בתחום האלקטרוכימיה, תגובות אלקטרוכימיות כרוכות בתנועה של אזור פני האלקטרודה המלווה בתגובות קטליטיות הטרוגניות, בדומה לתופעות הנצפות בקטליזה כימית. המכונה אלקטרוקטליזה, תהליך זה כולל את השינוי של קצבי התגובה והסוגים של האלקטרודות בהתאם לחומרי מצע האלקטרודה בתוך אלקטרוליט ספציפי, בתנאי פוטנציאל יתר מקבילים. הבחירה בחומרי אלקטרודה מתאימים משמשת כאמצעי יעיל לשיפור היעילות של תגובות קטליטיות אלקטרוכימיות, שכן חומרי אלקטרודה שונים יכולים לגרום לשינויים משמעותיים בקצב התגובה האלקטרוכימית.
יישום בולט אחד של השיטה האלקטרוכימית טמון בטיפול בחומר אורגני סורר, שבו ניתן להמיר תרכובות אורגניות שאינן מתכלות לצורות מתכלות. מכיוון ששיעור ההמרה האלקטרוכימי של תרכובות אורגניות הוא בדרך כלל איטי, נעשה שימוש במספר אסטרטגיות לשיפור התהליך. אלה כוללים הגדלת פוטנציאל היתר של האלקטרודה, שיפור שטח פני האלקטרודה, בחירת חומרי אלקטרודה מעולים ושיפור מבנה האלקטרודה.
יתר על כן, מחקר על אלקטרודות מרובות רכיבים חשוב בתגובות אלקטרוכימיות. לדוגמה, העיצוב של אנודת Ti/SnO2·Sb2O3·MnO2/PbO2·MnO2 מדגים את השימוש באלקטרודות מרובות רכיבים. הסיבה העיקרית לכשל באנודת טיטניום טמונה בדיפוזיה של חמצן בהתהוות המיוצר על ידי תגובת התפתחות החמצן, מה שמוביל להיווצרות של סרט TiO2 לא מוליך על פני הטיטניום. שכבה פעילה של PbO2MnO2 מונחת על פני האלקטרודה כדי להפעיל את האנודה. בנוסף, כדי להפחית את הדיפוזיה של חמצן בהתהוות אל פני הטיטניום, שכבת ביניים של SnO2·Sb2O3·MnO2 מוכנסת בין מטריצת האלקטרודה של טיטניום לבין השכבה הפעילה. אנודה זו מציגה פעילות אלקטרוקטליטית גבוהה ויציבות אלקטרוכימית במהלך הטיפול בשפכים פנוליים.
אלקטרודת הטיטניום משמשת כמרכיב קריטי במכונות אלקטרוליזה של מים, ומשפיעה ישירות על איכות המכונה הכוללת. בחירת האלקטרודות תלויה באופי הספציפי של העבודה המעורבת. בתחום הטיפול במים, אלקטרודות מתכת חייבות לעמוד במספר דרישות יסוד:
מוליכות חשמלית מעולה.
עמידות בפני קורוזיה חזקה.
חוזק מכני חזק וביצועי עיבוד.
אריכות ימים בפעולה.
מפגין ביצועים אלקטרוקטליטיים טובים.
במיוחד בתהליכי טיפול במים כגון היווצרות מים מיוננים חומציים ואלקליים באמצעות אלקטרוליזה של מים, קיימים במים חומרים מחמצנים חזקים כמו O3, H2O2 ו-HCLO. זה מחייב שימוש באלקטרודות פונקציונליות מיוחדות המסוגלות לעמוד בתנאים כאלה. לאחר מחקר מקיף, החברה שלנו פיתחה אלקטרודה עמידה לאורך זמן - האלקטרודה המצופה טיטניום - המיועדת במיוחד לטיפול במים. אלקטרודה זו מורכבת ממצע טיטניום טהור המצופה בתחמוצות מתכות אצילות מקבוצת הפלטינה. הוא מציג ביצועים אלקטרוקטליטיים גבוהים, עמידות חמצון מעולה ומוליכות חשמלית מעולה.
היתרונות של אנודה זו הם כדלקמן:
1. לטיטניום יש תכונות כמו קל משקל, חוזק יוצא דופן, עמידות בפני קורוזיה ועמידות יוצאת דופן בפני כלור רטוב, העולה על חומרי מתכת אחרים. לדוגמה, כאשר אלקטרוליזה במים מכילה כמויות עקבות של כלוריד, לוחות נירוסטה נוטים להתפרץ, וכתוצאה מכך תוחלת החיים של האלקטרודות מתקצרת. עם זאת, טיטניום לא נתקל בבעיות כאלה.
2. הכללת מתכות יקרות מקבוצות פלטינה שונות בציפוי מבטיחה יעילות זרם גבוהה, מוליכות מעולה, ביצועים אלקטרוקטליטיים מצוינים, עמידות חזקה לחמצון, תוחלת חיים מבצעית מוארכת ויעילות אנרגטית.
3. מפגין ביצועי קוטביות חיוביים.
