Varilla de ánodo de titanio MMO

El ánodo de titanio en forma de varilla MMO (ánodo de varilla de óxido metálico mixto de titanio), una rama clave de la ánodo dimensionalmente estable El ánodo de silicio (DSA) se ha convertido en un componente clave para resolver los desafíos de la reacción electroquímica y la protección catódica en condiciones operativas complejas gracias a su diseño único y rendimiento superior. Este ánodo utiliza una varilla de titanio industrialmente puro como sustrato. Mediante una descomposición térmica precisa, se aplica a la superficie un recubrimiento catalítico compuesto por óxidos de metales preciosos como rutenio, iridio y tántalo, creando un elemento funcional central que combina un soporte estructural de alta resistencia con una actividad electroquímica eficiente.

En comparación con otras formas de ánodo de titanio MMO como malla La estructura de varilla, ya sea de cinta o de cinta, ofrece ventajas irremplazables en cuanto a adaptabilidad espacial, estabilidad de la salida de corriente en un solo punto y flexibilidad de instalación. Su forma de varilla permite un control electroquímico preciso en espacios reducidos, recipientes complejos y ubicaciones específicas.

Especificaciones de los ánodos de titanio MMO en forma de varilla

El sistema de especificaciones para ánodos de titanio MMO en varilla Se estructura en torno a cuatro dimensiones fundamentales: sustrato, recubrimiento, dimensiones estructurales y rendimiento electroquímico. Una combinación de diferentes especificaciones se adapta con precisión a los diversos requisitos operativos.

(I) Sustrato

El sustrato sirve como soporte estructural para los ánodos en forma de varilla y determina directamente su resistencia mecánica y a la corrosión. Actualmente, el titanio puro (Gr1 o Gr2) conforme a ASTM B348 El Grado 1 es el material más común. Los parámetros físicos de las varillas de titanio se pueden personalizar según el escenario de aplicación. Los diámetros varían de 3.2 mm a 25 mm, con diámetros estándar de 6.4 mm, 9.5 mm y 12.7 mm. Se encuentran disponibles longitudes de 2 mm (micro) o 30 mm (pesado) para aplicaciones especiales. Las longitudes estándar son de 500 mm, 1000 mm y 1500 mm, con longitudes personalizables de hasta 3000 mm. Las propiedades mecánicas del sustrato deben cumplir los siguientes requisitos: resistencia a la tracción ≥ 240 MPa, límite elástico ≥ 170 MPa y alargamiento ≥ 20 %.

(II) Recubrimiento

El recubrimiento es el núcleo de la función catalítica del ánodo de titanio MMO en varilla y determina el rendimiento electroquímico del electrodo. Se utiliza un sistema compuesto de RuO₂-IrO₂ para la evolución del cloro. Se utiliza un sistema mixto de IrO₂-Ta₂O₅ para la evolución del oxígeno. El espesor del recubrimiento debe ser de 5.0-20.0 micras para garantizar una capa catalítica y protectora completa. Se utiliza una técnica de descomposición térmica de recubrimiento multicapa. Cada capa se controla a un espesor de 0.3-0.5 micras, y se forma una capa cristalina densa mediante sinterización a alta temperatura (400-600 °C). La tasa de desgaste del recubrimiento y del sustrato debe ser de tan solo 0.5-1.0 μg/A·h.

(III) Rendimiento electroquímico

El rendimiento electroquímico es un indicador clave de la viabilidad de los ánodos de varilla, incluyendo principalmente sus características de corriente, potencial y vida útil. El sobrepotencial de evolución de cloro para los sistemas de evolución de cloro es ≤1.38 V (en comparación con el SHE). El sobrepotencial del sistema de evolución de oxígeno es entre un 25 % y un 35 % menor que el de los ánodos de plomo tradicionales, lo que reduce eficazmente el voltaje de la celda y el consumo de energía. En entornos convencionales, como el suelo y el agua dulce, la vida útil de diseño es de 20 a 30 años; en entornos hostiles, como la electrólisis industrial, la vida útil puede alcanzar los 5 a 8 años.

