金属酸化物電極の故障メカニズム

金属酸化物電極の故障メカニズム

金属酸化物電極の活性の減衰は、活性層/電解質界面および基板/活性界面で起こる。電気分解が進むにつれて、陽極コーティングは徐々に剥がれ落ち、チタン基板の弱い箇所では不動態化が進行し、電極の触媒活性は徐々に弱まり、図1.3に示すように完全に活性を失う。

a-電気分解前、b-電気分解、c-不活性化後、1-チタン基板、2-活性コーティング、3-TiO2

図1.3 金属酸化物陽極の強度増加時のスケッチマップ

電極の故障の原因については多くの学者が研究してきましたが、現在、国内外の学者の間では主に以下の通り、一貫した解釈がなされていません。

（１）Ru02の溶解：

ルテニウムコーティングでは、Ru02が主な電気触媒成分です。熱力学計算によると、Ru0₂陽極電位が1.387V（SHEに対して）または1.146V（SCEに対して）で正の場合、Ru04に酸化されます。

ル0₂+2H₂{{0}}ル0₄+4H⁺+4e (1．20)

反応によって生成されたRu04はHの形で存在する可能性がある。₂ル0₂溶液中では、Ru0₄ さらに分解すると、

ル0₄+xH₂{{0}}ル0_2xH₂0+0₂ (1．21)

このようにして、コーティング内の電気触媒成分 Ru02 は電極から離れて溶液に溶解し、電極の活性エネルギーが失われます。

酸腐食や電気化学的腐食に耐性のないコーティング成分の特性に基づいて、ルテニウムチタン金属酸化物電極の不動態化メカニズムが提案され、ボイド層が形成される。40度では、O。5mol / LH₂S0₄溶液中では、寿命延長試験が実施された。Ti0の化学的溶解は、₂硫酸中のRu0の電気化学的溶解₂これらが組み合わさって空隙層が形成されます。

中国の天津大学は、Ru0の腐食メカニズムを研究しました。₂-ティ0₂張兆賢氏は、陽極コーティングの溶解には2つのケースがあると指摘した。1つは陽極表面全体の均一な溶解であり、もう1つは陽極の特定の領域（通常は陽極の端）での局所的な溶解である。ある程度溶解し、コーティング残留物が電極表面全体の18％を占めると、電極は不動態化される。

（２）Ru02触媒活性の喪失

ルテニウムチタンコーティングは、非化学量論的Ru0で作られています。_2-x. そしてTi0_2-x. xは酸素欠乏酸化物で構成され、xはおよそ0.01から0.02の範囲です。塩素放出活性化の実際の中心は、非定量的なRu0です。₂このような酸化物が多いほど、活性中心が多くなり、電極の触媒活性が向上します。デノラ教授はかつて次のように指摘しました。コーティングされたアノードの導電性は、同じ結晶Ru0から生成された歪んだn型混合結晶の性能です。₂+Ti0₂熱処理後、いくつかの酸素ホールが存在します。しかし、これらの酸素ホールが酸素で満たされると、コーティングは電気触媒活性を失い、過電圧が急速に上昇し、電極の不動態化につながります。彼はかつて不動態化した陽極を不活性ガスまたは真空中で熱処理し、吸収および吸着された酸素が除去されると、陽極は元の非電気化学測定状態に戻り、陽極の活性が復活することを発見しました。

Ru0₂コーティングされた電極は、急速寿命試験法によって研究された。Ru0の破壊メカニズムは、₂Ru0の変換によるものです₂他の種類の酸化物に対して。

（３）チタン基板の酸化

電気分解中、陽極で活性酸素が発生します。活性酸素の一部は活性コーティング/電解質界面で放電し、酸素の形で電極表面から出て溶液に入りますが、活性酸素の別の部分は拡散または移動によって電極表面に吸着されます。活性コーティングを通過してコーティングと基板の界面に到達します。これらの活性酸化物は基板の表面に吸着され、チタンとのPN接合の逆抵抗を形成します。また、亀裂形態は金属酸化物電極の典型的な構造です。亀裂の存在により、電解質が亀裂を介して基板に接触し、基板の酸化を引き起こし、活性コーティングが脱落して陽極電位が上昇し、電位の上昇によりコーティングの溶解と基板の酸化がさらに促進されます。

電極の故障の走査型電子顕微鏡写真を使用すると、コーティングの剥離のさまざまな形態を観察できます。

1) 破砕剥離：亀裂が部分的に剥離し、大きな亀裂が破断して剥離し、個々の剥離ピットは基材と同じ深さである

2) 凸状層剥離：表面と内部から数層のみが凸状の腹状層に剥離し、隙間の縁が破壁のように凹凸になり、周囲のモアレ模様が明瞭に見える

3) ひび割れ剥離：多数のビデモアレ模様が貫通してつながり、ひび割れの底に長いひび割れを形成します。曲がりくねった深い細い線がかすかに見え、最終的には大きな剥離によりコーティングが破損します4）。分析により、チタン陽極コーティングの剥離は化学的および物理的力の複合効果の結果であることが示され、さまざまな剥離形式に対応する改善方法が提案されています。破砕および層剥離の場合、コーティングと基材の結合を増やす必要があります。ひび割れによる完全剥離の形式では、上記の改善に加えて、元のひび割れ表面の貫通亀裂の数も制御する必要があります。

増強後の電極のSEM画像

人気ラベル: 混合金属酸化物電極、金属酸化物電極、金属酸化物電極の故障メカニズム中国、メーカー、サプライヤー、工場、カスタマイズ、卸売、低価格、在庫あり