«Для чего нужен анод в водонагревателе?» – Яндекс.Кью
Анод размягчает накипь на ТЭНе, предохраняет водонагреватель от коррозии и продлевает его эксплуатационный срок. Без этого элемента прибор для нагрева воды ржавеет изнутри и становится непригодным для использования, не отработав даже треть заявленного производителем периода.
Так происходит потому, что основная масса водонагревательного оборудования комплектуется металлическим баком, а он, конечно, ржавеет при контакте с водой. Необходимый для химической реакции кислород хоть и в небольших количествах, но все же присутствует в водопроводной воде.
Ключевые характеристики
Анод – это металлический стержень с резьбой и магниевым покрытием толщиной от 10 до 30 мм. Крепится к фланцу ТЭНа и ставится внутрь водонагревательной емкости.
Магний, также, как и металл, взаимодействует с водой, но проявляет большую активность. Выделяющийся при нагреве воды кислород сначала окисляет магниевый анод и лишь после его полного разрушения воздействует на внутреннюю поверхность бака.
Анод с магниевым сплавом называется жертвенным и относится к расходным материалам. Имеет слабый электрохимический потенциал. Дешево обходится в промышленном производстве и позволяет не поднимать цену на готовые водонагреватели. Подлежит замене при износе от 60% и более.
Полезный совет!
Ежегодно во время плановой чистки водонагревательного оборудования внимательно осматривайте магниевый анод. Если он сильно поврежден, заменяйте на новый, чтобы избежать возникновения коррозии на стенках бака.
Другие разновидности анодов
Анод с титановым покрытием называется активным. От магниевого отличается тем, что работает постоянно и в замене не нуждается. Функционирует как измерительный и питающий электрод. Получает ток от внешнего источника напряжения. Эффективно оберегает водонагреватель от коррозии на протяжении всего эксплуатационного периода, но стоит дороже.
Какой анод выбрать – магниевый или титановый
Стоит ли вкладываться в дорогое оборудование или проще изначально заплатить меньше, а потом менять анод по мере надобности – вопрос неоднозначный. Если средства позволяют, есть смысл приобрести
водонагреватель с титановым анодом, и навсегда забыть о потребности в расходниках.
Когда же бюджет ограничен, лучше остановиться на технике с магниевым элементом. Если вовремя менять анод, водонагреватель будет нормально работать и не создаст вам никаких проблем.
Необходимость магниевого анода в водонагревателе
Магниевый анод для водонагревателя — полезная вещь, которая позволяет избежать полной поломки бойлерной установки. Что он собой представляет, каков принцип его работы, для чего нужен анод в бойлере? Об этом далее.
Читайте в статье
Назначение магниевого анода для водонагревателя
Когда работает водонагреватель, в воде происходят химические реакции. Благодаря катодной защите, все посторонние вещества оседают на пассивном аноде. Для этого и требуется водонагревателю магниевый анод. Он способствует:
- защите бака и всех его деталей от коррозии;
- препятствию возникновения накипи на стенках нагревательного элемента;
- снижению жесткости воды.
Когда магниевый электрод долго работает, он постепенно разрушается. При этом уровень химических элементов в составе воды не уменьшается. Это говорит о том, что применять его абсолютно безопасно. По этой причине необходимо регулярно заменять эту деталь в бойлере. Для проведения такой процедуры реже, нужно следить за тем, какое качество воды. Важно отметить, что чем чаще человек использует бойлер, тем быстрее выходит из строя анод.
Важно! Возможно эксплуатировать водонагреватель без этого элемента. Тогда бойлер быстро поломается. Кстати, приобретая новую деталь, необходимо обращать на ее качество. Электрод с дешевым магнием быстро выходит из строя. Во время его использования вода становится по запаху сероводородной.
Что это такое
Магниевым анодом является круглый стержень из стали, на который нанесен слой магния около 10 миллиметров толщиной. Закрепляется электрод на резьбовое соединение к низу корпуса бака около нагревательного оборудования.
В некоторых бойлерах закрепляются они наверху бака. По длине анод для бойлера бывает от 14 до 66 сантиметров. Помимо магния, чтобы его изготовить, используется титан с цинком и активными электродами, которые подключены к электрической сети.
Из-за своих электрохимических свойств и небольшой цены, анод для водонагревателя завоевал огромную популярность. Кроме того, это устройство служит своеобразным защитником металлических деталей бака от воздуха и карбоната калия, которые появляются при нагреве.
