Placa de ánodo de titanio MMO

Ánodos de titanio de placa MMO Ofrecen la doble ventaja de un sustrato de alta resistencia y un recubrimiento altamente activo. Reducen significativamente el sobrepotencial de desprendimiento de oxígeno y cloro, mejoran la actividad electrocatalítica y resisten la corrosión en medios extremos como ácidos y bases fuertes. Los ánodos de titanio MMO de placa se han convertido en componentes estándar en campos como la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno, la galvanoplastia, el tratamiento de aguas y el refinado electrolítico de metales.

Especificaciones de los ánodos de titanio MMO en forma de placa

El sustrato de titanio constituye la base de soporte del ánodo de titanio MMO en forma de placa. Su material, espesor y tratamiento superficial influyen directamente en la estabilidad mecánica del ánodo y la adhesión del recubrimiento.

TitanioSe utiliza titanio industrialmente puro, siendo el TA1 (Gr. 1) y el TA2 (Gr. 2) los más comunes. El TA1 ofrece mayor pureza (contenido de titanio ≥ 99.5 %) y excelente resistencia a la corrosión, lo que lo hace adecuado para aplicaciones como el tratamiento de aguas de grado alimentario y la síntesis de intermedios farmacéuticos. El TA2 presenta una resistencia ligeramente superior al TA1, lo que ofrece una solución más rentable y se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales como la galvanoplastia y la electrólisis convencional.

espesor del sustratoEl rango típico es de 1.0 mm a 5.0 mm. Las celdas electrolíticas pequeñas (como las de laboratorio y las de galvanoplastia) suelen tener un espesor de 1.0 a 2.0 mm. Las celdas electrolíticas industriales grandes (como las de producción de hidrógeno por electrólisis de agua y las celdas industriales de cloro-álcali) suelen tener un espesor de 3.0 a 5.0 mm para evitar la deformación del sustrato debido a la presión del electrolito y la carga de trabajo prolongada.

Tratamiento de superficiesPara mejorar la adhesión entre el recubrimiento de MMO y el sustrato de titanio, la placa de titanio se somete a un riguroso pretratamiento superficial, que incluye arenado y decapado. El arenado utiliza óxido de aluminio o arena de cuarzo para crear una superficie rugosa y picada (rugosidad Ra 1.5-3.0 μm), lo que aumenta el área de adhesión del recubrimiento. El decapado utiliza ácido oxálico o una mezcla de ácido fluorhídrico y ácido nítrico para eliminar la capa de óxido superficial y las impurezas.

Especificaciones del recubrimiento MMO

La función de la Recubrimiento MMO Es crucial para determinar el rendimiento electrocatalítico del ánodo. Su composición, espesor y carga deben ajustarse según los requisitos específicos de la reacción, como la evolución de oxígeno o cloro.

Los recubrimientos con desprendimiento de cloro, basados ​​en RuO₂ (dióxido de rutenio) y combinados con TiO₂, SnO₂ y otros materiales, son adecuados para aplicaciones como la industria cloroalcalina y la desalinización de agua de mar (antiincrustante electrolítico). Los recubrimientos con desprendimiento de oxígeno, basados ​​en IrO₂ (dióxido de iridio) o IrO₂-RhO₂ (óxido de iridio-rodio), ofrecen una mayor resistencia a la corrosión por oxígeno y son adecuados para aplicaciones como la electrólisis del agua para la producción de hidrógeno, la galvanoplastia (como el cromado y el niquelado) y el tratamiento de aguas residuales (degradación por oxidación anódica de materia orgánica). En aplicaciones con desprendimiento de cloro, el espesor del recubrimiento puede controlarse entre 5 y 10 μm, ya que el Cl⁻ es menos corrosivo para el recubrimiento. En aplicaciones que desprenden oxígeno, el espesor del recubrimiento debe aumentarse a 10-20 μm, ya que la generación de O₂ tiene un efecto de erosión más pronunciado sobre el recubrimiento.

DimensionesLos tamaños estándar varían de 100 mm x 200 mm (pequeño) a 1000 mm x 2000 mm (grande). Por ejemplo, las celdas de galvanoplastia pequeñas suelen utilizar placas de ánodo de 300 mm x 500 mm. Las celdas de electrólisis cloroalcalina grandes requieren ánodos de gran tamaño, hechos a medida, de 800 mm x 1500 mm.

