Chế tạo điện cực anôt trơ trên cơ sở hỗn hợp ôxit kim loại ứng dụng trong lĩnh vực bảo vệ catôt chống ăn mòn và công nghệ điện hóa

Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Ngọc Phong
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2006 - 2007
Tổng kinh phí 350 triệu đồng
Nội dung đề tài

Mục tiêu

  • Chế tạo được một số loại vật liệu anôt trên cơ sở hỗn hợp các ôxit kim loại hoạt hóa xúc tác RuO2, lrO2 phủ trên nền titan có độ dẫn điện cao, tốc độ hòa tan không đáng kể, hoạt động ở mật độ dòng điện cao, có thể sử dụng trong điều kiện môi trường khác nhau có và không có ion Cl- (xúc tác cho quá trình thoát clo hoặc ôxy) với qui mô nhỏ.
  • Nghiên cứu triển khai ứng dụng vật liệu anôt chế tạo được trong bảo vệ catôt chống ăn mòn và trong xử lý nước ô nhiễm.

Nội dung nghiên cứu

  • Chế tạo anôt trơ trên cơ sở RuO2 bằng phương pháp phân hủy nhiệt.

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến quá trình phân hủy lớp phủ và tính chất của anôt: Chế độ xử lý bề mặt nền titan, nhiệt độ nung, nồng độ và thành phần dung dịch phủ (các muối của kim loại Ru, lr, Ti, Sn). Giai đoạn tạo lớp phủ có thể bằng sơn phủ hoặc phương pháp phun.

  • Chế tạo anôt trơ trên cơ sở lrO2 bằng phương pháp phân hủy nhiệt.

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến quá trình phân hủy lớp phủ và tính chất của anôt: Chế độ xử lý bề mặt nền titan, nhiệt độ nung, nồng độ và thành phần dung dịch phủ (các muối của kim loại lr, Ti, Sn, Sb). Giai đoạn tạo lớp phủ có thể bằng sơn phủ hoặc phương pháp phun.

  • Nghiên cứu các tính chất của anôt.

Tính chất vật lý, hình thái bề mặt anôt, cấu trúc, kích thước của các hạt tinh thể.
Tính chất điện hóa của anôt: độ hoạt hóa, khả năng trao đổi điện tử, khả năng xúc tác chọn lọc, quá trình thoát clo và ôxy.
Độ bền điện hóa của anôt hay thời gian sống của điện cực.

  • Nghiên cứu ứng dụng anôt trơ trong công nghệ bảo vệ catôt bằng dòng điện ngoài chống ăn mòn kim loại.

Ảnh hưởng của nồng độ muối, thành phần nước biển, mật độ dòng anôt đến độ phân cực và độ bền của anôt.
Ảnh hưởng của điện trở đất, mật độ dòng anôt đến độ phân cực và độ bền của anôt.
Thiết kế, lắp đặt và theo dõi hệ thống bảo vệ catôt cho tàu biển hoặc đường ống dẫn xăng dầu trong đất.

  • Nghiên cứu ứng dụng anôt trơ trong công nghệ xử lý nước ô nhiễm.

Ảnh hưởng của chất lượng nước, nồng độ, thành phần chất ô nhiễm và mật độ dòng anôt đến độ phân cực và độ bền của anôt. Lựa chọn được vật liệu anôt phù hợp.
Đưa sản phẩm anôt vào ứng dụng trong thiết bị xử lý nước ô nhiễm hoặc chế tạo nước gia ven.

Kết quả đạt được
  • Đã chế tạo được điện cực anôt trên cơ sở hỗn hợp các ô xit hoạt hóa và ô xit trơ phủ trên nền titan bằng phương pháp phân hủy nhiệt  ở nhiệt độ thấp. Thành phần chính của dung dịch phủ bao gồm các cấu tử mang ion kim loại Ru, lr, Ti, Sn, Sb, butanol và HCl.
  • Nhiệt độ nung, thành phần lớp phủ ảnh hưởng nhiều đến tính chất điện hóa và độ bền của anôt. Anôt Ti/RuO2 - TiO2 với 30% RuO2 và nung ở 4500C có tính chất điện hóa và độ bền tốt nhất, anốt này chỉ phù hợp cho quá trình thoát clo. Anôt trên cơ sở lrO2 là Ti/lrO2 (15%) - RuO2 (15%) - TiO2 và Ti/lrO2 (10%) - Sb2O5 - SnO2 được nung ở 5000C bền đối với quá trình thoát ôxy, có thể áp dụng cho các môi trường và mật độ dòng khác nhau. Lớp phủ trung gian lrO2 giữa nền titan và lớp phủ hoạt hóa và ôxy hóa nền titan bằng dung dịch NaOH + H2O2 sẽ làm tăng độ bền  điện hóa của anôt.
  • Sự khử hoạt hóa hay độ bền điện hóa của anôt giảm là do sự hòa tan dần dần của các điểm hoạt hóa và nền titan bị thụ động dưới tác động của quá trình thoát ôxy.
  • Anôt Ti/lrO2 (15%)-RuO2 (15%)-TiO2 và Ti/lrO2 (10%)-Sb2O5-SnO2 có thể ứng dụng cho bảo vệ catôt bằng dòng điện ngoài trong nước biển, nước lợ hoặc trong đất. Mật độ dòng anôt có thể từ 600 - 800 A/m2 trong nước biển và 100 - 120 A/m2 trong môi trường đất. Chất bọc anôt bằng bột graphit phù hợp cho loại anôt này.
  • NH4+ có thể được ôxy hóa trực tiếp trên anôt hoặc ôxy hóa gián tiếp trong xử lý nước thải hoặc nước nhiễm bẩn. Điều kiện lựa chọn cho áp dụng có thể là dung dịch pH = 7, nồng độ muối 0,8% và mật độ dòng anôt 1 A/dm2. Điều kiện điện phân sẽ phụ thuộc vào thiết kế của bình điện hóa và đối với anôt Ti/lrO2 (15%)-RuO2(15%)-TiO2 mật độ dòng có thể lên đến 3 A/dm2.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".