أنود التيتانيوم (المعروف أيضًا باسم أنود مطلي بأكسيد معدني قائم على التيتانيوم، DSA، أو أنود مستقر الأبعاد) هو مادة أقطاب كهربائية عالية الأداء تُستخدم على نطاق واسع في مجال الكيمياء الكهربائية. يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، ونشاط تحفيزي عالٍ، وعمر افتراضي طويل.

1. الخصائص الأساسية لأنود التيتانيوم
- الاستقرار الأبعادي: تظل المسافة بين الأقطاب الكهربائية دون تغيير أثناء عملية التحليل الكهربائي، مما يضمن استقرار جهد الخلية.
- مقاومة قوية للتآكل: مناسبة للوسائط التي تحتوي على الأحماض القوية والقلويات القوية والكلوريد، مع مقاومة للتآكل تتجاوز بكثير مقاومة الجرافيت وأنودات الرصاص.
- جهد تشغيل منخفض: انخفاض الجهد الزائد لتطور الأكسجين / الكلور، مما يوفر 10٪ -20٪ من الطاقة.
- عمر طويل: في صناعة الكلور القلوي، يمكن أن يصل عمر الخدمة إلى 6 سنوات، بينما يبلغ عمر خدمة أنود الجرافيت 8 أشهر فقط.
- كثافة تيار عالية: تدعم 17 أمبير/ديسيمتر² (أنود الجرافيت 8 أمبير/ديسيمتر² فقط)، مما يحسن كفاءة الإنتاج.

2. مجالات التطبيق الرئيسية
(1) صناعة الكلور القلوي
- يمكن أن يؤدي التحليل الكهربائي للمحلول الملحي لإنتاج الكلور والصودا الكاوية، وأنود التيتانيوم إلى تقليل جهد الخلية وتحسين نقاء الكلور.
- استبدال أنود الجرافيت لتجنب تلوث الإلكتروليت.
(2) معالجة مياه الصرف الصحي
- الأكسدة التحفيزية الكهربائية: تحلل المواد العضوية في مياه الصرف الصحي المستخدمة في الطباعة والصباغة والأدوية والتكوير، مع معدل إزالة الطلب الكيميائي للأكسجين يصل إلى 90%.
- مولد هيبوكلوريت الصوديوم: تحليل المحلول الملحي كهربائيا لتوليد المطهر، يستخدم في معالجة مياه الصرف الصحي في المستشفيات ومياه حمامات السباحة.
- معالجة مياه الصرف الصحي المشعة: الاستعادة الكهربائية للمعادن المشعة مثل اليورانيوم والبلوتونيوم.
(3) صناعة الطلاء الكهربائي
- يستخدم في طلاء النيكل، وطلاء الكروم، وطلاء الذهب، وما إلى ذلك لتحسين اتساق طبقة الطلاء وتقليل تلوث محلول الطلاء.
- إن الجهد الزائد لتطور الأكسجين أقل بمقدار 0.5 فولت من الجهد الزائد للقطب الموجب، مما يوفر الطاقة بشكل كبير.
(4) علم المعادن الكهربائي
- استخراج المعادن مثل النحاس والزنك والنيكل، واستبدال أنود الرصاص، وتجنب تلوث الكاثود.
- مناسب لكثافة التيار العالية (مثل 8000 أمبير/م²) وظروف التباعد الضيق بين الأقطاب الكهربائية (5 مم).
(5) إنتاج الطاقة الجديدة والهيدروجين
- إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء: تقليل الجهد الزائد لتطور الأكسجين وتحسين كفاءة الطاقة.
- بطارية الحالة الصلبة: تستخدم في تصنيع الصفائح القائمة على التيتانيوم.
(6) تطبيقات أخرى
- الحماية الكاثودية: مضادة للتآكل للهياكل الفولاذية البحرية، مع عمر خدمة يزيد عن 10 سنوات.
- التركيب الكهروكيميائي: مثل تحضير المركبات العضوية والوسائط الصيدلانية.

3. عملية الطلاء والاختيار
- الطلاءات الشائعة:
- الروثينيوم (RuO₂): مناسب لصناعة الكلور القلوي، ومقاوم للتآكل Cl⁻.
- الإيريديوم (IrO₂): مقاوم قوي للأحماض، مناسب لمعالجة مياه الصرف الصحي.
- طلاء البلاتين: يستخدم في التحليل الكهربائي للتيتانيوم عالي النقاء، ومقاوم لدرجات الحرارة العالية (600 درجة مئوية).
- الشكل الهيكلي: لوحة، أنبوب، شبكة، سلك، الخ، يمكن تخصيصها وفقا للاحتياجات.

4. الصيانة وإطالة العمر
- التنظيف المنتظم: اشطف بالماء منزوع الأيونات بعد إيقاف التشغيل لتجنب ترسب الترسبات.
- تجنب الضرر الميكانيكي: سيؤدي تلف طبقة البلاتين إلى تآكل سريع لركيزة التيتانيوم.
- التنشيط الكهربائي: معالجة التيار العكسي كل 3000 ساعة لإزالة طبقة التخميل.

5. اتجاهات التنمية المستقبلية
- الطلاءات المركبة: مثل طلاءات التدرج البلاتيني - الإيريديوم، والتي تعمل على تقليل الجهد الزائد لتطور الأكسجين (وصل المختبر إلى 1.25 فولت).
- مراقبة ذكية: تعمل أجهزة الاستشعار المتكاملة على مراقبة فقدان الطلاء في الوقت الفعلي.
- حماية البيئة وتطبيقات الطاقة الجديدة: مثل البطاريات ذات الحالة الصلبة وإنتاج الهيدروجين بكفاءة.