آند تیتانیوم (همچنین به عنوان آند روکش شده با اکسید فلزی مبتنی بر تیتانیوم، DSA، آند با ابعاد پایدار شناخته می‌شود) یک ماده الکترود با کارایی بالا است که به طور گسترده در زمینه الکتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی، فعالیت کاتالیزوری بالا و عمر طولانی است.

1. ویژگی‌های اصلی آند تیتانیوم
- پایداری ابعادی: فاصله الکترودها در طول فرآیند الکترولیز بدون تغییر باقی می‌ماند و ولتاژ سلول پایدار را تضمین می‌کند.
- مقاومت در برابر خوردگی قوی: مناسب برای محیط‌های اسیدی قوی، قلیایی قوی و حاوی کلر، با مقاومت در برابر خوردگی بسیار بالاتر از آندهای گرافیتی و سربی.
- ولتاژ عملیاتی پایین: پتانسیل اضافی کم برای تولید اکسیژن/کلر، که باعث صرفه‌جویی 10 تا 20 درصدی در انرژی می‌شود.
- عمر طولانی: در صنعت کلر-قلیا، طول عمر می‌تواند به 6 سال برسد، در حالی که طول عمر آند گرافیتی تنها 8 ماه است.
- چگالی جریان بالا: از جریان 17 آمپر بر دسی‌متر مربع پشتیبانی می‌کند (آند گرافیتی تنها 8 آمپر بر دسی‌متر مربع است) که باعث بهبود راندمان تولید می‌شود.

۲. حوزه‌های اصلی کاربرد
(1) صنعت کلر-قلیا
- الکترولیز آب نمک برای تولید کلر و سود سوزآور، آند تیتانیوم می‌تواند ولتاژ سلول را کاهش داده و خلوص کلر را بهبود بخشد.
- برای جلوگیری از آلودگی الکترولیت، آند گرافیتی را تعویض کنید.
(2) تصفیه فاضلاب
- اکسیداسیون الکتروکاتالیستی: تجزیه مواد آلی در فاضلاب‌های چاپ و رنگرزی، داروسازی و کک‌سازی، با نرخ حذف COD تا 90٪.
- ژنراتور هیپوکلریت سدیم: آب نمک را الکترولیز می‌کند تا ضدعفونی‌کننده تولید کند، که برای تصفیه فاضلاب بیمارستان و آب استخر شنا استفاده می‌شود.
- تصفیه فاضلاب رادیواکتیو: بازیابی الکترولیتی فلزات رادیواکتیو مانند اورانیوم و پلوتونیوم.
(3) صنعت آبکاری
- برای آبکاری نیکل، آبکاری کروم، آبکاری طلا و غیره برای بهبود یکنواختی لایه آبکاری و کاهش آلودگی محلول آبکاری استفاده می‌شود.
- پتانسیل اضافی تولید اکسیژن 0.5 ولت کمتر از آند سربی است که به طور قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می کند.
(4) متالورژی الکترولیتی
- فلزاتی مانند مس، روی و نیکل را استخراج کنید، آند سربی را جایگزین کنید و از آلودگی کاتد جلوگیری کنید.
- مناسب برای چگالی جریان بالا (مانند 8000 آمپر بر متر مربع) و فاصله بین الکترودهای کم (5 میلی‌متر).
(5) انرژی‌های نو و تولید هیدروژن
- تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب: کاهش پتانسیل اضافی تولید اکسیژن و بهبود راندمان انرژی.
- باتری حالت جامد: برای ساخت صفحات مبتنی بر تیتانیوم استفاده می‌شود.
(6) سایر کاربردها
- حفاظت کاتدی: ضد خوردگی سازه‌های فولادی دریایی، با عمر مفید بیش از 10 سال.
- سنتز الکتروشیمیایی: مانند تهیه ترکیبات آلی و واسطه‌های دارویی.

۳. فرآیند پوشش و انتخاب
- پوشش‌های رایج:
- روتنیم (RuO₂): مناسب برای صنایع کلر-قلیا، مقاوم در برابر خوردگی Cl⁻.
- ایریدیوم (IrO₂): مقاوم در برابر اسید قوی، مناسب برای تصفیه فاضلاب.
- پوشش پلاتین: برای الکترولیز تیتانیوم با خلوص بالا، مقاوم در برابر دمای بالا (600 درجه سانتیگراد) استفاده می‌شود.
- فرم سازه: صفحه، لوله، مش، سیم و غیره، با توجه به نیاز قابل تنظیم است.

۴. نگهداری و افزایش طول عمر
- تمیز کردن منظم: پس از خاموش کردن دستگاه، با آب دیونیزه بشویید تا از رسوب جلوگیری شود.
- از آسیب مکانیکی جلوگیری کنید: آسیب به لایه پلاتین باعث خوردگی سریع زیرلایه تیتانیومی می‌شود.
- فعال‌سازی الکترولیتی: هر ۳۰۰۰ ساعت، جریان معکوس اعمال می‌شود تا لایه غیرفعال‌سازی از بین برود.

۵. روندهای توسعه آینده
- پوشش‌های کامپوزیتی: مانند پوشش‌های گرادیان پلاتین-ایریدیوم، که باعث کاهش بیشتر پتانسیل اضافی آزاد شدن اکسیژن می‌شود (آزمایشگاه به ۱.۲۵ ولت رسیده است).
- نظارت هوشمند: حسگرهای یکپارچه، میزان از دست دادن پوشش را به صورت بلادرنگ رصد می‌کنند.
- حفاظت از محیط زیست و کاربردهای انرژی‌های نو: مانند باتری‌های حالت جامد و تولید کارآمد هیدروژن.