Explicación detallada de los ánodos de titanio

Explicación detallada de los ánodos de titanio

¿Qué es un ánodo de titanio?

Un ánodo de titanio, cuyo nombre completo es Titanio-based Ánodo de titanio recubierto de óxido metálico (MMO), también llamado DSA (Ánodo Dimensionalmente Estable). Utiliza titanio como sustrato, recubierto con una capa de metal precioso aplicada mediante cepillado, lo que le confiere una excelente actividad electrocatalítica y conductividad.

Clasificación de los ánodos de titanio:

Clasificados según el gas que se desprende en el ánodo durante la reacción electroquímica: aquellos que desprenden cloro se denominan ánodos que desprenden cloro, como los electrodos de titanio recubiertos con rutenio. Aquellos que desprenden oxígeno se denominan ánodos que desprenden oxígeno, como los electrodos de titanio recubiertos con iridio y las mallas/placas de titanio recubiertas de platino.

Ánodos generadores de cloro (electrodos de titanio recubiertos con rutenio): Se utilizan en electrolitos con alto contenido de iones cloruro, típicamente en entornos de ácido clorhídrico, electrólisis de agua de mar y electrólisis de salmuera. Los productos que ofrece nuestra empresa son los ánodos Ru-Ir-Ti y los ánodos Ru-Ir-Sn-Ti.

Ánodos generadores de oxígeno (electrodos de titanio recubiertos con iridio): El electrolito suele ser ácido sulfúrico. Los productos que ofrecemos son ánodos de Ir-Ta, ánodos de Ta-Sn y ánodos con alto contenido de iridio.

Ánodos recubiertos de platino (malla de titanio y platino/placa de titanio y platino): El titanio es el material base, recubierto con platino, un metal precioso, en su superficie. El espesor del recubrimiento suele ser de 1 a 5 micrómetros (µm). Las dimensiones de la malla de titanio y platino suelen ser de 12,7 x 4,5 mm o de 6 x 3,5 mm.

Selección de ánodos: Si los clientes no están seguros de qué ánodo utilizar, necesitamos que proporcionen el entorno de trabajo y realicen la electrólisis:

1. Densidad de corriente por metro cuadrado (intensidad de corriente soportada por un solo ánodo dividida por el área de la superficie del electrodo).

2. Temperatura.

3. Valor de pH.

4. Composición y proporciones de la solución.

5. Producto que se está fabricando o uso previsto, etc.

¿Cuál es la función del recubrimiento de óxido metálico en los ánodos de titanio?

Mediante la aplicación de diferentes recubrimientos, se mejora la conductividad y la actividad electrocatalítica, se promueve el proceso de reacción de electrólisis y se prolonga la vida útil del ánodo en diferentes entornos operativos, logrando así el efecto de uso deseado.

El problema del espesor del recubrimiento de óxido metálico en los ánodos de titanio:

El componente principal responsable de la reacción electrocatalítica es el metal precioso del recubrimiento. Solo cuando el contenido de metal precioso cumple con los requisitos de uso se puede garantizar el funcionamiento normal del ánodo. El espesor es meramente una manifestación externa, determinada principalmente por el número de pasadas de recubrimiento con brocha y la concentración del disolvente. No está directamente relacionado con la cantidad de metal precioso. De hecho, un recubrimiento excesivamente grueso puede ser más propenso a desprenderse.

¿Qué es la pasivación del ánodo?

¿Qué es el fenómeno de pasivación de los metales? Cuando un alambre de hierro se sumerge en ácido nítrico diluido, se disuelve rápidamente. Sin embargo, al colocarlo en ácido nítrico concentrado, la disolución se detiene casi por completo. Si el alambre de hierro se vuelve a sumergir en ácido nítrico diluido, ya no se disuelve. No se observan cambios en la superficie del alambre, ni siquiera bajo el microscopio. Se considera que el alambre de hierro se encuentra en estado de pasivación. Durante el funcionamiento electroquímico, un ánodo tiene una vida útil limitada. Cuando el voltaje aumenta considerablemente y prácticamente no pasa corriente, el ánodo pierde su función. Este fenómeno se denomina pasivación del ánodo.

¿Cuáles son los principales factores que afectan la vida útil del ánodo?

1. Densidad de corriente: La densidad de corriente es inversamente proporcional a la vida útil del ánodo. Una mayor corriente reduce la vida útil del ánodo. Los ánodos de nuestra empresa están diseñados para una densidad de corriente de hasta 2000 A/m². Se recomienda no superar los 2000 A/m². Asimismo, evite las fluctuaciones frecuentes de corriente.

2. Sustrato de titanio: El material del sustrato suele ser titanio puro, requiriendo un grado TA1 o superior. Si la pureza del sustrato es insuficiente, su resistencia a la corrosión se ve significativamente comprometida, lo que afecta considerablemente la vida útil del ánodo.

3. Electrolito: El electrolito no debe contener iones fluoruro (F⁻), iones cianuro (CN⁻) ni iones sulfuro (S²⁻). Su presencia afecta significativamente la vida útil del ánodo.

4. Inversión de polaridad (inversión de corriente): La inversión de polaridad es un método común para limpiar la cal de los ánodos. Al invertir la polaridad, la cal adherida al cátodo se desprende, logrando así la desincrustación. Al invertir la polaridad, utilice una fuente de alimentación que pueda conmutar lentamente los polos positivo y negativo. La inversión instantánea de polaridad está prohibida.

5. Interrupciones frecuentes del suministro eléctrico: Cuando no circula corriente, la inmersión prolongada del recubrimiento en la solución puede causar daños importantes. Por lo tanto, cuando el ánodo está inactivo, es recomendable mantener una corriente muy baja para que el circuito permanezca activo. Para un uso prolongado sin uso, retire el ánodo del líquido, enjuáguelo con agua, séquelo y guárdelo.

6. Daños mecánicos: La superficie del ánodo no debe presentar daños importantes. Incluso un pequeño arañazo que dañe parte del recubrimiento puede provocar que el ánodo se corroa o se pasive rápidamente, lo que conlleva una falla. Manipule el ánodo con cuidado durante la instalación y el uso para evitar impactos.

7. Cortocircuito: Está prohibido el contacto entre el ánodo y el cátodo mientras el dispositivo esté alimentado. La corriente instantánea que se produce en caso de cortocircuito puede ser muy alta y quemar las placas de los electrodos.

8. Temperatura: La temperatura también es inversamente proporcional a la vida útil del ánodo. Los ánodos de nuestra empresa están diseñados para temperaturas de 40 a 60 °C. Se recomienda no superar los 60 °C.

Ventajas de los ánodos de titanio:

1. Dimensionalmente estable (el sustrato no se disuelve), la distancia entre los electrodos permanece inalterada, lo que garantiza un voltaje de celda estable.

2. Bajo voltaje de funcionamiento, menor consumo de energía eléctrica, lo que supone un ahorro de aproximadamente el 20 % en comparación con los ánodos de plomo.

3. Alta pureza del producto del cátodo.

4. No genera lodo anódico, no contamina la celda.

Ligero, reduce la intensidad del trabajo.

El sustrato puede reutilizarse.