Planitud y toleranciaLos ánodos de placa deben cumplir estrictos requisitos de planitud, con una tolerancia de planitud de ≤1 mm por metro. Esto evita la separación desigual entre la placa y el cátodo debido a la flexión de la placa, lo que puede provocar concentraciones localizadas de corriente ("puntos calientes") y una pérdida acelerada del recubrimiento. Las tolerancias dimensionales se encuentran entre ±0.5 mm (espesor) y ±2 mm (largo y ancho).

Ventajas de los ánodos de titanio MMO tipo placa

Los ánodos de titanio MMO de tipo placa ofrecen amplias ventajas en cuatro dimensiones clave: vida útil, consumo energético, respeto al medio ambiente y adaptabilidad. Sus principales ventajas competitivas se pueden resumir en los siguientes cinco puntos clave:

(I) Vida útil ultralarga

Los ánodos de titanio MMO de tipo placa ofrecen una vida útil de 5 a 10 años. Esta ventaja se debe a dos características clave de diseño: en primer lugar, la resistencia a la corrosión del sustrato de titanio, que resiste el ataque a largo plazo de ácidos fuertes (como H₂SO₄ y HCl), bases fuertes (como NaOH) y soluciones salinas altamente concentradas (como NaCl). En segundo lugar, las propiedades autoprotectoras del recubrimiento MMO: los óxidos de metales preciosos del recubrimiento forman una estructura cristalina estable que actúa únicamente como catalizadores para la transferencia de electrones en reacciones electroquímicas, lo que resulta en una tasa de autoconsumo extremadamente baja (por ejemplo, en escenarios de evolución de oxígeno, el recubrimiento de Ir puede consumir tan solo 0.1 mg/A/año).

(II) Bajo consumo de energía

La alta actividad electrocatalítica del recubrimiento de MMO contribuye directamente a las ventajas económicas que ofrece un bajo sobrepotencial y una alta eficiencia de corriente. El ánodo de titanio MMO en forma de placa presenta un sobrepotencial de desprendimiento de cloro de tan solo 0.1-0.2 V y un sobrepotencial de desprendimiento de oxígeno de 0.3-0.5 V. Su eficiencia de corriente puede alcanzar el 95-98 %. Una mayor eficiencia de corriente implica que se utiliza una mayor cantidad de energía eléctrica de entrada para la reacción objetivo (p. ej., Cl⁻→Cl₂, H₂O→O₂) y se desperdicia menos en reacciones secundarias (p. ej., desprendimiento de H₂).

(III) Respetuoso con el medio ambiente y libre de contaminación

El sustrato de titanio y el revestimiento de MMO son extremadamente estables químicamente, lo que da como resultado una disolución de iones prácticamente nula durante el funcionamiento (disolución de metal precioso <0.01 mg/L) y ninguna contaminación del electrolito o de las aguas residuales.

(IV) Fuerte adaptabilidad estructural

La estructura en forma de placa es el elemento clave del diseño del ánodo de titanio MMO en forma de placa. En comparación con los ánodos tubulares (aptos para espacios reducidos y caudales bajos) y los ánodos de malla (aptos para corrientes altamente dispersas), la estructura plana de los ánodos de placa facilita su compatibilidad con diversos electrolizadores. Pueden instalarse verticalmente (p. ej., en celdas de galvanoplastia y celdas de producción de hidrógeno por electrólisis de agua) u horizontalmente (p. ej., en electrolizadores de tratamiento de aguas residuales a gran escala). Se pueden combinar varias placas de ánodo en paralelo, lo que permite ajustar el número de placas con flexibilidad según la capacidad del electrolizador, eliminando la necesidad de diseños de ánodos personalizados.

(V) Propiedades mecánicas estables

La alta resistencia y tenacidad del sustrato de titanio confieren al ánodo de titanio MMO en forma de placa excelentes propiedades mecánicas: su resistencia a la tracción alcanza los 300-500 MPa, lo que le permite soportar la presión del electrolito dentro del electrolizador. En escenarios de electrólisis a alta temperatura (p. ej., soluciones concentradas de NaOH a 120 °C), el sustrato de titanio no sufre corrosión intergranular. En electrolitos de alto flujo (p. ej., sistemas antiincrustantes para electrólisis de desalinización con caudales >2 m/s), el recubrimiento de MMO no se desprende debido a la erosión líquida.