الکترود تیتانیوم نوعی الکترود است که بر پایه فلز تیتانیوم ساخته شده و در نهایت از طریق تف جوشی و اکسیداسیون لایه ای از پوشش اکسید الکتروکاتالیستی را بر روی بستر تیتانیوم تشکیل می دهد. به دلیل پایداری ابعاد فیزیکی آن در هنگام استفاده، آند پایدار بعدی (به اختصار DSA) نیز نامیده می شود.
طبقه بندی الکترودهای تیتانیوم
با توجه به ترکیب شیمیایی و خواص الکتروشیمیایی اصلی پوشش، الکترودهای تیتانیوم را می توان به طور تقریبی به سه دسته زیر تقسیم کرد:
الکترود تیتانیوم روتنیوم
این الکترودها دارای پتانسیل کم بیش از حد تکامل کلر و پتانسیل بیش از حد تکامل اکسیژن هستند و عمدتاً در موارد مختلف تکامل کلر مانند صنعت قلیایی کلر، حفاظت کاتدی و غیره استفاده می شوند. این نوع پوشش الکترود شامل روتنیوم تیتانیوم اصلی است (Ru Ti) و 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 و سایر پوشش ها بر این اساس توسعه یافته اند.
الکترود تیتانیوم بدون روتنیوم
روتنیوم یک فلز گرانبها با قیمت بالا و ذخایر محدود در طبیعت است. به منظور کاهش مقدار Ru و حتی جایگزینی کامل Ru، یک الکترود تیتانیوم با پوشش غیر Ru ساخته شد. این الکترودها عموماً دارای پتانسیل بیش از حد تکامل اکسیژن هستند. الکترودهای موفق تر شامل الکترودهای تیتانیوم با پوشش آنتیموان قلع، الکترودهای تیتانیوم پوشش داده شده با اسپینل Co3O4 و الکترودهای تیتانیوم با پوشش اکسید پالادیوم هستند.
الکترود تیتانیوم با پوشش ایریدیوم
در برخی از فرآیندهای الکترولیتی، مانند استخراج الکترولیتی فلزات غیر آهنی، صنعت آبکاری و احیای الکتروشیمیایی برای تولید مواد آلی، واکنش طراحی آند، واکنش تکامل اکسیژن است. بنابراین، امید است که یک ماده آند با پتانسیل بیش از حد تکامل اکسیژن کم ایجاد شود. الکترود تیتانیوم پوشش داده شده با ایریدیوم در این زمینه ایجاد شد. Ir Co، Ir Ta، Ir Sn، Ir Ta Co، Ir Ru Pd Ti و سایر پوشش ها نمونه هایی از این پوشش های الکترود هستند. الکترود تیتانیوم با پوشش Ir Ta موفق ترین الکترود تکامل اکسیژن است.
روش های تهیه الکترود تیتانیوم به شرح زیر است:
روش تجزیه حرارتی
روش تجزیه حرارتی معمولاً شامل حل کردن ترکیبات نمک فلزی در یک حلال آلی یا محلول آبی، پوشش دادن محلول روی بستر تیتانیوم، حرارت دادن برای تبخیر حلال، و سپس تف جوشی در دمای بالا برای تجزیه و اکسید کردن نمک ها برای به دست آوردن پوشش اکسیدی است. روش های پوشش شامل پاشش، پوشش غلتکی یا پوشش برس است. اسپری و روکش غلتکی بسیار مکانیزه و مناسب برای تولید صنعتی می باشد. محیط کار خوب است و پوشش نسبتاً یکنواخت است، اما ضایعات مایع پوشش نسبتاً زیاد است. پوشش برس به طور کلی برای تولید در مقیاس کوچک قابل استفاده است. این روش به تجهیزات ساده و از دست دادن محلول پوشش کمتری نیاز دارد، اما شدت کار زیاد است، محیط کار ضعیف است و پوشش اغلب یکنواخت نیست. تهیه الکترودهای اکسید چند جزئی با عملکرد عالی با کنترل فرمول پوشش به روش تجزیه حرارتی آسان است.
روش سل-ژل
روش سل-ژل روشی جدید برای تهیه پوشش بر اساس اصل شیمی کلوئیدی است. این می تواند پوشش های الکترود دانه های بسیار ریز را تهیه کند که می تواند سطح ویژه سطح الکترود را تا حد زیادی افزایش دهد. فرآیند کلی تهیه الکترودهای تیتانیوم با این روش به این صورت است که ترکیبات فلزی-آلی (مانند آلکوکسیدهای فلزی) یا ترکیبات معدنی در حلال، تولید مونومر فعال از طریق واکنش هیدرولیز، پلیمریزه کردن مونومر فعال برای تولید سل، پوشش دادن سل بر روی حلال است. زیرلایه تیتانیوم، فیلم سل را خشک کنید تا فیلم ژل به دست آید و سپس در دمای معینی تف جوشی کنید تا پوشش حاصل شود. در مقایسه با روش سنتی تجزیه حرارتی، پوشش الکترود تهیه شده با این روش یکنواخت، با دانه های ریزتر و تقریبا بدون ترک است که در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است.
رسوب الکتریکی
الکترود تیتانیوم پوشش داده شده با رسوب الکتریکی تهیه می شود، معمولاً با استفاده از یک الکترود نامحلول به عنوان آند، تیتانیوم فلزی پیش تصفیه شده به عنوان کاتد، الکترولیز در محلولی حاوی یون های فلزی مربوطه، یون های فلزی بر روی کاتد تیتانیوم فلزی رسوب می کنند، خشک می شوند و سپس در دمای بالا تف جوشی می شوند. الکترود تیتانیوم پوشش داده شده را بدست آورید. پوشش به دست آمده با این روش به طور کلی یکنواخت و متراکم است. عیب این روش این است که فرآیند پیچیده است و ساخت الکترودهای یکنواخت با مساحت بزرگ آسان نیست.
روش اسپتر
فیلم های تهیه شده توسط کندوپاش فشرده هستند و چسبندگی قوی به بستر دارند. با این حال، این روش به تجهیزات خاصی نیاز دارد، فرآیند تهیه نسبتاً پیچیده است و ضایعات مشروب مادر نسبتاً زیاد است که برای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مناسب نیست.
