Anodo plokštės, kaip pagrindiniai komponentai tokiose srityse kaip elektrochemija, metalurgija ir aplinkos apsauga, skirstomos į įvairias kategorijas. Įvairių tipų anodo plokštės turi unikalius veikimo ir taikymo scenarijus dėl medžiagos, struktūros ar paskirties skirtumų. Toliau pateikiamas išsamus paaiškinimas medžiagos, proceso ir funkcijos požiūriu.
Klasifikacija pagal medžiagas: pagrindinio našumo veiksniai
Anodo plokštės medžiaga tiesiogiai lemia jos laidumą, atsparumą korozijai ir katalizinį aktyvumą. Įprastos klasifikacijos yra metalo-pagrindo, grafito-pagrindo ir sudėtinio-pagrindo.
1. Metalinės-anodinės plokštės
Metalo{0}}pagrindo anodo plokštės daugiausia gaminamos iš metalų, pvz., švino, titano, nerūdijančio plieno arba jų lydinių, ir yra plačiausiai naudojami tipai. Švino lydinio anodo plokštės (pvz., švino -sidabras ir švino -kalcio lydiniai) dominuoja tradicinėse švino-rūgšties baterijose ir hidrometalurgijoje (pvz., vario ir cinko elektrolizėje) dėl jų mažos kainos ir vidutinio deguonies išsiskyrimo potencialo. Titano -anodo plokštės (paprastai padengtos tauriųjų metalų oksidais, tokiais kaip rutenis-titanas arba iridžio-titanas) dėl puikaus atsparumo korozijai ir didelio katalizinio aktyvumo tapo pagrindiniu pasirinkimu chloro-šarmų pramonėje ir nuotekų valymo elektrolizės srityje. Pavyzdžiui, chloro{11}}šarmų gamyboje titano{12}}dengiami anodai gali padidinti chloro išsiskyrimo efektyvumą daugiau nei 30 % ir pailginti jų tarnavimo laiką daugiau nei penkis kartus ilgiau nei tradiciniai grafito anodai.
2. Grafitinės{1}}anodinės plokštės
Grafitas jau seniai naudojamas tokiose srityse kaip vandens elektrolizė vandenilio gamybai ir aliuminio elektrolizė dėl puikaus cheminio stabilumo (atsparumo rūgščių ir šarmų korozijai) ir vidutinio laidumo. Tačiau natūralus grafitas yra trapus ir mažo mechaninio stiprumo, todėl jį laipsniškai pakeičiamas dirbtinis grafitas (kurio tankis padidinamas grafitinant aukštoje temperatūroje). Tačiau grafito anodai yra jautrūs oksidacijos praradimui labai oksiduojančioje aplinkoje (pavyzdžiui, chloras -šarmų pramonėje gali korozuoti grafito paviršių). Šiuo metu jie dažniausiai pakeičiami titano -dengtais anodais, kurie naudojami tik kai kuriose išlaidoms-jautriose, mažo masto{7}} elektrolizės srityse.
3. Sudėtinės{1}}anodinės plokštės
Siekdami išspręsti atskirų medžiagų apribojimus, mokslininkai sukūrė įvairias kompozicines anodo plokštes, tokias kaip „titano tinklelis + anglies pluoštas“ sudėtinė struktūra (kuri sujungia titano stiprumą ir anglies laidumą) ir „nerūdijančio plieno pagrindas + retųjų žemių oksido danga“ (kuri sumažina išlaidas ir pagerina atsparumą korozijai). Šios anodo plokštės dėl optimizuotų medžiagų derinių pasižymi unikaliais pranašumais konkrečioms reikmėms (pvz., jūros vandens elektrolizei ir elektrocheminiam didelės koncentracijos nuotekų valymui).
Klasifikacija pagal gamybos procesą: išsami konstrukcijos ir eksploatacinių savybių kontrolė
Gamybos procesas tiesiogiai įtakoja anodo plokštės mikrostruktūrą (pvz., akytumą, dangos vienodumą) ir makromorfologiją (pvz., plokštelę ar tinklelį), o tai savo ruožtu lemia jos pritaikymą.
