鈦管陽極是一種以鈦管為基體，表面涂覆貴金屬氧化物（如釕銥、銥鉭等）涂層的不溶性陽極，憑借鈦基體的耐腐蝕性和涂層的高電催化活性，在多個工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。以下從結(jié)構(gòu)、性能、制備及應(yīng)用等方面詳細(xì)介紹：
一、結(jié)構(gòu)與材料特性
· 基體：采用工業(yè)純鈦（如 ASTM B338 1 級或 2 級鈦）制成的中空管狀結(jié)構(gòu)，常見規(guī)格為直徑 5-50mm、壁厚 1-3mm，長度可根據(jù)需求定制（從幾十厘米到數(shù)米）。鈦管的中空設(shè)計是其核心特點(diǎn)，既保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)流通（如冷卻、電解液循環(huán)）。
· 涂層：表面涂覆混合金屬氧化物涂層，厚度通常為 5-20μm。涂層不僅提供優(yōu)異的電催化活性（降低析氧、析氯過電位），還能保護(hù)鈦基體免受腐蝕，延長使用壽命。
二、核心性能優(yōu)勢
耐腐蝕性強(qiáng)
鈦在氧化性介質(zhì)中易形成致密氧化膜，結(jié)合涂層的保護(hù)作用，可在酸性、堿性、高鹽等腐蝕性環(huán)境中穩(wěn)定工作。例如在 3.5% NaCl 溶液中，腐蝕速率可低至 0.01mm / 年以下。
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與空間適應(yīng)性
管狀結(jié)構(gòu)剛性高，抗沖擊和抗變形能力優(yōu)于鈦帶陽極，適合狹窄空間（如管道內(nèi)部、反應(yīng)器腔體）安裝，也可通過串聯(lián) / 并聯(lián)形成陣列，適應(yīng)不同規(guī)模的設(shè)備需求。
高效散熱與傳質(zhì)能力
中空管腔可通入冷卻水（應(yīng)對高電流密度下的發(fā)熱問題），或讓電解液 / 反應(yīng)氣體從管內(nèi)流過，增強(qiáng)傳質(zhì)效率（如電解時加速反應(yīng)物擴(kuò)散、產(chǎn)物分離）。
電流密度靈活性
可在較寬的電流密度范圍內(nèi)工作（通常 10-1000A/m²），局部區(qū)域（如管口）可形成高電流密度，滿足特定場景的強(qiáng)化電解需求。
三、制備工藝要點(diǎn)
基體預(yù)處理
· 先對鈦管內(nèi)外表面進(jìn)行機(jī)械打磨（去除氧化皮）和噴砂（增加粗糙度，提高涂層附著力），再用草酸或氫氟酸 - 硝酸混合液酸洗，去除殘留雜質(zhì)并形成活化表面。
涂層涂覆與燒結(jié)
· 常用熱分解法：將含活性金屬（釕、銥、鉭等）的硝酸鹽溶液，通過刷涂、浸漬或?qū)Ｓ迷O(shè)備均勻涂覆在鈦管內(nèi)外表面（內(nèi)壁涂覆需特殊工具確保均勻性）。
· 經(jīng)低溫干燥（80-120℃）后，在 400-500℃的空氣或惰性氣氛中燒結(jié)，使硝酸鹽分解為金屬氧化物，并與鈦基體形成牢固的化學(xué)結(jié)合。
· 重復(fù)涂覆 - 燒結(jié)過程（通常 5-10 次），控制涂層厚度和成分均勻性。
后處理
燒結(jié)完成后進(jìn)行冷卻、表面清理，必要時進(jìn)行性能測試（如極化曲線、涂層附著力檢測）。
四、典型應(yīng)用領(lǐng)域
管道與設(shè)備防腐（陰極保護(hù)）
· 作為外加電流陰極保護(hù)的輔助陽極，安裝在輸油 / 輸氣管道、化工反應(yīng)管、冷凝器管道等內(nèi)壁，通過釋放電流抑制管道腐蝕。
電解工業(yè)
· 氯堿工業(yè)：在管式電解槽中作為陽極，促進(jìn)氯化鈉溶液電解生成氯氣和燒堿，中空結(jié)構(gòu)便于氯氣收集。
· 電解制氫 / 制氧：作為電解槽陽極，提高水分解效率，管內(nèi)通冷卻水可維持穩(wěn)定工作溫度。
水處理與環(huán)保
· 工業(yè)廢水處理：用于電解氧化降解有機(jī)污染物（如印染廢水、含酚廢水），管狀結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)水體與電極的接觸效率。
· 海水淡化：在電滲析設(shè)備中作為電極，輔助離子遷移，提高淡化效率。
特殊領(lǐng)域
· 高溫電解：如熔融碳酸鹽燃料電池中的輔助電極，利用管狀結(jié)構(gòu)的耐高溫和抗熱震性。
· 金屬表面處理：用于管道內(nèi)壁電解拋光、電鍍鎳 / 鉻等工藝，保證內(nèi)壁鍍層均勻性。
鈦管陽極憑借管狀結(jié)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢，在空間受限、需高效傳質(zhì) / 散熱或針對管道類設(shè)備的場景中不可替代，與鈦帶陽極形成互補(bǔ)，共同拓展了鈦基不溶性陽極的應(yīng)用范圍。選擇時需結(jié)合具體工況的空間形態(tài)、電流需求及介質(zhì)特性綜合考量。