Geometria anody i rozkład prądu: dlaczego dopasowanie katody decyduje o trwałości pola

Anoda jest określana poprzez powlekanie. Katoda otrzymuje linię w zestawieniu komponentów. W terenie zazwyczaj pierwsza rzecz, która idzie nie tak, to żadna z tych rzeczy.

Prąd nigdy nie rozkłada się równomiernie na powierzchni anody tytanowej. Projekt mówi średnio 200 A/m². W rzeczywistości krawędzie, rogi, styki szyn przewodzących i powierzchnia bezpośrednio naprzeciw katody mogą widzieć od 300 do 400 A/m². Efekt krawędziowy wynika z skupienia się linii pola elektrycznego na granicach. Gdy płyta prostokątna ma stosunek długości do szerokości większy niż 5:1, współczynnik wzmocnienia krawędzi zbliża się do 1,6. Oznacza to, że środek nie osiągnął obciążenia projektowego, podczas gdy krawędzie już go przekroczyły.

Chemia powłokowa nie może tego naprawić. Ru-Ir czy Ir-Ta, to nie ma znaczenia. Na przegrzanych krawędziach najpierw pojawiają się mikropęknięcia, pęcherzyki gazu zastygają, następuje lokalna pasywacja. O tym, gdzie zaczyna się starzenie, decyduje geometria anody i położenie katody.

Płyta na płycie daje stosunkowo stabilne pole, ale krawędzie nadal się koncentrują. Anody siatkowe rozszerzają obszar efektywny, umożliwiają wyładowanie od tyłu, zmniejszają rzeczywistą gęstość prądu i umożliwiają ucieczkę gazu przez otwory. Kompromis polega na tym, że przecięcia siatki tworzą własne turbulencje. Obecne tłumy na przejazdach kolejowych. Spawane strefy wpływu ciepła starzeją się jako pierwsze. Anody rurowe lub prętowe nadają się do głębokich studni i wąskich ogniw, ale na całej długości występuje rezystancyjny spadek napięcia. Komercyjnie czysty tytan ma rezystywność około 0,47 μΩ·m, czyli około 30 razy większą niż miedź. Na długim pręcie gęstość prądu na dolnym końcu jest zauważalnie mniejsza niż na górze. Konieczne staje się zastosowanie wielu punktów zasilania prądem lub szyn zbiorczych z kompozytu tytanowo-miedzianego.

Niedopasowana katoda marnuje dobrą anodę. Strona katody zwrócona w stronę anody pobiera większy prąd. Dalsza strona dostaje mniej. Ostre narożniki, zadziory, wiszący żużel na katodzie zniekształcają lokalne pole. Odpowiednia strefa anodowa pracuje nadprądowo przez całą kampanię. W przypadku kwaśnego powlekania miedzią, produkcji folii miedzianej i elektrolitycznego otrzymywania metali szlachetnych, guzki katodowe i dendryty nie są wyłącznie problemem katody. Zasilają się one w wyniku nierównomiernego rozkładu pola anodowego.

Wydzielanie się gazu wzmacnia drugą warstwę. Pęcherzyki chloru lub tlenu przylegające do powierzchni zmniejszają lokalny obszar efektywny, zwiększają rezystancję i powodują wahania napięcia. Jeśli orientacja siatki, kąt nachylenia i prędkość cyrkulacji nie są skoordynowane, na górze tworzą się warstewki gazu. Wygląda na krótką żywotność powłoki. W rzeczywistości jest to problem pola przepływu.

Częstotliwość start-stop wpisuje się również w dystrybucję. Ciągła praca pozwala na samoograniczanie lokalnych gorących punktów. Wiele cykli włączania i wyłączania dziennie oznacza, że ​​każdy restart powoduje nierówną polaryzację i skoki napięcia. Zmęczenie powłoki krawędziowej narasta szybciej podczas pracy cyklicznej niż przy stałym, pełnym obciążeniu.

Czytanie rysunku nie powinno kończyć się na „Tytanowej anodzie MMO 1000×600”. Pytania są następujące: jaki kształt ma katoda, jaka jest tolerancja odległości między elektrodami, czy poziom cieczy się waha, gdzie ulatnia się gaz, ile punktów zasilania prądem, jaka jest siatka podłoża, płyta lub rurka. Ta sama powłoka, to samo obciążenie, zła geometria, trwałość w terenie mogą różnić się dwukrotnie.

Anoda nie jest częścią statyczną. Jest elementem nośnym w polu elektrycznym, przepływowym i cieplnym. Zły kształt wzmacnia słabość systemu. Odpowiedni kształt pozwala na starzenie się powłoki zgodnie z przewidywaniami laboratorium.