Mišraus metalo oksido (MMO) elektrodai, dar žinomi kaip matmenų stabilūs anodai (DSA), yra sudėtiniai elektrodai, pagaminti ant vožtuvo metalo pagrindo (daugiausia titano) uždedant termiškai suskaidytą elektrokataliziškai aktyvių mišrių metalų oksidų sluoksnį.
Pagrindinė struktūra
Substratas: Paprastai titanas (Ti), pasirinktas dėl gebėjimo sudaryti tankų pasyvavimo sluoksnį (TiO₂), kuris suteikia išskirtinį atsparumą korozijai esant anodinei poliarizacijai.
Katalizinė danga: plonas sluoksnis (paprastai nuo kelių mikrometrų iki dešimčių mikrometrų storio), sudarytas iš dviejų ar daugiau metalų oksidų. Ši danga tarnauja kaip elektrodo „siela“, užtikrinanti elektros laidumą ir katalizines reakcijas.
Veikimo principas: nors pats titano substratas yra ne{0}}laidus, MMO danga veikia ir kaip puikus elektroninis laidininkas, ir kaip labai efektyvus elektrokatalizatorius. Tai žymiai sumažina tikslinių reakcijų potencialą, leidžiantį efektyviau paversti elektros energiją chemine energija, tuo pačiu apsaugant pagrindinį titano pagrindą nuo korozijos.
Pagrindinės MMO elektrodų savybės
►Išskirtinis elektrokatalitinis aktyvumas
MMO danga sukurta taip, kad pasižymėtų dideliu vidiniu aktyvumu konkrečioms reakcijoms (pvz., Chlorine Evolution Reaction, CER), o tai labai sumažina reikiamą perteklinį potencialą. Tai lemia žymiai mažesnę elementų įtampą ir energijos suvartojimą (pasiekiama 15–30 % energijos sutaupymo, palyginti su tradiciniais grafito elektrodais).
► Išskirtinis matmenų stabilumas
Danga tvirtai prilimpa prie titano pagrindo, apsaugodama nuo sunaudojimo ir deformacijos elektrolizės metu{0}}priešingai nei grafito elektrodai. Geometriniai elektrodo matmenys išlieka beveik nepakitę per visą jo eksploatavimo laiką, todėl jis pavadintas "Matmenų stabilumo anodas". Tai užtikrina veikimo stabilumą ir vienodą srovės paskirstymą elektrolitiniuose elementuose.
►Išskirtinai ilgas tarnavimo laikas
Dėl aukščiausios dangos ir titano pagrindo atsparumo korozijai MMO elektrodai gali tarnauti metus ar net daugiau nei dešimtmetį ir gerokai viršija tradicinių grafito elektrodų (mėnesiais) arba švino{0}}anodų (1–2 metų) tarnavimo laiką. Tai drastiškai sumažina priežiūros išlaidas ir prastovas, susijusias su elektrodų keitimu.
►Puikus aplinkos suderinamumas ir produkto grynumas
Pats elektrodas nedalyvauja reakcijose, todėl išvengiama elektrolitų produktų ir elektrolitų užteršimo dėl korozijos (dažna grafito anodų problema). Taip pat pašalinama sunkiųjų metalų taršos rizika, susijusi su švino{1}}anodais.
►Pritaikomas katalizinis selektyvumas
Keičiant metalų oksidų tipus ir santykius dangoje, elektrodo veikimas gali būti „pritaikytas“, kad būtų didelis selektyvumas konkrečioms reakcijoms. Pavyzdžiui, rutenio -pagrindo dangos pirmenybę teikia chloro evoliucijos reakcijai (CER), o iridžio{2}} dangoms – deguonies išsiskyrimo reakcijai (OER).
Pirminiai taikymo laukai
Chlor{0}}Šarmų pramonė
Naudojimas: Sūrymo elektrolizė gaminant chlorą (Cl₂), natrio hidroksidą (NaOH) ir vandenilį (H₂). Tai yra ankstyviausias ir svarbiausias MMO elektrodų pritaikymas, kuris yra jų kūrimo pagrindas.
Apsauga nuo užteršimo naudojant jūros vandens elektrolizę
Naudojimas: laive arba pakrantėje esantys įrenginiai elektrolizuoja jūros vandenį, kad susidarytų natrio hipochloritas (NaClO), naudojamas mikroorganizmams naikinti ir išvengti biologinio užsiteršimo vamzdynuose ir kondensatoriuose.
Pramoninių nuotekų valymas
Naudojimas: Tiesioginis elektrocheminis toksiškų organinių junginių (pvz., fenolių, cianidų) oksidavimas nuotekose arba netiesioginis stiprių oksidantų (pvz., hipochlorito, ozono) susidarymas dezinfekcijai ir spalvos pašalinimui.
Katodinė apsauga
Naudojimas: naudojami kaip įspausti srovės anodai, siekiant apsaugoti metalines konstrukcijas, tokias kaip uosto įrenginiai, laivai ir palaidoti vamzdynai nuo elektrocheminės korozijos. MMO anodai yra tinkamiausias pasirinkimas dėl jų ilgaamžiškumo ir didelio efektyvumo.
Elektrometalurgija
Taikymas: naudojamas metalų (pvz., vario, cinko, kobalto) elektrolizės ir rafinavimo srityse.
Kiti besiformuojantys laukai
Žaliojo vandenilio gamyba: naudojamas kaip deguonies evoliucijos anodas (OER) vandens elektrolizės metu.
Organinė elektrosintezė: didelės{0}}vertės-pridėtų cheminių medžiagų sintezė.
Ozono generatoriai: leidžia efektyviai gaminti ozoną.
