MMO ไทเทเนียมตาข่ายแอโนด

แอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO (Mixed Metal Oxide Titanium Mesh Anode) เป็นวัสดุแอโนดที่ใช้งานได้จริงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันแคโทดิกอิเล็กโทรไลซิสของน้ําการสร้างคลอรีนการชุบด้วยไฟฟ้าและสาขาอื่น ๆ ประกอบด้วยเมทริกซ์ไทเทเนียม GR1 หรือ GR2 บริสุทธิ์ระดับอุตสาหกรรม โดยมีชั้นตัวเร่งปฏิกิริยาออกไซด์โลหะมีค่าประสิทธิภาพสูงเคลือบบนพื้นผิว และมีการนําไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนต่อการกัดกร่อน และอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษ

ทําไมต้องเลือกขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO?

เมื่อเทียบกับขั้วบวกตะกั่วแบบดั้งเดิมขั้วบวกกราไฟท์หรือขั้วบวกเฟอร์โรซิลิคอนขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO มีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ติดตั้งง่ายและก่อสร้างง่าย
• อายุการใช้งานยาวนานอายุการใช้งานที่ออกแบบมาสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 75 ปี
• อัตราการหลุดร่วงของการเคลือบต่ําและสม่ําเสมอ
• ประสิทธิภาพที่มั่นคงแม้ในคอนกรีตที่ปนเปื้อนคลอไรด์
• สามารถทํางานที่ความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูง
• ด้วยการปรับปรุงการเคลือบทําให้สามารถปรับแต่งเกรนระดับนาโนได้เพื่อให้การเคลือบและพื้นผิวถูกยึดติดกันได้ดียิ่งขึ้นและเอฟเฟกต์อิเล็กโทรฟอกไอทีจะแข็งแกร่งขึ้น

เป็นองค์ประกอบสําคัญในการอัปเกรดหรือการเลือกทดแทนโครงการกระแสหลักในปัจจุบัน

โครงสร้างของขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO

แอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO (Mixed Metal Oxide Titanium Mesh Anode) ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ พื้นผิวไทเทเนียม รูปทรงเรขาคณิตตาข่าย และการเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา MMO ทั้งสามทํางานร่วมกันเพื่อกําหนดค่าการนําไฟฟ้า ประสิทธิภาพการกระจายกระแส และอายุการใช้งานของขั้วบวก

พื้นผิวไทเทเนียม

วัสดุฐานของขั้วบวกเป็นไทเทเนียมบริสุทธิ์ในเชิงพาณิชย์ (เกรด 1 หรือเกรด 2) ตามมาตรฐาน ASTM B265 ไทเทเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและความต้านทานต่ําทําให้เป็นโลหะในอุดมคติในฐานะตัวพานําไฟฟ้า

ไทเทเนียมเกรด 1 มีความบริสุทธิ์ ยืดหยุ่นกว่า และขึ้นรูปได้ง่ายกว่า ในขณะที่เกรด 2 แข็งแรงและมีเสถียรภาพมากขึ้นภายใต้แรงกระแทกหรือแรงตึงเครียดทางกล ทั้งสองยังคงเฉื่อยทางเคมีในสภาพแวดล้อมแบบอิเล็กโทรไลต์ ทําให้มั่นใจได้ว่าแอโนดจะทํางานได้อย่างเสถียรในระยะยาว

การออกแบบโครงสร้างตาข่าย

เมทริกซ์ไทเทเนียมถูกขยายตัวด้วยกลไก (Expanded Metal) หรือเจาะเข้าไปในตาข่ายเพื่อสร้างตาข่ายหรือสายพานตาข่ายที่มีรูขุมขนปกติ ประเภทรูทั่วไปคือรูรูปเพชร และขนาดมาตรฐานคือ 2.5 × 4.6 มม. 1 × 2 มม. 3 × 5 มม. เป็นต้น

การมีกริดช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวจําเพาะต่อหน่วยพื้นที่ได้อย่างมีนัยสําคัญซึ่งช่วยกระจายกระแสอย่างสม่ําเสมอในขณะที่ลดความต้านทานและการใช้พลังงาน ขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งานขั้วบวกสามารถประมวลผลเป็นแบนด์วิดท์ 10-76 มม. และความหนา 0.9-2 มม. และจัดจําหน่ายเป็นแผ่นแถบหรือม้วนเพื่อปรับให้เข้ากับถังคอนกรีตถังอิเล็กโทรไลต์หรือระบบเค้าโครงพื้นที่ขนาดใหญ่