1. Valcuotos anodo plokštės
Pagamintos metalo lakštų (pvz., švino ar titano) aukštoje temperatūroje{0}}, šios plokštės turi lygų, tankų paviršių ir yra tinkamos naudoti, kai reikalingas tolygus srovės paskirstymas (pvz., rafinuoto vario elektrolifikavimui). Tačiau dėl prasto lankstumo jiems sunku prisitaikyti prie sudėtingų elektrolitinių elementų formų.
2. Antspauduotos/Suvirintos anodo plokštės
Šios plokštės štampuojamos į konkrečias formas (pvz., stačiakampes plokštes su skylutėmis) ir suvirinamos sutvirtinančiomis briaunomis. Jie dažniausiai naudojami didelėse hidrometalurginėse elektrolitinėse ląstelėse (pvz., cinko elektrolizės ląstelėse). Dėl didelio konstrukcinio stiprumo jie gali atlaikyti elektrolitų erozijos ir anodo nuosėdų nusėdimo slėgį.
3. Padengtos/sukepintos anodo plokštės
Inertiniams pagrindams, tokiems kaip titanas, aktyvi danga padengiama terminio skaidymo būdu (dengiama rutenio arba iridžio druskos tirpalu, po kurio atliekamas sukepinimas aukštoje -temperatūroje) arba elektrocheminiu būdu. Svarbiausia šiame procese yra kontroliuoti dangos storį (paprastai 10{4}}50 mikronų) ir sukibimą. Pavyzdžiui, rutenio -titano anodų, naudojamų chloro ir šarmų pramonėje, dangai reikia atlikti kelis sukepinimo ciklus (kiekvieną 500–600 laipsnių), kad būtų užtikrintas atsparumas lupimui labai korozinėje aplinkoje.
Klasifikavimas pagal funkcijas ir taikymą: diferencijuotas scenarijaus pritaikymo dizainas
Remiantis faktiniais taikymo reikalavimais, anodo plokštes galima skirstyti į bendrosios paskirties-ir specializuotus tipus.
1. Bendrosios paskirties -anodinės plokštės
Atstovaujami švino lydinio arba įprastų titano{0}}anodų, jie tinka įprastiniams elektrocheminiams procesams (pvz., bendram galvanizavimui ir mažos{1}}koncentracijos nuotekų valymui). Jie pasižymi mažomis sąnaudomis ir brandžiomis technologijomis, tačiau yra mažiau pritaikomi ekstremalioms aplinkoms (pavyzdžiui, didelė chlorido jonų koncentracija ir stipri šarminė terpė).
2. Specializuotos anodo plokštės
Optimizuoti dizainai yra sukurti konkretiems scenarijams. Pavyzdžiui, DSA (Dimensionally Stable Anode) anodo plokštės, naudojamos nuotekoms valyti, yra padengtos iridžio -tantalo kompoziciniais oksidais, kurie efektyviai skaido organines medžiagas ir gamina aktyvų chlorą didelio -druskumo nuotekose. Nikelio anodo plokštėse, naudojamose galvanizavimo pramonėje, naudojamas nedidelis sieros kiekis, siekiant pagerinti anodo tirpimo vienodumą ir išvengti „sudegusių“ dangos defektų. Ličio metalo anodo plokštėms, naudojamoms kietojo kūno{5}}baterijose naujajame energetikos sektoriuje, reikia specialių dangų (pvz., keraminių elektrolitų kompozicinių sluoksnių), kad būtų užkirstas kelias dendrito augimui ir padidintas saugumas.
Išvada
Anodo plokščių klasifikavimas iš esmės yra suderinto medžiagų mokslo, inžinerinių technologijų ir taikymo poreikių plėtros rezultatas. Nuo tradicinių švino plokščių iki modernių titano -pagrindo dengtų anodų, nuo paprastų plokščių konstrukcijų iki daugiafunkcinio dizaino – kiekvienas klasifikacijos patobulinimas paskatino technologinę pažangą susijusiose srityse. Ateityje, sparčiai vystantis naujoms energijos ir aplinkos apsaugos pramonės šakoms, naujos anodo plokštės, kuriose derinamas didelis aktyvumas, ilgaamžiškumas ir ekologiškumas (pavyzdžiui, biologiniai -pagrindiniai kompozitiniai anodai), gali tapti tyrimų tašku, toliau praplėsti anodo plokščių taikymo ribas.
