Mekanisme Kegagalan Elektrod Oksida Logam

Mekanisme kegagalan elektrod oksida logam

Pengecilan aktiviti elektrod oksida logam berlaku pada lapisan aktif/antara muka elektrolit dan substrat/antara muka aktif. Dengan kemajuan elektrolisis, salutan anod secara beransur-ansur jatuh, dantitaniumsubstrat dipasifkan di beberapa tempat yang lemah. Aktiviti pemangkin elektrod secara beransur-ansur menjadi lemah sehingga ia kehilangan aktivitinya sepenuhnya, seperti ditunjukkan dalam Rajah 1.3

a-Sebelum elektrolisis; b-Elektrolisis; c-Selepas tidak aktif; 1-Substrat titanium;2-Salutan aktif;3-TiO2

Rajah.1.3 Lakarkan peta anod oksida logam semasa hayat semakin intensif

Ramai sarjana telah mengkaji punca kegagalan elektrod. Pada masa ini, sarjana dalam dan luar negara mempunyai tafsiran yang tidak konsisten tentang ini, terutamanya seperti berikut:

(1) Pembubaran Ru02:

Dalam salutan rutenium, Ru02 ialah komponen elektrokatalitik utama. Mengikut pengiraan termodinamik, Ru0₂akan dioksidakan kepada Ru04 apabila potensi anod positif pada 1.387V (berbanding SHE atau 1.146V vs. SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Ru04 yang dihasilkan oleh tindak balas mungkin wujud dalam bentuk H₂Ru0₂dalam penyelesaian dan Ru0₄ terurai lagi:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Dengan cara ini, komponen elektrokatalitik Ru02 dalam salutan akan meninggalkan elektrod dan larut ke dalam larutan, menyebabkan elektrod kehilangan tenaga aktifnya.

Berdasarkan ciri-ciri komponen salutan yang tidak tahan terhadap kakisan asid dan kakisan elektrokimia, mekanisme pempasifan elektrod logam oksida ruthenium-titanium untuk membentuk lapisan lompang dicadangkan. Pada 40 darjah , O. Dalam 5mol/LH₂S0₄penyelesaian, ujian hayat yang dipertingkatkan telah dilakukan. Pelarutan kimia Ti0₂dalam asid sulfurik dan pelarutan elektrokimia Ru0₂digabungkan untuk menyebabkan pembentukan lapisan lompang.

Universiti Tianjin di China telah mengkaji mekanisme kakisan Ru0₂-Ti0₂elektrod dan menunjukkan bahawa pembubaran elektrokimia komponen Ru aktif dalam salutan adalah sebab utama kegagalan elektrod. Zhang Zhaoxian menunjukkan dua kes pembubaran salutan anod: satu ialah pembubaran seragam seluruh permukaan anod, dan satu lagi ialah pembubaran tempatan di kawasan tertentu anod (biasanya di pinggir anod). Apabila ia larut pada tahap tertentu dan sisa salutan menyumbang 18% daripada keseluruhan permukaan elektrod, elektrod dipasifkan.

(2) Kehilangan aktiviti pemangkin Ru02

Salutan titanium rutenium diperbuat daripada Ru bukan stoikiometrik0_2-x. Dan Ti0_2-x. x terdiri daripada oksida kekurangan oksigen, dengan x adalah lebih kurang dalam julat 0.01 hingga 0.02. Pusat sebenar pengaktifan nyahcas klorin ialah Ru0 bukan kuantitatif₂. Lebih banyak oksida sedemikian, lebih banyak pusat aktif, dan lebih baik aktiviti pemangkin elektrod. Profesor DeNora pernah menegaskan: Kekonduksian anod bersalut ialah prestasi hablur campuran jenis-n terherot yang dijana daripada Ru kristal yang sama0₂+Ti0₂selepas rawatan haba, di mana terdapat beberapa lubang oksigen. Tetapi apabila lubang oksigen ini diisi dengan oksigen, salutan kehilangan aktiviti elektrokatalitiknya, dan potensi berlebihan meningkat dengan cepat, membawa kepada pempasifan elektrod. Beliau pernah memanaskan anod yang dipasifkan dalam gas lengai atau vakum, dan mendapati bahawa apabila oksigen yang diserap dan terjerap dialihkan, anod kembali kepada keadaan ukuran bukan elektrokimia asalnya, menghidupkan semula aktiviti anod.

Ru0₂elektrod bersalut dikaji dengan kaedah ujian hayat pantas. Adalah dipercayai bahawa mekanisme pemusnahan Ru0₂adalah disebabkan oleh penukaran Ru0₂kepada jenis oksida lain.

(3) Pengoksidaan substrat titanium

Semasa elektrolisis, oksigen aktif dijana pada anod. Kecuali sebahagian daripadanya dilepaskan pada salutan aktif/antara muka elektrolit dan meninggalkan permukaan elektrod dalam bentuk oksigen dan memasuki larutan, bahagian lain oksigen aktif diserap pada permukaan elektrod melalui resapan atau penghijrahan. Melepasi salutan aktif untuk mencapai antara muka antara salutan dan substrat. Oksida aktif ini terserap pada permukaan substrat dan membentuk rintangan songsang simpang PN dengan titanium. Di samping itu, morfologi retakan kura-kura adalah struktur tipikal elektrod oksida logam. Kewujudan retakan membolehkan elektrolit menghubungi substrat melalui retakan, menyebabkan pengoksidaan substrat, menyebabkan salutan aktif jatuh, membawa kepada peningkatan potensi anod, dan peningkatan potensi menggalakkan lagi pembubaran salutan. dan pengoksidaan substrat.

Menggunakan gambar mikroskop elektron pengimbasan kegagalan elektrod, pelbagai bentuk pengelupasan salutan boleh diperhatikan):

1) Pengelupasan yang dihancurkan: retakan dikupas sebahagiannya, dan retakan besar dipecahkan dan dikupas, dan lubang pengelupasan individu adalah sedalam substrat

2) Pengelupasan lapisan berbentuk cembung: Hanya beberapa lapisan dari permukaan dan bahagian dalam dikupas dalam lapisan berbentuk perut cembung, tepi jurang tidak sekata seperti dinding pecah, dan corak moiré di sekelilingnya jelas kelihatan.

3) Spalling retak: beberapa corak vide moire menembusi menyambung untuk membentuk retakan panjang di bahagian bawah retakan. Garisan halus yang berliku dan dalam kelihatan samar-samar, yang akhirnya menyebabkan salutan gagal disebabkan oleh pengelupasan yang besar 4). Analisis menunjukkan bahawa pengelupasan salutan anod titanium adalah hasil daripada kesan gabungan kuasa kimia dan fizikal, dan kaedah penambahbaikan yang sepadan dicadangkan untuk pelbagai bentuk pengelupasan. Dalam kes penghancuran dan pengelupasan lapisan, gabungan antara salutan dan substrat perlu ditingkatkan; dalam bentuk pengelupasan lengkap retak, sebagai tambahan kepada penambahbaikan di atas, bilangan retakan menembusi pada permukaan retak asal juga harus dikawal.

Imej elektrod SEM selepas dipergiatkan

Cool tags: elektrod logam oksida campuran, elektrod oksida logam, Mekanisme Kegagalan Elektrod Oksida Logam China, pengilang, pembekal, kilang, disesuaikan, borong, harga rendah, dalam stok