การเคลือบตัวเร่งปฏิกิริยา MMO

ชั้นของการเคลือบคอมโพสิตออกไซด์โลหะมีค่าถูกนําไปใช้บนพื้นผิวของตาข่ายไททาเนียมโดยการแปรงฉีดพ่นหรือการสลายตัวด้วยความร้อน การเคลือบนี้เป็นกุญแจสําคัญในการทํางานของขั้วบวก โดยปกติจะเป็นส่วนผสมของออกไซด์ของโลหะ เช่น RuO₂ , IrO₂ , Ta₂O₅ เป็นต้น และมีกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาสูงและเสถียรภาพทางเคมีไฟฟ้า

โดยทั่วไปแล้วความหนาของการเคลือบจะอยู่ที่ 5-15 μm มีการกระจายอย่างสม่ําเสมอ และมีการยึดเกาะที่แข็งแกร่ง ซึ่งสามารถลดศักยภาพในการวิวัฒนาการของออกซิเจนได้อย่างมาก (ค่าปกติ ≤ 1.68 โวลต์) ปรับปรุงประสิทธิภาพในปัจจุบัน และต้านทานการกัดกร่อนของกรดหรือคลอไรด์ไอออน

ขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO พร้อมประเภทการเคลือบที่แตกต่างกัน

หัวใจสําคัญของประสิทธิภาพของแอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO อยู่ที่การเคลือบออกไซด์โลหะมีค่าบนพื้นผิว การผสมผสานตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันจะกําหนดประสิทธิภาพปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าความต้านทานการกัดกร่อนประเภทอิเล็กโทรไลต์ที่ใช้ได้และอายุการใช้งานของขั้วบวก ต่อไปนี้เป็นประเภทของสารเคลือบที่พบบ่อยที่สุดในปัจจุบัน

แอโนดตาข่ายไทเทเนียมรูทีเนียม-อิริเดียม

ปัจจุบันระบบรูทีเนียม-อิริเดียมเป็นประเภทการเคลือบ MMO ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสําหรับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของคลอรีน (Cl ₂ วิวัฒนาการ) มีแรงดันไฟฟ้าในการทํางานต่ําและศักยภาพปฏิกิริยาที่เสถียร ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิสของคลอรีนได้อย่างมีนัยสําคัญและลดการใช้พลังงาน

รูทีเนียมมีฤทธิ์เร่งปฏิกิริยาสูงในขณะที่อิริเดียมให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ขั้วบวกประเภทนี้มักใช้ในเครื่องกําเนิดโซเดียมไฮโปคลอไรต์, อุปกรณ์อิเล็กโทรไลซิสน้ําเกลือ, ระบบฆ่าเชื้อในสระว่ายน้ํา ฯลฯ นอกจากนี้ยังเหมาะสําหรับกระบวนการชุบด้วยไฟฟ้าที่มีคลอรีน อายุการใช้งานการเคลือบสามารถเข้าถึง 75 ปี ซึ่งเหมาะสําหรับสภาพแวดล้อมการใช้งานต่อเนื่อง

เพื่อศึกษาว่าเหตุใดอายุของแอโนดรูทีเนียม-อิริเดียม-ไททาเนียมจึงยาวนาน กล้องจุลทรรศน์ SEM ของตัวอย่าง Ru/Ti ที่กําลังขยายต่างกันหลังจากการทดสอบอายุการใช้งานแบบเร่งเผยให้เห็นว่า:

กําลังขยายต่ํา จะ สังเกตได้ว่าพื้นผิวของสารเคลือบผสม RuO₂ / IrO₂ มีการกระจายอย่างสม่ําเสมอ โดยไม่มีการลอกหรือไมโครพรุนที่ชัดเจน และเป็นชั้นฟิล์มที่ต่อเนื่องและหนาแน่นในอุดมคติ โครงสร้างนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการนําความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าในระดับที่สม่ําเสมอในวงกว้าง

กําลังขยายสูงจะ สังเกตได้ว่าอนุภาค IrO₂ ฝังอยู่ในเมทริกซ์ RuO₂ อย่างสม่ําเสมอ ซึ่งก่อให้เกิดชั้นทู่ระหว่างอนุภาค ซึ่งช่วยลดความเข้มข้นของความเครียดระหว่างตาข่ายได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรากฏการณ์ของ "การปรับแต่งเมล็ดพืชระดับนาโน" และ "ทู่ขอบเขตของเมล็ดพืช" นี้เป็นพื้นฐานด้วยกล้องจุลทรรศน์สําหรับความเสถียรสูงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน

ขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียมอิริเดียมแทนทาลัม

ระบบ Ir-Ta ส่วนใหญ่จะใช้สําหรับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของออกซิเจนซึ่งพบได้ทั่วไปในการไฮโดรไลซิสที่เป็นกลางหรือด่างการเกิดออกซิเดชันขั้วบวกปฏิกิริยาอินทรีย์อิเล็กโทรไลต์การสะสมของโลหะและการใช้งานอื่น ๆ

อิริเดียมมีความต้านทานต่อกรดที่แข็งแกร่งในขณะที่แทนทาลัมออกไซด์สามารถปรับปรุงความเสถียรของการเคลือบและความสม่ําเสมอของการกระจายกระแส สูตรนี้ทนทานต่อ pH สูงและแรงกระแทกสูงได้ดีกว่า และเหมาะสําหรับโครงการวิศวกรรมที่มีความต้องการความเสถียรสูง อายุการใช้งานการออกแบบโดยทั่วไปมากกว่า 75 ปี ซึ่งเหมาะอย่างยิ่งสําหรับการป้องกัน cathodic คอนกรีตหรือสภาพแวดล้อมของเซลล์ด้วยไฟฟ้า

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของประเภทการเคลือบที่แตกต่างกัน

พารามิเตอร์ทางเทคนิคของข้อกําหนดที่แตกต่างกัน

กรณีการใช้งานของขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO

สะพานโฮเวิร์ดแฟรงก์แลนด์และสะพานเครสเซนต์บีช ฟลอริดา

ตั้งแต่ปี 1987 ท่าเรือของสะพานข้ามทะเลทั้งสองนี้ได้รับการติดตั้งระบบ ICCP ตาข่ายไทเทเนียมและแถบไทเทเนียม สัญญาเพิ่มเติมในปี 2009 ฝังขั้วบวกตาข่ายไททาเนียมประมาณ 11,628 ฟุต² (1,080 ตร.ม.) ภายในปี 2021 แอโนดตาข่ายจะใช้งานได้เป็นเวลา >30 ปี และศักยภาพโพลาไรซ์ที่ตรวจสอบยังคงเป็นไปตามมาตรฐาน NACE – 850 mV ซึ่งช่วยชะลอการกัดกร่อนของเหล็กได้อย่างมีนัยสําคัญและรักษาการทํางานเต็มโหลด

สะพานคอนกรีตนอกชายฝั่งของนอร์เวย์ (ICCP เปิดดําเนินการเป็นเวลา 17-18 ปี)

หลังจากให้บริการมานานกว่า 17 ปี ขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียมแบบฝังในสะพานคอนกรีตนอกชายฝั่งนี้ยังคงให้เอาต์พุตกระแสไฟที่มั่นคง ในเขตน้ําขึ้นน้ําลงซึ่งความเข้มข้นของคลอไรด์สูงถึง 3-4% การเคลือบยังคงเหมือนเดิม และศักยภาพของเหล็กเส้นจะสูงกว่า −750 mV (SCE) ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานการป้องกันแคโทดิก ระบบทํางานด้วยความเสถียรและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

สายการผลิตไฟฟ้าทองแดงกรด PCB

สายการชุบแผงวงจรแบบต่อเนื่องแทนที่ขั้วบวกตะกั่วแบบดั้งเดิมด้วยขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม Ru-Ir MMO (สูตรที่จดสิทธิบัตร) อัตราส่วนความหนาของการชุบผ่านรู/พื้นผิวที่วัดได้ใกล้เคียงกับ 1:1 ประสิทธิภาพปัจจุบันดีขึ้น 8% และการกระจายกระแสไฟที่สม่ําเสมอจะคงอยู่หลังจากปั่นจักรยาน 10,000 ชั่วโมง ผู้ใช้ยืนยันว่าอายุการใช้งานของแอโนดสามารถเข้าถึงได้นานกว่า 5 ปีโดยไม่จําเป็นต้องเติมฟอยล์ตะกั่ว

แอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO เทียบกับแอโนดตาข่ายไทเทเนียมเคลือบแพลตตินั่ม

ในระบบไฟฟ้าเคมีต่างๆ แอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO และแอโนดตาข่ายไทเทเนียมชุบแพลตตินั่มเป็นขั้วบวกสองประเภทที่พบบ่อยที่สุด ทั้งคู่ใช้พื้นผิวไทเทเนียมมีค่าการนําไฟฟ้าและความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี แต่มีความแตกต่างที่ชัดเจนในองค์ประกอบการเคลือบสภาพแวดล้อมที่ใช้อายุการใช้งานและต้นทุน

วิธีการเลือกขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO ที่เหมาะสม?

