Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ của điện cực Molypden

 Ngành kính là ngành truyền thống, tiêu thụ năng lượng cao. Với giá năng lượng hóa thạch cao và yêu cầu bảo vệ môi trường được cải thiện, công nghệ nấu chảy đã thay đổi từ công nghệ đốt nóng bằng ngọn lửa truyền thống sang công nghệ nấu chảy bằng điện. Điện cực là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng thủy tinh và truyền năng lượng điện sang chất lỏng thủy tinh, đây là thiết bị quan trọng trong quá trình nung chảy thủy tinh.

 

Điện cực molypden là vật liệu điện cực không thể thiếu trong quá trình điện phân thủy tinh vì độ bền nhiệt độ cao, khả năng chống ăn mòn và khó tạo màu thủy tinh. Người ta hy vọng rằng tuổi thọ sử dụng của điện cực sẽ bằng tuổi lò hoặc thậm chí nhiều hơn tuổi của lò, nhưng điện cực thường sẽ bị hỏng trong quá trình sử dụng thực tế. Việc hiểu đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng khác nhau đến tuổi thọ của điện cực molypden trong phản ứng tổng hợp điện thủy tinh có ý nghĩa thực tế to lớn.

 

 

Quá trình oxy hóa điện cực Molypden

Điện cực molypden có đặc tính chịu nhiệt độ cao, nhưng nó phản ứng với oxy ở nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ đạt tới 400oC,molypdensẽ bắt đầu hình thành quá trình oxy hóa molypden (MoO) và molybdenum disulfide (MoO2), có thể bám vào bề mặt của điện cực molypden và tạo thành một lớp oxit, đồng thời tổ chức quá trình oxy hóa tiếp theo của điện cực molypden. Khi nhiệt độ đạt tới 500oC ~ 700oC, molypden sẽ bắt đầu oxy hóa thành molypden trioxide (MoO3). Nó là một loại khí dễ bay hơi, phá hủy lớp bảo vệ của oxit ban đầu khiến bề mặt mới tiếp xúc với điện cực molypden tiếp tục bị oxy hóa tạo thành MoO3. Quá trình oxy hóa và bay hơi lặp đi lặp lại như vậy khiến điện cực molypden liên tục bị ăn mòn cho đến khi bị hư hỏng hoàn toàn.

 

Phản ứng của điện cực Molypden với thành phần trong thủy tinh

Điện cực molypden phản ứng với một số thành phần hoặc tạp chất trong thành phần thủy tinh ở nhiệt độ cao, gây ra sự ăn mòn nghiêm trọng của điện cực. Ví dụ, dung dịch thủy tinh với As2O3, Sb2O3 và Na2SO4 làm chất làm sạch rất nghiêm trọng đối với sự ăn mòn điện cực molypden, sẽ bị oxy hóa thành MoO và MoS2.

 

Phản ứng điện hóa trong phản ứng điện hóa thủy tinh

Phản ứng điện hóa xảy ra trong quá trình điện phân thủy tinh, nằm ở bề mặt tiếp xúc giữa điện cực molypden và thủy tinh nóng chảy. Trong nửa chu kỳ dương của nguồn điện xoay chiều, các ion oxy âm được truyền đến điện cực dương để giải phóng các electron, electron này giải phóng oxy gây ra quá trình oxy hóa điện cực molypden. Trong nửa chu kỳ âm của nguồn điện xoay chiều, một số cation nóng chảy thủy tinh (chẳng hạn như boron) sẽ di chuyển đến điện cực âm và tạo ra các hợp chất điện cực molypden, là chất lắng đọng lỏng lẻo trên bề mặt điện cực để làm hỏng điện cực.

 

Nhiệt độ và mật độ dòng điện

Tốc độ ăn mòn của điện cực molypden tăng khi nhiệt độ tăng. Khi thành phần thủy tinh và nhiệt độ xử lý ổn định, mật độ dòng điện trở thành yếu tố kiểm soát tốc độ ăn mòn của điện cực. Mặc dù mật độ dòng điện tối đa cho phép của điện cực molypden có thể đạt tới 2 ~ 3A/cm2, độ xói mòn điện cực sẽ tăng lên nếu dòng điện lớn chạy.