Anodegeometri og strømfordeling: hvorfor katodematching bestemmer feltlevetid

Anoden bliver specificeret ved belægning. Katoden får en streg i styklisten. I marken er det første, der går galt, normalt ingen af ​​delene.

Strømmen fordeler sig aldrig jævnt over en titaniumanodeoverflade. Designet siger 200 A/m² gennemsnit. I virkeligheden kan kanter, hjørner, grænseflader mellem lederstang og flade direkte modsat katoden se 300 til 400 A/m². Kanteffekten kommer fra elektriske feltlinjer, der trænger sig sammen ved grænser. Når en rektangulær plade har et længde-til-bredde-forhold på over 5:1, nærmer kantforbedringsfaktoren sig 1,6. Det betyder, at centret ikke har nået designbelastning, mens kanterne allerede er over det.

Belægningskemi kan ikke løse dette. Ru-Ir eller Ir-Ta, det er lige meget. Ved overophedede kanter opstår mikrorevner først, gasbobler stagnerer, lokal passivering sætter ind. Det, der afgør, hvor ældningen starter, er anodegeometrien, og hvordan katoden er placeret.

Plade mod plade giver et relativt stabilt felt, men kanter koncentrerer sig stadig. Mesh-anoder spreder det effektive område, tillader bagsideafladning, sænker den faktiske strømtæthed og lader gas undslippe gennem åbninger. Afvejningen er, at mesh-kryds skaber deres egen turbulens. Aktuelle menneskemængder ved trådovergange. Svejste varmepåvirkede zoner ældes først. Rørformede eller stanganoder passer til dybe brønde og smalle celler, men der er et resistivt spændingsfald på langs. Kommercielt rent titanium har en resistivitet på omkring 0,47 μΩ·m, cirka 30 gange kobbers. På en lang stang måler strømtætheden i den nederste ende mærkbart lavere end i toppen. Flere strømforsyningspunkter eller titanium-kobber-kompositsamleskinner bliver nødvendige.

En mismatch katode spilder en god anode. Den side af katoden, der vender mod anoden, trækker mere strøm. Den fjerneste side bliver mindre. Skarpe hjørner, grater, hængende slagger på katoden forvrænger det lokale felt. Den tilsvarende anodezone kører overstrøm for hele kampagnen. Ved sur kobberbelægning, kobberfolieproduktion og elektrovinding af ædelmetaller er katodeknuder og dendritter ikke et katodeproblem alene. De feeds tilbage fra ujævn anodefeltfordeling.

Gasudvikling forstærker det andet lag. Klor- eller iltbobler, der klæber til overfladen, reducerer det lokale effektive område, øger modstanden og forårsager spændingsudsving. Hvis maskeorientering, hældningsvinkel og cirkulationshastighed ikke er koordineret, dannes der gasfilm i toppen. Det ligner kort belægningslevetid. Det er faktisk et flow felt problem.

Start-stop-frekvensen skriver sig også ind i distributionen. Kontinuerlig drift lader lokale hotspots selv begrænse. Flere tænd-sluk-cyklusser om dagen betyder, at hver genstart medfører ujævn polarisering og overpotentielle spidser. Kantbelægningstræthed akkumuleres hurtigere under cykling end under konstant fuld belastning.

Læsning af en tegning bør ikke stoppe ved "MMO titanium anode 1000×600." Spørgsmålene er: hvilken form er katoden, hvad er interelektrodeafstandstolerancen, svinger væskeniveauet, hvor udluftes gas, hvor mange strømforsyningspunkter, er substratnettet eller pladen eller røret. Samme belægning, samme belastning, forkert geometri, feltlevetid kan variere med en faktor på to.

Anoden er ikke en statisk del. Det er et bærende element i et elektrisk felt, et strømningsfelt og et termisk felt. Forkert form forstærker systemets svaghed. Den rigtige form lader belægningen ældes, som laboratoriet forudsagde.