ระบุสื่อการใช้งาน

สําหรับสื่อที่มีคลอรีน เช่น น้ําทะเลและน้ําเกลืออิเล็กโทรไลต์ แนะนําให้เคลือบ Ru-Ir สําหรับสภาพแวดล้อมที่เป็นกลางหรือด่างเช่นระบบป้องกันคอนกรีตการเคลือบ Ir-Ta จะเหมาะสมกว่า

การกําหนดความหนาแน่นและอายุการใช้งานของกระแสไฟฟ้า

ความหนาแน่นของกระแสไฟการออกแบบทั่วไปไม่เกิน 110 มิลลิแอมป์ตัน/ตร.ม. เมื่อข้อกําหนดอายุการใช้งานมากกว่า 20 ปี ควรเลือกการเคลือบที่มีความเสถียรสูง โดยอ้างอิงจากข้อมูลอายุการใช้งานของผู้ผลิต

เลือกขนาดตาข่ายที่เหมาะสม

ประเภทรูทั่วไปคือ 2.5×4.6 มม. ความหนา 0.9–2.0 มม. ความกว้างของสายพานตาข่ายและความยาวของขดลวดสามารถปรับแต่งได้ตามวิธีการเค้าโครง

พิจารณาวิธีการติดตั้ง

ระบบอุปกรณ์ส่วนใหญ่เป็นแบบเชื่อม และโครงสร้างคอนกรีตสามารถผูกหรือผูกมัดได้ แอโนดบางตัวรองรับการซ่อมแซมการเคลือบซึ่งเอื้อต่อการนํากลับมาใช้ใหม่

ขนาดทั่วไปของขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO

คำถามที่ถามบ่อย

อายุการใช้งานของขั้วบวกตาข่ายไทเทเนียม MMO นานแค่ไหน?

ที่ความหนาแน่นของกระแสไฟการออกแบบปกติ (≤110 มิลลิแอมป์ตัน/ตร.ม.) อายุการใช้งานโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 20-75 ปี ขึ้นอยู่กับประเภทการเคลือบ (เช่น Ru-Ir หรือ Ir-Ta) สภาพแวดล้อมในการทํางาน (เช่น ค่า pH ปริมาณคลอรีน) และเงื่อนไขการบํารุงรักษา

คุณมีขนาดปกติอะไรบ้าง? คุณสามารถปรับแต่งได้หรือไม่?

เรามีขนาดปกติ เช่น 25×25 มม. 50×50 มม. 100×100 มม. 200×200 มม. และความหนาตั้งแต่ 0.9 มม. ถึง 2.0 มม. นอกจากนี้เรายังสนับสนุนรูปร่างที่กําหนดเองแบบฟอร์มการเปิดและการรักษาขอบตามแบบของลูกค้า

การเคลือบ MMO ทํามาจากวัสดุอะไร? มันจะหลุดออกหรือไม่?

ที่ใช้กันทั่วไปคือออกไซด์ผสมโลหะมีค่า เช่น รูทีเนียมออกไซด์ (RuO ₂ ) และอิริเดียมออกไซด์ (IrO ₂ ) ซึ่งยึดติดกับพื้นผิวไททาเนียมอย่างแน่นหนาโดยการเผาผนึกหรือการแปรงที่อุณหภูมิสูง ตราบใดที่ใช้งานภายใต้ความหนาแน่นและสภาพแวดล้อมในปัจจุบันที่ระบุก็ไม่ง่ายที่จะหลุดออก

แอโนดตาข่ายไทเทเนียม MMO เหมาะกับการใช้งานใดบ้าง?

มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบป้องกันแคโทด (สะพาน, อุโมงค์, ถังเก็บ), อิเล็กโทรไลซิสของน้ํา, เครื่องกําเนิดโซเดียมไฮโปคลอไรต์, การชุบด้วยไฟฟ้า, การบําบัดน้ําทะเล, คลอรีนในสระว่ายน้ําและสาขาอื่น ๆ

สามารถนํากลับมาใช้ใหม่หรือตกแต่งใหม่ได้หรือไม่?

ใช่ หากสารเคลือบสึกหรอหลังการใช้งาน แต่พื้นผิวไททาเนียมไม่บุบสลายเราสามารถให้บริการซ่อมการเคลือบโดยไม่ต้องเปลี่ยนขั้วบวกทั้งหมดซึ่งสามารถลดต้นทุนการดําเนินงานในระยะยาวได้อย่างมาก