Termal Dekompozisyon Yöntemi İle Metal Oksit Kaplı Elektrot Üretimi

Abstract

Elektrometalurjik uygulamalarda karşılaşılan büyük problemlerden biri yüksek enerji maliyetleri, diğeri ise korozif kimyasal ortamlardır. Bu tür problemlere çözüm olarak geliştirilen elektroaktif elektrotlar, aynı zamanda yüksek dayanım ömürleri ve farklı şekil ve boyutlarda üretilebilme kolaylıkları nedeniyle geniş uygulama alanı bulmuştur. Elektroaktif elektrotlar, düşük fazla-voltajları nedeniyle enerji maliyetlerinde önemli tasarruf sağlamakta ve proses boyunca boyutsal kararlılık göstermektedir. Bu elektrotlar, yakıt hücreleri, kaplamacılık, redüksiyon elektrolizi gibi birçok alanda etkin olarak kullanılmaktadır ve termal dekompozisyon, sol-jel, elektrokimyasal kaplama, elektromanyetik indüksiyon, lazer kalsinasyon ve PVD gibi yöntemlerle üretilebilmektedir. Bu çalışmada elektroaktif elektrotların üretiminde uygulaması kolay ve maliyeti düşük olan termal dekompozisyon yöntemi incelenmiştir. Ticari saflıkta Ti plakalar üzerine metal klorür tuzlarından termal dekompozisyon yöntemi ile RuO2 ve IrO2 kaplamaları gerçekleştirilmiştir. Grafit elektrotların fazla voltajlarının çok yüksek oluşlarından dolayı kullanım maliyetlerinin yüksekliği, Pb anotların ise, elektroaktif elektrotların esas kullanım alanı olan klor alkali endüstrisi içinde bulunan HCl’de çözünüyor olmasından dolayı Ti altlık üzerine tek ve karışık soy metal oksit kaplanması suretiyle üretim yapılması yoluna başvurulmuştur. Kaplama sayısı, kaplama bileşimi, dekompozisyon sıcaklığı ve elektroliz ortamı parametre olarak seçilmiştir. Numuneler, anodik polarizasyonları ve dayanım ömürlerine göre karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Çalışmalar sonucunda 16 kat RuO2 in en düşük polarizasyonu, 16 kat IrO2 in ise yaklaşık 130 mV daha elektropozitif olmasına karşın en uzun dayanım ömrünü sağladığı görülmüştür. H2SO4 ortamında en uzun dayanım ömrü gösteren numune, farklı bir ortam olarak HCl içinde elektroliz edilmiştir.

One of the major problems faced in the electrometallurgical applications is high energy costs and another is corrosive chemical media. Electroactive electrodes which have been developed as a solution for these problems, at the same time have found a large area of application because of their high corrosion resistance and the easiness in being produced in different shapes and dimensions. The electroactive electrodes provide important savings in energy costs because of their low over-potentials, and are dimensionally stable during the process. These electrodes are used effectively in many areas such as fuel cells, plating and reduction electrolysis and can be produced via many methods such as thermal decomposition, sol-gel, electrochemical plating, electromagnetic induction, laser calcination and PVD. In this study, thermal decomposition method which is easily applicable and cost-effective has been investigated. RuO2 and IrO2 coatings formed by thermal decomposition method from metal chloride salts, have been applied onto Ti plates of commercial purity (1 x 10 x 0.1 cm). Number and characteristics of the coatings have been chosen as parameters. The specimens have been evaluated relatively according to their anodic polarizations and corrosion resistance. It is determined that 16 times coated RuO2 has the lowest polarization, and 12 times coated IrO2 has the longest life-time, although it is approximately 130 mV more electropositive. The specimen which has the highest corrosion resistance in H2SO4 has been electrolyzed in HCl as a different media.