Anoda iz iridija, tantala in titana

V kislih sistemih za elektrodobivanje cinka (Zn electrowinning),iridij tantal titan anodadeluje v močno kislih sulfatnih medijih in pogojih z-visokim potencialom za nastajanje kisika, kjer njegova vzdržljivost neposredno določa celično napetost in porabo energije. Raziskave IrO₂-Ta₂O₅ na osnovi titana-začete nazaj do vzpostavitve koncepta dimenzionalno stabilne anode (DSA). Comninellis je predlagal "aktivni oksidni mehanizem" za DSA kovinskega oksida, v katerem je bil IrO₂ opredeljen kot tipičen aktivni anodni material. Njegova visoka učinkovitost sproščanja kisika izvira iz reverzibilnih površinskih redoks prehodov Ir4⁴⁺/Ir⁶⁺, hkrati pa nakazuje notranjo nestabilnost pod intenzivnimi anodnimi potenciali. Okoli zgodnjih 2000-ih je Trasatti sistematično pregledal meje trajnosti oksidov plemenitih kovin v kislem OER, pri čemer je poudaril, da je IrO₂ eden redkih materialov, ki združuje intenzivno katalitično učinkovitost in relativno vzdržljivost v kislih medijih, čeprav se postopno oksidativno raztapljanje še vedno pojavlja pri visokih potencialih.

Kasneje so Chatenet et al. z elektrokemičnimi meritvami in analizo ICP dodatno dokazal, da se IrO₂ raztaplja s tvorbo topnih visoko{1}}valentnih vrst iridija v kislih okoljih, pri čemer se stopnje raztapljanja znatno povečajo s potencialom, kar daje eksperimentalno razlago za omejeno vzdržljivost anod na osnovi Ir-.

Na podlagi te podlage so se raziskave od leta 2000 do 2010 postopoma usmerile k kompozitnim premaznim sistemom, med katerimi so bile predlagane strukture IrO₂–Ta₂O5 za izboljšanje industrijske uporabnosti. Študije so pokazale, da ta kompozitni premaz ne samo ohranja visoko aktivnost sproščanja kisika v medijih z žveplovo kislino, ampak tudi do neke mere zavira odlaganje MnOOH, kar kaže na njegov potencial za hidrometalurške aplikacije. Ključni napredek v tem obdobju je bila identifikacija sinergistične vloge IrO₂ kot katalitične faze in Ta₂O5 kot strukturne stabilizacijske faze.

Z naraščajočim industrijskim povpraševanjem po energetski učinkovitosti in okoljskih delovnih značilnostih pri elektrodobivanju cinka so anode IrO₂–Ta₂O₅ okoli leta 2010 vstopile v primerjalne industrijske študije. Cifuentes et al. so poročali, da v sistemih ZnSO₄–H₂SO₄ anode MMO znatno zmanjšajo prenapetost sproščanja kisika v primerjavi z običajnimi anodami Pb–Ag, kar ima za posledico zmanjšanje napetosti celice za približno 0,5–0,8 V, čeprav na njihovo dolgoročno-obstojnost močno vplivajo nečistoče elektrolitov. Kasnejše raziskave so se osredotočile na mehanizme razgradnje v realnem delovnem okolju. Zgodnje študije so poročale, da lahko ioni Mn²⁺ v sulfatnem mediju tvorijo usedline MnO₂ na zunanjem vmesniku anode. Kasnejša dela Elsenerja et al. in Shao et al. je nadalje dokazal, da nanašanje MnO₂ v pogojih za elektro pridobivanje cinka poveča medfazno odpornost, inducira ne-enakomerno porazdelitev toka in spodbuja lokalizirano kopičenje napetosti, s čimer pospešuje degradacijo prevleke.

Kasnejše raziskave so se osredotočile na mehanizme razgradnje v realnem delovnem okolju. Zgodnje študije so poročale, da lahko ioni Mn²⁺ v sulfatnem mediju tvorijo usedline MnO₂ na površini anode. Kasnejša dela Elsenerja et al. in Shao et al. je nadalje pokazalo, da nanašanje MnO₂ v pogojih elektrodobitve cinka poveča medfazno odpornost, inducira ne-enakomerno porazdelitev toka in spodbuja lokalizirano kopičenje napetosti, s čimer pospešuje degradacijo prevleke. Pred kratkim je ACS Sustainable Resource Management dodatno potrdil kritično vlogo Mn²⁺ v industrijskih sistemih za električno pridobivanje cinka. Študija je poročala, da lahko anode IrO₂–Ta₂O₅ zmanjšajo celično napetost za približno 650 mV, medtem ko ohranjajo tokovno učinkovitost nad 93 %. Ko pa koncentracija Mn²⁺ preseže približno 100 mg/L, se na površini anode oblikuje gosta plast MnO₂, ki znatno pospeši razgradnjo.