Ausfallmechanismus von Metalloxidelektroden

Ausfallmechanismus der Metalloxidelektrode

Die Abschwächung der Aktivität der Metalloxidelektrode erfolgt an der Schnittstelle zwischen aktiver Schicht und Elektrolyt sowie an der Schnittstelle zwischen Substrat und aktiver Schicht. Mit Fortschreiten der Elektrolyse fällt die Anodenbeschichtung allmählich ab und dieTitanDas Substrat wird an einigen schwachen Stellen passiviert. Die katalytische Aktivität der Elektrode lässt allmählich nach, bis sie ihre Aktivität vollständig verliert, wie in Abbildung 1.3 dargestellt.

a-Vor der Elektrolyse; b-Elektrolyse; c-Nach der Inaktivierung; 1-Titansubstrat;2-Aktivbeschichtung;3-TiO2

Abb.1.3 Skizze einer Metalloxidanode während der Lebensdauerverstärkung

Viele Wissenschaftler haben die Ursachen für Elektrodenversagen untersucht. Derzeit interpretieren in- und ausländische Wissenschaftler dies widersprüchlich, hauptsächlich wie folgt:

(1) Auflösung von RuO2:

In der Rutheniumbeschichtung ist Ru02 die wichtigste elektrokatalytische Komponente. Nach thermodynamischen Berechnungen ist Ru0₂wird zu RuO4 oxidiert, wenn das Anodenpotential positiv ist und 1,387 V beträgt (vs. SHE oder 1,146 V vs. SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Das durch die Reaktion erzeugte RuO4 kann in Form von H vorliegen.₂Ru0₂in der Lösung und Ru0₄ wird weiter zerlegt:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Auf diese Weise verlässt die elektrokatalytische Komponente RuO2 in der Beschichtung die Elektrode und löst sich in der Lösung auf, wodurch die Elektrode ihre aktive Energie verliert.

Basierend auf den Eigenschaften von Beschichtungskomponenten, die nicht gegen Säurekorrosion und elektrochemische Korrosion beständig sind, wird der Passivierungsmechanismus der Ruthenium-Titan-Metalloxidelektrode zur Bildung einer Hohlraumschicht vorgeschlagen. Bei 40 Grad, O. In einem 5mol/LH₂S0₄Lösung wurde ein erweiterter Lebensdauertest durchgeführt. Die chemische Auflösung von Ti0₂in Schwefelsäure und die elektrochemische Auflösung von Ru0₂kombiniert, um die Bildung einer Hohlraumschicht zu verursachen.

Die Universität Tianjin in China hat den Korrosionsmechanismus von Ru0 untersucht₂-Ti0₂Elektroden und wies darauf hin, dass die elektrochemische Auflösung aktiver Ru-Komponenten in der Beschichtung der Hauptgrund für Elektrodenversagen ist. Zhang Zhaoxian wies auf zwei Fälle der Auflösung der Anodenbeschichtung hin: Einer ist die gleichmäßige Auflösung der gesamten Anodenoberfläche und der andere ist die lokale Auflösung in einem bestimmten Bereich der Anode (normalerweise am Rand der Anode). Wenn es sich bis zu einem gewissen Grad auflöst und der Beschichtungsrückstand 18 % der gesamten Elektrodenoberfläche ausmacht, wird die Elektrode passiviert.

(2) Der Verlust der katalytischen Aktivität von RuO

Die Ruthenium-Titan-Beschichtung besteht aus nichtstöchiometrischem Ru0_2-x. Und Ti0_2-x. x besteht aus sauerstoffarmen Oxiden, wobei x ungefähr im Bereich von 0.01 bis 0.02 liegt. Das eigentliche Zentrum der Chlorentladungsaktivierung ist das nicht-quantitative Ru0₂. Je mehr solcher Oxide, desto mehr aktive Zentren und desto besser die katalytische Aktivität der Elektrode. Professor DeNora wies einmal darauf hin: Die Leitfähigkeit der beschichteten Anode ist die Leistung des verzerrten n-Typ-Mischkristalls, der aus dem gleichen Kristall Ru0 erzeugt wird.₂+Ti0₂nach der Wärmebehandlung, bei der einige Sauerstofflöcher vorhanden sind. Wenn diese Sauerstofflöcher jedoch mit Sauerstoff gefüllt werden, verliert die Beschichtung ihre elektrokatalytische Aktivität und das Überpotential steigt schnell an, was zur Passivierung der Elektrode führt. Er hat die passivierte Anode einmal in einem Inertgas oder Vakuum wärmebehandelt und festgestellt, dass die Anode, wenn der absorbierte und adsorbierte Sauerstoff entfernt wird, in ihren ursprünglichen nicht-elektrochemischen Messzustand zurückkehrt und die Anodenaktivität wiederbelebt.

