L'oxygène est précipité sur l'anode de l'électrolyse de l'acide sulfurique. Des électrodes en platine plaquées titane ont été utilisées dans un premier temps. En raison de la courte durée de vie de l’anode, le DSA a été utilisé à la place. À cette époque, la durabilité du DSA ne pouvait pas répondre aux exigences du processus. Après amélioration, le DSA pratique avec résistance à la précipitation de l'oxygène est né.
Le DSA recouvert d'oxyde d'iridium et d'oxyde de tantale, qui est utilisé comme anode pour l'électrolyse de l'acide sulfurique, conserve toujours la majeure partie du revêtement lorsque l'anode ne peut pas être utilisée. On peut en déduire que la durabilité de l'anode est améliorée en raison de la détérioration par oxydation ou de la corrosion du titane à l'interface entre le revêtement et le substrat en titane. La couche d'oxyde mixte est la même que la couche active catalytique et est préparée par décomposition thermique.
Plus tard, les plaques d'acier pour serrures électriques, la fabrication de boîtes en cuivre, la formation électrochimique de boîtes en aluminium et les plaques d'acier inoxydable décapées ont toutes adopté le DSA pour le dégagement d'oxygène.
4. Nouvelles électrodes pour l'électrolyse industrielle
1) Électrode de diamant
2) Électrode à diffusion de gaz
3) Fabrication de peroxyde d’hydrogène
4) Électrode de platine frittée (électrode en alliage de platine-iridium fritté)
Depuis les années 1990, des générateurs électrolytiques d’eau ionique domestiques ont été développés. La consommation régulière d'eau ionique alcaline peut neutraliser les radicaux libres des métabolites acides nocifs dans le corps et traiter directement les maladies gastro-intestinales causées par un excès d'acide gastrique. L'eau ionique acide a pour effet de désinfection et de beauté. L'eau fortement acide peut tuer rapidement les micro-organismes et a un fort effet bactéricide, assurant le lavage et la désinfection. Pour préparer les dispositifs d'électrolyse ionique de l'eau, afin d'empêcher les cristaux de calcium de précipiter dans l'eau et d'affecter le bon écoulement de l'eau, la polarité de l'électrode est souvent modifiée, la cathode devient l'anode et l'anode devient la cathode, c'est-à-dire la le matériau de l'électrode doit pouvoir faire passer le courant dans le sens inverse, et la même électrode peut être utilisée comme anode ou cathode.
Dans le passé, la sélection de matériaux d'électrode à surpotentiel d'oxygène élevé considérait l'électrode de platine, l'électrode de platine en titane, l'électrode de dioxyde de plomb et l'électrode de plomb. Pendant le processus d'électrolyse, l'électrode de dioxyde de plomb et l'électrode de plomb se dissolvent, produisant des substances nocives pour l'environnement d'électrolyse. L'électrode de platine et l'électrode de titane et de platine sont chères.
L'électrode frittée en Pt et l'électrode frittée en alliage Pt--Ir conservent non seulement les caractéristiques de potentiel de dégagement d'oxygène élevé de l'électrode en platine, mais présentent également les avantages de la cathode et de l'anode, et le prix n'est pas très différent de celui du titane revêtu traditionnel. électrode. L'électrode de platine frittée et l'anode au ruthénium-iridium ont été utilisées dans 5 types d'appareils d'électrolyse de l'eau, y compris les appareils d'électrolyse de l'eau ionique et les appareils d'électrolyse de l'eau super acide, ainsi que dans d'autres industries d'électrolyse.
Le DSA est une réaction d'électrolyse et une électrode universelle. Désormais, l'électrolyse industrielle est centrée sur le DSA, assistée par des électrodes fonctionnelles, des électrodes en diamant, de nouvelles électrodes à diffusion gazeuse, des électrodes de platine frittées, et l'anode au ruthénium-iridium a une gamme d'applications plus large.
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