Интересные плюсы различных производителей
Производители магниевых электродов стараются усовершенствовать линейку своей продукции.
К примеру, компания Атлантик проводила эксперименты с товарами. Ставила аноды на разные бойлеры и смотрела, как они продлевают срок их эксплуатации. В результате, был сделан вывод о том, что в два раза увеличивался срок работы бака оборудования.
«Горение»
Компания Горения также проводила эксперименты. Она ставила на старые водонагреватели современные виды анодов. В результате выявила тот факт, что электроды положительно влияли на оборудование. Коэффициент полезного действия его увеличивался. В итоге, вода быстрее нагревалась.
Thermex
Фирма Термекс сегодня выпускает приборы, отличающиеся большим сроком работы, поскольку они покрыты стеклокерамикой. Агрегаты не бояться плохой воды. В результате, они крайне редко ломаются по причине жесткости воды и накипи.
Принцип работы
Работает электрод очень просто. Магний выступает двухвалентным металлом. Обладая повышенной активностью, атомы солей вступают с ним во взаимодействие. Поэтому магний притягивает к себе соль, железо и кислород. При этом резко понижается уровень образования карбоната кальция на стенках бака, а из магния образуется угольная кислота.
Обратите внимание! Кислота позволяет сделать накипь более рыхлой. Ее легко можно убрать при чистке устройство. Так, не случается коррозия бака. Это функция электрода называется протекторной защитой.
Другие примеры
Аноды делятся на виды из-за покрытия. Бывает магниевое, титановое, алюминиевое и цинковое покрытие. Далее даны описания только трех разновидностей, поскольку алюминиевые устройства не годятся для работы в бойлере. Они придает воде сероводород.
Титановый
Титановый анод является измерительным и питающим электродом. Ток подается с помощью источника напряжения, который расположен снаружи, и осуществляется регуляция его с помощью внешнего электроуправления. Спустя некоторое время ток подается с помощью источника напряжения, которое располагается снаружи, и регулируется он тоже с помощью внешнего электрического управления.
Спустя некоторое время ток перестает подаваться и тогда титановый анод начинает анализировать состояние внутреннего корпуса. Он занимается выявлением разновидности нарушения за представленное время и тогда с большой точностью регулируется возможная сила подачи, для того чтобы восстанавливались разрушения.
Анод, имеющий титановое покрытие, не подвергается процессу разрушения, по этой причине совсем ему не нужна замена. Он может работать на протяжении всего срока эксплуатации данной конструкции. Наибольший спрос идет на нагревательные устройства на 50 литров жидкости, которые дополнены подобным анодом. Они не только являются компактными, но и удобными в применении.
Дополнительная информация! Для того чтобы узнать является устройство титановым или нет, можно по магниту. Этот материал обладает слабым магнитным полем, поэтому намагнитить его нельзя.
Алюминиевый
Это магниевый анод, покрытый алюминием. Это обычный стержень в виде прута, внутри которого представлена стальной вид шпильки с резьбой. Сами шпильки бывают с разными диаметрами и с разной длиной. Необходимо на это обратить внимание при приобретении нового устройства, поскольку от размера будет зависеть тот факт, что он может не влезть в дырку бака. Но имеются некоторые конструкции, где возможно поставить сразу несколько анодов. В котлах напольного типа, работающего на газу или электричестве, используются они лишь на баке вверху.
Анодный алюминиевый стержень обладает очень большим размером. Длиной он занимает метр. По этой причине его заменить будет сложно там, где низкие потолки. Поскольку водонагреватель обладает двухметровой высотой, плюс в него нужно поставить еще и прут. Для подобных задач стали выпускаться различные многосекционные виды защитных магниевых анодов. Поскольку развивается промышленная сфера каждый день, то постоянно появляются новинки в виде пластиковых гибких анодов.
Стоит отметить, что что многосекционные защитные устройство выполнены из трубок пластика, которые имеют микропоры. Внутри них засыпаются магниевые гранулы. Преимущество подобной новинки это тот факт, что внутри не имеется ни единых осадков. Кроме того, магний можно прибавлять внутрь трубки, по мере того, как он вырабатывается. Магниевый порошок продается отдельно.
