Видове аноди

І.Графитови

Технология за получаване на графитови аноди

Технологията е масово разпространена за получаване графитови аноди, за които се използват различни въглеродни материали – кокс, каменовидна скала, пек. Пековете са остатъчен продукт от производството на катран, преработка на черни и кафяви въглища, дървесина и др. Тези материали се раздробяват на парчета с размер 30-40 mm. След разбиването те се накаляват в пещи. Целта е да се отделят леките въглероди и влагата. В резултат на накаляването настъпват и чисто физически промени – промяна на плътността и електропроводимостта на частиците. След накаляването материала се подлага на дезинтегриране до размери под 1 mm. Това означава, че следващия етап ще е фракциониране (пресяване). След този трошачен цех този материал постъпва в бункери от където с тензометрични устройства се досипва материала в смесител. В този смесител се добавят каменовидна скала, пекове и се нагрява до 180^о С. получената смес се пресова в няколкостотин атмосфери. 100 atm = 10 mPa. След пресоването получаваме т.нар. зелени електроди. Те постъпват за изпичане. Те служат за циментация на частиците от въглероден прах. Процеса се провежда бавно в продължение на няколко денонощия. В процеса на преработка на въглеродните аноди в графитни, процеса графитизация се съпровожда с образуването на кристали с размери съответстващи на кристализиращата структура на графит. Процеса сде провежда в електрически пещи при температура 2300-2400^о С. Освен в електрически може да протече и в пламъчни пещи (с използването на газ – пропан-бутан, природен газ, водород).

Изпичането става в инертна среда (азотна атмосфера). В резултат на запълването на порите по електродите с леново масло се увеличава с 1,5 до 2 износването на електродите.

Износване на графитови електроди – химично и механично

Химическото износване се предизвиква от взаимодействието на въглерод с отделения при електролизата кислород. Кислородът се образува като страничен продукт.

В резултат на продължителния престой на кислород върху повърхността на въглеродния електрод ще получим въглероден диоксид CO₂. Въглеродния диоксид се получава в резултат на прекия контакт на електрода с водата.

Много често въглеродните електроди се използват при процеси протичащи с получаването на оксихлориди (OCl^-), хлорати (ClO₃^-) и бихлорати (C₂O₇^2-)

Механичното износване се обуславя от процесите на окисление в електродите и особено в порите на електродите. В резултат на дифузионните процеси порите се запълват с електролит и в резултат на това се получава концентрационен градиент (разлики). В резултат на протичащите електрохимични процеси в каверните (порите) възниква напрежение и намалява сцеплението на въглеродните …

Окислението на въглероден диоксид в порите се диференцира за сметка на частта на тока, който се получава за отделянето на кислорода. Тези електроди след тяхното изпичане се имперират (t^o↑ → t^o↓) бавно, порите се запълват с леново масло.

 

ІІ. Аноди на базата на никел и негови сплави (оксиди)

При анодна поляризация в алкална среда никела се покрива с оксиден филм. Потенциала на разтваряне на метала се приближава до област с по-положителни стойности от колкото потенциалите при които на електрода протичат реакциите на окисление. По повърхността на никеловите аноди се адсорбира както кислород, така и йоните на хидроксилните групи. Връзката е много лабилна и по повърхността на този електрод имаме никелов оксид.

Този никелов оксид е устойчив на въздействието на електролитните среди. След като прекъснем подаването на ел. ток се възстановява формата NiOOH. Това се използва при батериите.

Оловен диоксид – принадлежи към клас полупроводници близки до проводимостта на металите. Този тип електроди притежават много висока устойчивост, затова се  използват при реакции на електрохимично окисление при високи потенциали. В резултат на окислението при високи двувалентното олово което се явява катион при електролизата на кисели разтвори или влизащо в състава на анионите на алкални съединения се получава PbO₂.

Когато се изработва един електрод от олово обикновено за подложка се ползва титан. Наслагването на оловото върху титановата подложка се прави чрез механичен способ с оглед да се получи добър контакт, а целта е да се предотврати нарастването на преходното съпротивление на границата титан-оловен диоксид. Използват се методите на трибохимия (в резултат на много удари с голяма честота протичат химични реакции).

 

ІІІ. Аноди на база оксиди на желязо

Аноди получили най-голямо разпространение, а сред тях най-голямо анодите от магнетитов тип (Fe₃O₄). Най-често се използва формата като обратен  импулсен тип. Съществуват различни методи за получаване – най-стария е чрез стапяне пиритови угарки в електропещи при температура 1580 – 1650 ^оC като в стопилката се прибавят оксиди на желязото и в зависимост от тяхното отношение се получава системата на обратния шпиндел.

 

ІV. Оксидно-рутениеви аноди

Широко разпространение тези аноди са получили при производството на хлор, натриева основа и водород. Електродите представляват композиция от оксидите на Титан и Рутений. Обикновено тази композиция се нанася върху подложка от титан  – оксирутаниево-титанови аноди (ORTA). Стапят се нитратите на рутений и титан в определени съотношения с оглед получаване на сплавта. Стапянето се провежда върху повърхността на титана. Процедурата се провежда многократно до получаване на множество слоеве. Когато се постигне съответната дебелина се преминава към шлайфане. Критичния потенциал на ORTA за електролиза на вода е 1,45-1,50 V. Над тази стойност се провежда окисление на RuO₂ и  RuO₄. в резултат на това окисление протича разрушаване на потенциалния филм значително под 1,45 V. Дебелината на този слой е няколко микрона. 1 микрон – 1 микрометра = 1.10^{-6 m.}

Водорода е опасен със своята водородна корозия. !!!

 

V. Аноди на база платина и нейни сплави