میله آند تیتانیوم MMO: چگونه پوشش های پیشرفته هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد

مطالعاتی که سیستم‌های میله آند تیتانیوم با پوشش MMO{0}}را با مواد دیگر مقایسه می‌کنند، نشان می‌دهند که اولی عملکرد بسیار بدتری دارد. الکترودهای گرافیتی در اثر اکسیداسیون مواد خود را از دست می دهند و اندازه آنها در طول زمان تغییر می کند، بنابراین بسته به چگالی جریان، هر 6 تا 18 ماه باید تعویض شوند. فولاد ضد زنگ لایه های اکسید غیر فعالی را ایجاد می کند که ولتاژ سلول را در طول زمان افزایش می دهد و انرژی بسیار بیشتری مصرف می کند.

طراحی پوشش MMO این نوع خرابی ها را با کنترل دقیق ریزساختار و آرایش متوقف می کند. اکسید ایریدیوم ماده را در شرایط به شدت اکسید کننده پایدار می کند، در حالی که اکسید روتنیوم آن را در هدایت الکتریسیته و سرعت بخشیدن به واکنش ها بسیار خوب می کند. این کار با هم، مازاد پتانسیل را برای کل عمر الکترود پایین نگه می‌دارد، که معمولاً در سیستم‌های خوب طراحی‌شده بیش از 8 تا 10 سال است.

لایه‌های اکسید روتنیوم{0}}از طریق مسیرهای الکتروشیمیایی مختلف کار می‌کنند که باعث می‌شود تکامل کلر بهتر عمل کند. مکان‌های روتنیوم وقتی یون‌های کلرید به گاز کلر تبدیل می‌شوند، حرکت سریع الکترون‌ها را آسان‌تر می‌کنند. از آنجایی که ساختار اکسید متخلخل دارای مساحت سطح زیادی است، مکان‌های فعال زیادی وجود دارد که این واکنش‌ها می‌توانند در آنجا اتفاق بیفتند. این باعث می شود که بازده جریان در واحد سطح الکترود تا حد امکان بالا باشد.

ترکیب ایریدیوم بیش از کاتالیز کردن واکنش ها انجام می دهد. شعاع یونی ایریدیوم بزرگتر از روتنیم است. این باعث ایجاد کرنش شبکه می شود که باعث می شود پوشش به طور کلی پایدارتر شود. طبق تحقیقات، مناطق غنی از ایریدیم حتی زمانی که قطبش آندی بسیار زیاد است حل نمی‌شوند. این مانع از شکست کامل پوشش می شود، همانطور که در سیستم های روتنیوم خالص انجام می شود. این ویژگی ایمنی طول عمر الکترودها را در عین حفظ عملکرد کاتالیزوری آنها به شدت افزایش می دهد.

میله آند تیتانیومبسته های با پوشش MMO می توانند چگالی جریان بین 500 تا 5000 A/m2 را بدون از دست دادن کارایی تحمل کنند. این انعطاف‌پذیری عملیاتی به ژنراتورهای هیپوکلریت سدیم اجازه می‌دهد تا طیف وسیعی از نیازهای تولید را برآورده کنند، از سیستم‌های استخرهای کوچک که 50 گرم در ساعت کلر در دسترس تولید می‌کنند تا تأسیسات شهرهای بزرگ که 5000 گرم در ساعت یا بیشتر تولید می‌کنند.

از آنجایی که پوشش از نظر حرارتی پایدار است، می توان آن را به طور مداوم بدون توقف برای خنک شدن استفاده کرد. ساختار اکسید روتنیوم{1}}ایریدیوم حتی در دماهای بالا نزدیک به 70 تا 80 درجه که در سلول های الکترولیتی رایج است، پایدار می ماند. این مقاومت حرارتی از تنش چرخه حرارتی خلاص می‌شود که سیستم‌های پوششی با دوام کمتر را از بین می‌برد، و این یکی از دلایلی است که نصب‌ها در این زمینه طولانی دوام می‌آورند.

لایه بیرونی که به عنوان کاتالیزور عمل می کند دارای بیشترین روتنیم است که باعث افزایش فعالیت تکامل کلر می شود. محلول الکترولیت در تماس مستقیم با این لایه است، که باید نیازهای عملکرد کاتالیزوری، پایداری شیمیایی و مقاومت در برابر فرسایش فیزیکی را متعادل کند. معمولاً ضخامت کلی پوشش بین 8 تا 15 میکرومتر است. این به دقت کنترل می شود تا اطمینان حاصل شود که به خوبی محافظت می کند و در عین حال اجازه می دهد الکتریسیته در لایه اکسید جریان یابد.

هنگامی که پوشش‌های MMO به درستی ساخته می‌شوند، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می‌دهد که سطح دارای الگوی «گل-ترک» است. این ترک‌های ریز سطح مفید را در مقایسه با سطوحی که کاملاً صاف هستند بسیار افزایش می‌دهند و مکان‌های بیشتری را برای انجام فرآیندهای الکتروشیمیایی ایجاد می‌کنند. از آنجایی که پوشش متخلخل است، خروج حباب های گاز را آسان تر می کند. این امر سطح الکترود را از پوشش بیش از حد حباب حفظ می کند که باعث کاهش راندمان جریان می شود.

