Anodne plošče kot ključne komponente na področjih, kot so elektrokemija, metalurgija in varstvo okolja, so kategorizirane na različne načine. Različne vrste anodnih plošč imajo edinstvene scenarije delovanja in uporabe zaradi razlik v materialu, strukturi ali namenu. Sledi podrobna razlaga z vidika materiala, postopka in funkcije.
Razvrstitev po materialu: dejavniki osnovne učinkovitosti
Material anodne plošče neposredno določa njeno prevodnost, odpornost proti koroziji in katalitično aktivnost. Pogoste klasifikacije vključujejo kovinsko-osnovo,-osnovo grafita in-osnovo kompozita.
1. Anodne plošče na-kovinski osnovi
Anodne plošče- na osnovi kovine so v glavnem izdelane iz kovin, kot so svinec, titan, nerjavno jeklo ali njihove zlitine, in so najbolj razširjena vrsta. Anodne plošče iz svinčeve zlitine (kot so svinčevo-srebrne in svinčeve-kalcijeve zlitine) prevladujejo v tradicionalnih svinčevih-kislinskih baterijah in hidrometalurgiji (kot sta elektroliza bakra in cinka) zaradi nizkih stroškov in zmernega previsokega potenciala sproščanja kisika. Anodne plošče-na osnovi titana (običajno prevlečene z oksidi plemenitih kovin, kot sta rutenij-titan ali iridij-titan) so postale glavna izbira v klor-alkalni industriji in elektrolizi za čiščenje odpadne vode zaradi svoje odlične odpornosti proti koroziji in visoke katalitične aktivnosti. Na primer, pri proizvodnji klo-alkalij lahko anode, prevlečene s titanom-, povečajo učinkovitost sproščanja klora za več kot 30 % in podaljšajo svojo življenjsko dobo do več kot petkrat daljše od običajnih grafitnih anod.
2. Anodne plošče-na osnovi grafita
Grafit se že dolgo uporablja v aplikacijah, kot sta elektroliza vode za proizvodnjo vodika in elektroliza aluminija, zaradi svoje odlične kemične stabilnosti (odpornost na kislinsko in alkalno korozijo) in zmerne prevodnosti. Vendar pa je naravni grafit krhek in ima nizko mehansko trdnost, zaradi česar ga postopoma nadomešča umetni grafit (ki doseže povečanje gostote z visoko-temperaturno grafitizacijo). Vendar pa so grafitne anode dovzetne za izgubo zaradi oksidacije v visoko oksidativnih okoljih (na primer, klor v klor- alkalijski industriji lahko razjeda površino grafita). Trenutno so večinoma nadomeščene z-anodami, prevlečenimi s titanom, ki ostajajo v uporabi le v nekaterih-občutljivih-stroškovno občutljivih-elektroliznih aplikacijah.
3. Anodne plošče-na osnovi kompozitov
Za obravnavo omejitev posameznih materialov so raziskovalci razvili različne kompozitne anodne plošče, kot je kompozitna struktura "titanova mreža + ogljikova vlakna" (ki združuje trdnost titana s prevodnostjo ogljika) in "osnova iz nerjavečega jekla + prevleka iz oksida redkih zemelj" (ki zmanjša stroške in hkrati izboljša odpornost proti koroziji). Te anodne plošče z optimiziranimi kombinacijami materialov izkazujejo edinstvene prednosti v posebnih aplikacijah (kot sta elektroliza morske vode in elektrokemična obdelava visoko-koncentrirane odpadne vode).
Razvrstitev po proizvodnem procesu: Podroben nadzor strukture in delovanja
Postopek izdelave neposredno vpliva na mikrostrukturo anodne plošče (npr. poroznost, enakomernost prevleke) in makromorfologijo (npr. plošča ali mreža), kar nato določa njeno uporabno uporabo.