Die Ru0₂Die beschichtete Elektrode wurde mit der Rapid Life Test-Methode untersucht. Es wird angenommen, dass der Zerstörungsmechanismus von Ru0₂ist auf die Umwandlung von Ru0 zurückzuführen₂zu anderen Oxidarten.

(3) Oxidation des Titansubstrats

Während der Elektrolyse wird an der Anode aktiver Sauerstoff erzeugt. Ein Teil davon wird an der Schnittstelle zwischen aktiver Beschichtung und Elektrolyt entladen und verlässt die Elektrodenoberfläche in Form von Sauerstoff und gelangt in die Lösung. Ein anderer Teil des aktiven Sauerstoffs wird durch Diffusion oder Migration an der Elektrodenoberfläche adsorbiert. Durchdringt die aktive Beschichtung und erreicht die Schnittstelle zwischen Beschichtung und Substrat. Diese aktiven Oxide werden an der Oberfläche des Substrats adsorbiert und bilden mit Titan einen Rückwärtswiderstand der PN-Verbindung. Darüber hinaus ist die Schildpattrissmorphologie eine typische Struktur von Metalloxidelektroden. Das Vorhandensein von Rissen ermöglicht es dem Elektrolyt, durch die Risse mit dem Substrat in Kontakt zu kommen, was zu einer Oxidation des Substrats führt, wodurch die aktive Beschichtung abfällt und das Anodenpotential steigt. Der Anstieg des Potentials fördert die Auflösung der Beschichtung und die Oxidation des Substrats weiter.

Anhand der Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen des Elektrodenbruchs lassen sich unterschiedliche Formen der Ablösung der Beschichtung erkennen:

1) Zerkleinertes Peeling: Die Risse sind teilweise abgeschält, und die großen Risse sind gebrochen und abgeschält, und die einzelnen Peeling-Gruben sind so tief wie das Substrat

2) Konvex geformtes Schichtablösen: Nur wenige Schichten von der Oberfläche und dem Inneren werden in einer konvexen bauchförmigen Schicht abgelöst, die Kanten der Lücke sind uneben wie gebrochene Wände und die umgebenden Moiré-Muster sind deutlich sichtbar

3) Rissabplatzen: Eine Reihe von Video-Moiré-Mustern dringen durch und verbinden sich, um am Boden des Risses einen langen Riss zu bilden. Die gewundenen und tiefen feinen Linien sind schwach sichtbar, was schließlich dazu führt, dass die Beschichtung aufgrund großer Abplatzungen versagt. 4) Die Analyse zeigt, dass das Ablösen der Titananodenbeschichtung das Ergebnis der kombinierten Wirkung chemischer und physikalischer Kräfte ist, und es werden entsprechende Verbesserungsmethoden für verschiedene Formen des Ablösens vorgeschlagen. Im Falle von Zerkleinern und Schichtablösen sollte die Kombination zwischen den Beschichtungen und dem Substrat erhöht werden; in Form von vollständigem Ablösen von Rissen sollte zusätzlich zu den oben genannten Verbesserungen auch die Anzahl der durchdringenden Risse auf der ursprünglich rissigen Oberfläche kontrolliert werden.

SEM-Bilder der Elektrode nach Verstärkung

Beliebte label: gemischte Metalloxidelektrode, Metalloxidelektrode, Metalloxidelektroden-Ausfallmechanismus China, Hersteller, Lieferanten, Fabrik, kundenspezifisch, Großhandel, niedriger Preis, auf Lager