پیشگیری با نظارت{0}زمان واقعی ولتاژ شروع می‌شود: افزایش ناگهانی 2 تا 3 ولت اغلب نشان دهنده غیرفعال شدن اولیه است. جریان معکوس پالسی که به صورت دوره ای اعمال می شود، می تواند اکسید نوپا را بدون فرسایش پوشش فعال کنده کند. برای یکپارچگی مکانیکی، ضریب انبساط حرارتی آند را با طراحی شینه مطابقت دهید و از رمپ های سریع قدرت اجتناب کنید. EIS معمولی (طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی) هر 500 ساعت کارکرد، افزایش بار-مقاومت انتقال را قبل از تشدید آن بررسی می‌کند. با کنترل منظم جریان و معکوس‌سازی قطبی برنامه‌ریزی‌شده، یک میله آند تیتانیوم با پوشش MMO{9}}با کیفیت می‌تواند 30 تا 40 درصد از عمر مورد انتظار خود بیشتر باشد، هزینه‌های تعویض و خرابی را مستقیماً کاهش دهد.

برخی از سازندگان پیشرفته از مراحل اضافی برای تغییر سطح استفاده می کنند، مانند اکسیداسیون حرارتی یا آنودایز الکتروشیمیایی. این روش ها لایه های نازک و کنترل شده اکسیدی را ایجاد می کنند که پیوندهای شیمیایی را بهبود می بخشد و باعث می شود پوشش ها بهتر بچسبند. آماده‌سازی بهتر، سرمایه‌گذاری است که جواب می‌دهد، زیرا لایه بسیار طولانی‌تری دوام می‌آورد و پس از مدتی استفاده کمتر از کار می‌افتد.

روش استاندارد اعمال پوشش‌های MMO روی بسترهای میله آند تیتانیوم هنوز تجزیه حرارتی است. برای انجام این کار، محلول‌های نمک فلزی (معمولاً کلریدهای آغشته به الکل اسیدی شده) روی سطح تیتانیومی که از قبل آماده شده است قرار می‌گیرند. سپس سطح به آرامی تا 400-500 درجه گرم می شود. هنگامی که چیزی گرم می شود، قطعات آلی تجزیه می شوند و نمک های فلزی به فازهای اکسیدی پایدار تبدیل می شوند که به شدت به بستر متصل می شوند.

نظارت مادام العمر الکترود کیفیت پوشش و نگهداری را بهبود می بخشد. نظارت بر انرژی سلولی ساده ترین شاخص عملکرد است. افزایش تدریجی ولتاژ نشان دهنده خراب شدن پوشش است و امکان تعمیرات قبل از خرابی را فراهم می کند. ژنراتورهای هیپوکلریت سدیم مدرن ولتاژ را تشخیص می دهند و محدودیت ها را هشدار می دهند.

طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی به تشخیص نصب کلید کمک می کند. تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانس، انتقال بار، پوشش و مقاومت دو لایه-را توضیح می‌دهد. تغییر این عناصر فرسودگی پوشش و ارزیابی طول عمر بیش از ولتاژ را ساده می کند.

بازرسی در طول تعمیر و نگهداری معمول ممکن است نشان دهنده آسیب، تغییر رنگ پوشش یا رشد غیرعادی رسوب باشد. پوشش های MMO کار خاکستری تیره تا سیاه هستند. رنگ آبی-سبز نشان دهنده خرابی پوشش روی بستر تیتانیوم است. برای جلوگیری از خرابی سیستم، الکترود را به سرعت تعویض کنید.

الکترودهای تیتانیوم با پوشش MMO{0}}از نظر اقتصادی پس از کل هزینه مالکیت مقرون به صرفه هستند، اگرچه در ابتدا هزینه بیشتری دارند. هزینه الکترود، نصب، مصرف انرژی، تعمیر و نگهداری و فرکانس تعویض را در طول یک دوره عملیاتی معمولی در نظر بگیرید.

سیستم های الکتروشیمیایی انرژی{0}} فشرده و پرهزینه هستند. از آنجا که آنها فرآیندها را بهتر از الکترودهای گرافیت یا فولاد ضد زنگ کاتالیز می کنند، پوشش های MMO ولتاژ سلول را بین 0.8 تا 1.5 ولت کاهش می دهند. این افت ولتاژ 20 تا 30 درصد انرژی تولید هیپوکلریت سدیم را در جریان عادی ذخیره می کند. یک سیستم با اندازه متوسط ​​24 ساعته می‌تواند بیش از 1000 دلار در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری اقتصاد را تقویت می کند. الکترودهای سنتی برای معاینه و تعویض هر 12 تا 24 ماه هزینه و تلاش زیادی دارند. MMOمیله آند تیتانیومسیستم 8-10 سال دوام می آورد. هزینه های نیروی کار با جلوگیری از جایگزینی کاهش می یابد. تعمیر و نگهداری سیستم ها اغلب باعث صرفه جویی در زمان خرابی و تلفات تولید می شود.