1. Valjane anodne plošče
Te plošče, narejene z visoko{0}}temperaturnim valjanjem kovinskih plošč (kot so svinec ali titan), nudijo gladko, gosto površino in so primerne za aplikacije, ki zahtevajo enakomerno porazdelitev toka (kot je elektrodobivanje rafiniranega bakra). Vendar pa se zaradi njihove slabe prožnosti težko prilagajajo zapletenim oblikam elektrolitskih celic.
2. Žigosane/varjene anodne plošče
Te plošče so vtisnjene v posebne oblike (kot so pravokotne plošče z luknjami) in nato zvarjene z ojačitvenimi rebri. Običajno se uporabljajo v velikih hidrometalurških elektrolitskih celicah (kot so celice za elektroliziranje cinka). Njihova visoka strukturna trdnost jim omogoča, da prenesejo pritisk erozije elektrolitov in odlaganja anodne sluzi.
3. Prevlečene/sintrane anodne plošče
Za inertne substrate, kot je titan, se aktivna prevleka nanese s termično razgradnjo (prevleka z raztopino rutenijeve ali iridijeve soli, ki ji sledi visoko-temperaturno sintranje) ali elektrokemičnim nanašanjem. Ključ do tega postopka je nadzor debeline premaza (običajno 10-50 mikronov) in oprijema. Na primer, prevleka na rutenijevih-titanovih anodah, ki se uporabljajo v kloralkalni industriji, zahteva več ciklov sintranja (vsak pri 500-600 stopinjah), da se zagotovi odpornost proti luščenju v zelo jedkih okoljih.
Razvrstitev po funkciji in uporabi: diferencirana zasnova za prilagajanje scenarijev
Glede na dejanske zahteve uporabe lahko anodne plošče nadalje razdelimo na-splošne in posebne vrste.
1. Anodne plošče-za splošno uporabo
Predstavljajo jih svinčeve zlitine ali navadne anode-na osnovi titana in so primerne za običajne elektrokemične procese (kot je splošna galvanizacija in čiščenje odpadne vode z nizko-koncentracijo). Zanje je značilna nizka cena in zrela tehnologija, vendar so manj prilagodljivi ekstremnim okoljem (kot so visoke koncentracije kloridnih ionov in močni alkalni mediji).
2. Specializirane anodne plošče
Optimizirani dizajni so zasnovani za posebne scenarije. Na primer, anodne plošče DSA (dimenzionalno stabilna anoda), ki se uporabljajo pri čiščenju odpadne vode, so prevlečene z iridijevim-tantalovim kompozitnim oksidom, ki učinkovito razgrajuje organske snovi in proizvaja aktivni klor v visoko-slani odpadni vodi. Nikljeve anodne plošče, ki se uporabljajo v industriji galvanizacije, uporabljajo majhno količino žvepla, da izboljšajo enakomernost raztapljanja anode in preprečijo "zgorele" napake na prevleki. Plošče iz litijeve kovinske anode, ki se uporabljajo v polprevodniških-baterijah v novem energetskem sektorju, zahtevajo posebne premaze (kot so kompozitne plasti keramičnega elektrolita), da zavirajo rast dendritov in izboljšajo varnost.
Zaključek
Klasifikacija anodnih plošč je v bistvu rezultat usklajenega razvoja znanosti o materialih, inženirske tehnologije in aplikacijskih potreb. Od tradicionalnih svinčenih plošč do sodobnih anod s prevleko-na osnovi titana, od preprostih struktur plošč do večnamenskih oblik, vsaka izboljšava klasifikacije je spodbudila tehnološki napredek na povezanih področjih. V prihodnosti, s hitrim razvojem novih energetskih in okoljevarstvenih industrij, bodo nove anodne plošče, ki združujejo visoko aktivnost, dolgo življenjsko dobo in prijaznost do okolja (kot so kompozitne anode na biološki- osnovi), lahko postale žarišče raziskav, kar bo dodatno razširilo meje uporabe anodnih plošč.