Обратите внимание! Высококачественный водонагреватель из алюминия не нуждается в дополнении. Однако при этом он очень много стоит. Обычный котел, который дополнен анодом, стоит дешево. При этом по функциональности он такой же.
Средний срок службы
Большинство водонагревателей не оснащены сменяемой системой. В них не предусматривается какая-то оповестительная система о том, что нужно заменить анод. Для проверки состояния водонагревателя, следует вначале сделать демонтаж бака, затем выкручивание анода и осмотр его внешнего вида. Если остаток магния меньше 20%, то необходима его замена. Отработавший себя электрод выглядит сморщенным. Для отсутствия разборки водонагревателя, рекомендуется делать записи о замене электрода. По истечении года необходима замена устройства вновь.
Замена
Замену магниевого анода необходима только после того, как будет осмотрен электроводонагреватель. Он нуждается в чистке при отсутствии включения, возрастании времени на подогрев воды и появлении шипения при водном нагреве. Если очистка происходит нечастым образом, то на подогрев жидкостей будет уходить больше электричества. На ТЭНе появится накипь, что потом приведет к тому, что появятся сложности во время разбора водонагревателя. Если ТЭН не работает, потребуется смена анода. Он находится около ТЭНа.
Если первый не разрушился, то вместо него может быть небольшой штырь. В данной ситуации необходим демонтаж анодных остатков. После этого нужна постановка чистого бака и нового устройства. Далее требуется сборка электронагревателя в исходное положении. Сборка происходит обратным образом. Важно обратить внимание на то, чтобы прокладка бака была в целости и электрические компоненты были тщательно изолированы.
Делать очистку водонагревателя и заменять анод несложно. Если подойти к этой работе со всей ответственностью, то подобную процедуру можно выполнить собственноручно, не прибегая к помощи мастеров.
Советы
Есть ряд советов, которые помогут улучшить работу бойлера и при этом не допустить поломки всего оборудования.
Проверка на слух работу аппарата
Эта процедура гарантирует продление срока работы нагревательного механизма. Если при заборе воды слышится характерное шипение, значит, на баке появилась накипь или образовался затор из солевых отложений. По этой причине необходима быстрая и качественная чистка бойлера, без повреждения его эмалированной поверхности.
Заглядывать внутрь бойлера
Смотреть внутрь бака бойлера нужно обязательно, желательно раз в пол года.
Обязательно необходима постановка водяных фильтров для снижения концентрации различных солевых примесей, которые оседают на части деталей. Важно! Заглядывая внутрь бойлера, следует рассматривать то, как выглядит анод. Если он уже наполовину изношен, значит, через некоторое время необходимо провести его замену.
Не допускать работу бойлера без анода
Бойлер без очистительного устройства долго не прослужит. Поэтому обязательно его нужно установить перед запуском водонагревателя, во избежание появления разных отложений на корпусе ТЭНа. Ни при каких обстоятельствах не стоит допускать работу бойлера без этого оборудования. В противном случае, придется покупать новый водонагреватель.
Регулярная чистка бойлера
Благодаря регулярной чистке бойлера будет обеспечена его длительная работа. Из-за частого использования нагревателя, образуется накипь, поэтому чистить его внутреннюю поверхность нужно раз в год.
Еще лучше делать это раз в полгода. Следует запомнить, что хоть нержавеющая сталь с эмалированной поверхностью котла — это достаточно стойкий материал, препятствующий образованию накипи, но все равно, через некоторое время должны появиться сгустки солей и отложения. Защитить оборудование можно только на полтора года.
Отзывы пользователей
Алла, Коломна: «Купили котел аристон без магниевого анода. Не знали, зачем он нужен и не стали переплачивать за него в магазине. Потом пожалели об этом. Знакомые нам рассказали, что через полгода наш накопительный тен уже не будет работоспособным. Поэтому срочно побежали покупать и устанавливать. Самое интересное, что после замены изменился вкус воды. Она стала похожа на ту, которую можно встретить в родниках. Очень здорово. Всем рекомендую».
Леонид, Астрахань: «Сразу пожалел после покупки водонагревателя электролюкс о том, что не взял предохранительный стержень с магнием. Буквально через полгода у меня котел просто почернел от налета соли и других отложений. Вызвал мастеров, они сказали, что это лечится, но поверхность эмали можно повредить. Посоветовали избавиться от такого котла, что я и сделал. Потом исправился, взял уже с анодом. