鈦陽極

鈦陽極就是鈦基金屬氧化物塗層中的陽極。根據其表面催化塗層不同分別具有析氧功能、析氯功能。一般電極材料要具有良好的導電性，極距變化小，耐腐蝕性強，機械強度和加工性能好，壽命長，費用低，對電極反應具有良好的電催化性能，目前鈦是最能滿足以上綜合要求的金屬，一般採用工業純鈦TA1\TA2。

基本介紹

• 中文名：鈦陽極
• 外文名：titanium anode

介紹

鈦陽極上的金屬氧化物塗層的作用是：電阻率低，具有良好的導電性(鈦本身導電性能不好)，貴金屬塗層的化學組成穩定，晶體結構穩定，電極尺寸穩定，耐蝕性好，壽命長，具有良好的電催化性能，有利於降低析氧、析氯反應的過電位，節約電能。

優點

1、鈦陽極工作壽命長，隔膜法生產氯鹼工業中，金屬陽極耐氯和鹼的腐蝕，陽極壽命己達6年以上，而石墨陽極僅為8個月。

2、可克服石墨陽極和鉛陽極溶解問題，避免對電解液和陰極產物的污染，因而可提高金屬產品純度。

3、可提高電流密度。隔膜法生產氯鹼中，石墨陽極的工作電流密度為8A/dm2，鈦陽極可成倍地增加，達17A/dm2，這樣在電解廠房、電解槽相同的條件下，產量可增加1倍，提高了單槽生產能力，有效地提高了勞動生產效率。在高工作電流密度下進行電解時，使用鈦陽極比較適宜。

4、由於採用了金屬陽極，氯酸鹽電解槽的高溫、高電流密度操作成為可能。金屬陽極的採用使電解槽構造得以改善，降低了電能消耗，加快了次氯酸鹽生氣氯酸鹽的化學反應，從而提高了生產性能。

5、採用了DSA，水銀法及隔膜法食鹽電解槽的設計概念和操作條件得以改進，能耗得以降低。DSA低的過電位特性，電極間表面及電極的氣泡容易排除，是金屬陽極電解槽槽電壓降低的重要原因。

由於鈦陽極具有很多優點，它的開發使氯鹼工業取得很大經濟效益，因此很快便在世界各地推廣使用。氯鹼生產能力，全世界約4100萬噸/年，採用鈦陽極不小於70%，鈦陽極被譽為氯鹼工業一項重大技術革命。隨後，鈦陽極在許多電解工業中也得到廣泛的推廣套用。

6、陽極尺寸穩定，電解過程中電極間距離不變化，可保證電解操作在槽電壓穩定情況下進行。

7、可避免鉛陽極變形後的短路問題，因而可提高電流效率。

8、鈦陽極重量輕，可減輕勞動強度。

9、開關製作容易，可高精度化。

10、工作電壓低，因此電能消耗小，可節省電能消耗，直流電耗可降低10%～20%。鈦陽極工作電壓低的主要原因：1)活性塗層鈦陽極對氯和氧的過電位均比較低。鹽水電解生產氯鹼時，鈦陽極對氯過電位低，在1A/cm2時比石墨陽極低140mV;2)可降低“氣泡禁止效應”，金屬陽極表面生成的氣泡比較細小，且脫離迅速，這樣電極間充氣度大為降低，兩極間歐姆降大約為700mV，氣泡直徑約為3mm;3)降低了陽極結構的電阻;4)縮短了極間距離。

20世紀60年代，全世界食鹽電解工業年耗電量約1500億度，使用金屬陽極後，每年可節約電能約3億度。

11、氯鹼生產中，使用鈦陽極後，產品質量高，氯氣純度高，不含CO2,鹼濃度高，可節省加熱用蒸汽，節省能源消耗。

12、耐腐蝕性強，可在許多腐蝕性強，有特殊要求的電解介質中工作。

13、基體金屬鈦可多次反覆使用。

14、金屬陽極的出現，使用氯鹼工業中近期湧現出的最新離子膜電解技術得以設計和實現工業化。

分類

溶性陽極和不溶性陽極

可溶性陽極在電解過程中起補充金屬離子和導電的作用，不溶陽極只起導電作用。最早的不溶性陽極是石墨和鉛系陽極上世紀70年代鈦陽極作為新技術開始套用在電解和電鍍行業。目前不溶性陽極可分為兩大類：析氯陽極和析氧陽極。析氯陽極主要用於氯化物電解液體系，電鍍過程中陽極有氯氣釋放出來，因此稱為析氯陽極;析氧陽極主要用於硫酸鹽、硝酸鹽、氫氰酸鹽等電解液體系，電鍍過程中陽極有氧氣釋放出來，因此稱為析氧陽極。鉛合金陽極析氧陽極，鈦陽極根據其表面催化塗層不同分別具有析氧、析氯功能或二者功效兼有。

氯鹼工業用鈦陽極

與石墨電極相比，隔膜法生產燒鹼，石墨陽極的工作電壓為8A/DM2塗層陽極可成倍增加，達17A/DM2。這樣在同樣的電解環境下產品可成倍提高，而且所生產品的質量高，氯氣純度高。

電鍍用鈦陽極

電鍍用不溶性陽極是在鈦基體 (網狀、板狀、帶狀、管狀等)上塗覆具有高電化學催化性能的貴金屬氧化物塗層，塗層中含有高穩定性的閥金屬氧化物。新型不溶性鈦陽極具有高電化學催化能，析氧過電位比鉛合金不溶性陽極低約0.5 V，節能顯著,穩定性高,不污染鍍液,重量輕，易於更換。 新型不溶性鈦陽極的析氧過電位也比鍍鉑不溶性陽極低，但是壽命卻提高1倍以上。廣泛用於各種電鍍中作為陽極或者輔助陽極使用，可以替代常規的鉛基合金陽極,在相同的條件下,可以降低槽電壓，節約電能消耗;不溶性鈦陽極在電鍍過程中具有良好的穩定性(化學、電化學)，使用壽命長。此陽極廣泛用於鍍鎳鍍金、鍍鉻、鍍鋅、鍍銅等電鍍有色金屬行業.

鉛及鉛合金陽極

鉛合金陽極屬於析氧陽極，析氧反應的電解液為硫酸和硫酸鹽，主要用於電解冶金。這種陽極存在電解過程中幾何尺寸會有所變化的缺陷。，在電解過程中，鉛陽極基體首先轉化成硫酸鉛，然後再轉化為氧化鉛。硫酸鉛是一個中間層，它是絕緣體，起著化學阻擋層的作用，可以在硫酸環境中保護內層的鉛基體。氧化鉛在外層是實際意義上的電極，上面發生析氧反應，氧化鉛的析氧電位很高，並且隨著電流密度的增加迅速上升，鉛合金陽極的這種特徵是由它外層物質氧化鉛的固有特點—氧化鉛是電的不良導體所決定的。此外，在電解過程中，氧化鉛陽極結構的電化學性能不斷衰減，其內部應力的產生導致氧化物一層層脫落，另外，過氧化鉛的生成也導致氧化物不斷溶解，作為中間層的硫酸鉛再次被轉化為氧化鉛，成為新的外層氧化物電催化活性物質，內層的鉛基體又被氧化，形成新的硫酸鉛中間保護層。因此，在電解過程中，鉛及其合金元素不斷溶解到電解液里並沉澱造成溶液污染(溶液中化學沉澱)和陰極產物的污染(陰極表面的污染物電沉積，電解到銅的純度不能很好的得到保證)。

塗層鈦陽極

塗層鈦陽極,習慣稱為DSA(Dimensionally Stable Anode 尺寸穩定陽極) ,又稱DSE(Dimensionally Stable Electrode) ,是20 世紀60 年代末發展起來的一種新型不溶性陽極材料。DSA 塗層鈦陽極主要套用在電化學和電冶金兩大部門。

DSA 塗層鈦陽極套用的領域有:氯鹼工業、氯酸鹽生產、次氯酸鹽生產、高氯酸鹽生產、過硫酸鹽電解、電解有機合成、電解提取有色金屬、電解銀催化劑的生產、電解法製造銅箔、電解氧化法回收汞、水電解、二氧化氯的製取、醫院污水處理、電鍍廠含氰廢水處理、生活用水和食品用具的消毒、發電廠冷卻循環水的處理、毛紡廠染整廢水的處理,工業用水的處理、電解法製取酸鹼離子水,銅板鍍鋅、鍍銠、鍍鈀、鍍金、鍍鉛、電滲析法淡化海水、電滲析法製取四甲基氫氧化銨、熔融鹽電解、電池生產、陰極保護、生產負極箔、鋁箔的陽極氧化等。套用廣泛涉及化工、冶金、水處理、環保、電鍍、電解有機合成及其它領域。