Как выбрать подходящее электродно покрытие в процессе электролиза

Как выбрать подходящее электродно покрытие в процессе электролиза

Общепризнано, что хороший катализатор для реакции выделения кислорода (ООР) должен обладать относительно высокой электронной проводимостью, высоким сродством к адсорбированным гидроксидным промежуточным продуктам, а электрод должен быть устойчивым к коррозии. Оксиды благородных металлов Ru, Ir, Rh и др. считаются хорошими электрокатализаторами для ОЭР. Однако покрытия из оксидов благородных металлов могут растворяться при воздействии суровых промышленных условий, таких как более высокие плотности тока (30 мА см-2), сильные кислоты (pH < 2), and aggressive chloride environments.

Правильный выбор материалов электродов является необходимым условием для оптимизации параметров в процессе электролиза. Наиболее важными требованиями к материалу электродного покрытия являются:
1. Долговременная стабильность (как механически, так и химически);
2. Хорошие электрокаталитические свойства;
3. Доступен по низкой стоимости;
4. Большая площадь поверхности;
5. Высокая электропроводность;
6. Минимальное улавливание пузырьков газа;
7. Селективный по заданным реакциям;
8. Безопасен в обращении.

Важно, чтобы материал промышленного покрытия соответствовал перечисленным требованиям. Тем не менее, крайне маловероятно, что материал покрытия будет обладать всеми необходимыми характеристиками. На практике будет выбран материал покрытия с оптимальными свойствами для конкретного применения. Таким образом, обычно выбирается покрытие с оптимальной активностью, стабильностью и низкой стоимостью.

Было установлено, что характеристики некоторых оксидов драгоценных металлов намного лучше, чем у соответствующих драгоценных металлов. Проводящие оксиды или полупроводниковые оксиды, которые могут быть легированы, обычно добавляются к активному покрытию для его стабилизации. Ta2O5, TiO2, ZrO2, SnO2 являются примерами таких стабилизирующих оксидов. Электрокаталитическая активность покрытий оксидных электродов контролируется такими факторами, как химическая природа катализатора, морфология, стехиометрия, зонная структура оксида, электронная структура поверхности и т.д. Их можно сгруппировать по химическим (на основе химического состава) и структурным (на основе морфологических особенностей) факторам.