(IV) Adaptabilidad ambiental

El ánodo de titanio MMO en varilla presenta una gran adaptabilidad ambiental. Su resistencia a ácidos y álcalis cubre todo el rango de pH de 0 a 14, lo que le permite operar de forma estable en entornos extremadamente ácidos y alcalinos, como el ácido sulfúrico concentrado y la sosa cáustica. Su resistencia a la sal ha sido probada para soportar concentraciones de Cl⁻ superiores a 300 g/L, lo que lo hace adecuado para entornos con agua de mar y aguas residuales con alto contenido de sal. Presenta una resistencia térmica a corto plazo de hasta 80 °C y, tras el recubrimiento, puede soportar temperaturas superiores a 100 °C.

Ventajas de los ánodos de titanio MMO en forma de varilla

Los ánodos de titanio MMO en varilla ofrecen ventajas únicas en características estructurales, rendimiento y flexibilidad de aplicación, reflejadas específicamente en las siguientes cinco dimensiones:

(I) Adaptabilidad espacial

La mayor ventaja de la estructura de varilla reside en su excepcional adaptabilidad espacial, lo que le permite penetrar profundamente en espacios reducidos como el interior de contenedores, grietas en tuberías y cavidades de equipos. Esto soluciona los desafíos electroquímicos localizados que los ánodos de malla o cinta tienen dificultad para cubrir. En equipos cerrados, como tanques de calentadores de agua e intercambiadores de calor, se pueden colocar con precisión uno o varios ánodos en forma de varilla en zonas de alta corrosión para una protección específica.

(II) Estabilidad dimensional

El sustrato de titanio logra cero pérdidas electroquímicas y, combinado con el recubrimiento MMO de desgaste extremadamente bajo, el ánodo en forma de varilla mantiene prácticamente inalteradas sus dimensiones geométricas durante toda su vida útil. Las fluctuaciones de voltaje de la celda se controlan con un margen de ±2 %. En aplicaciones de protección catódica en suelos, su vida útil puede alcanzar los 20-30 años, superando con creces los 5-8 años de los ánodos de hierro fundido con alto contenido de silicio.

(3) Alta densidad de corriente

La alta actividad catalítica del recubrimiento de MMO confiere al ánodo de varilla una excelente capacidad de conducción de corriente. Con la misma sección transversal, su densidad de corriente admisible es de 3 a 5 veces mayor que la de un ánodo de grafito. Gracias a que el recubrimiento reduce el sobrepotencial de reacción, su voltaje de operación es entre un 10 % y un 20 % menor que el de los ánodos de grafito tradicionales. Al utilizarse en pequeños generadores de hipoclorito de sodio, el consumo de energía puede reducirse entre 150 y 200 kWh por tonelada de cloro disponible.

(4) Resistencia a la corrosión superior

El sustrato de titanio y el recubrimiento de óxido de metal precioso forman un sistema protector sinérgico que confiere al ánodo de varilla una excelente resistencia a la corrosión. Puede funcionar de forma estable en diversos medios agresivos, incluyendo entornos ácidos y alcalinos con un rango de pH de 0 a 14, aguas residuales con alto contenido de sal y agua de mar, sin sufrir daños significativos por corrosión. El material de recubrimiento es químicamente estable y no se liberan iones de metales pesados ​​durante la electrólisis, lo que lo hace especialmente adecuado para la electrólisis de grado alimentario y la galvanoplastia de precisión.

(5) Ventaja de costos

La estructura de varilla es extremadamente fácil de instalar y se ensambla rápidamente mediante diversos métodos, como conexiones roscadas, abrazaderas y soldadura. Si bien el costo inicial de compra es mayor que el de los ánodos tradicionales, la ventaja en el costo total del ciclo de vida es significativa. Su longevidad reduce la frecuencia de reemplazo y los costos de mano de obra. Su estabilidad dimensional elimina la necesidad de frecuentes ajustes y mantenimiento del equipo.

Wstitanium desarrolla de forma independiente 12 formulaciones de recubrimiento especializadas, lo que resulta en una tasa de degradación del recubrimiento inferior a 0.3 μm al año. Para aplicaciones especializadas, Wstitanium puede personalizar ánodos en forma de varilla con diámetros de 2 a 30 mm y longitudes de 100 a 3000 mm. Los ánodos de titanio MMO en forma de varilla son soluciones de precisión para la electroquímica y la protección contra la corrosión. Desempeñan un papel irremplazable en aplicaciones que abarcan desde calentadores de agua residenciales hasta tanques de almacenamiento industriales, desde equipos de laboratorio hasta ingeniería naval.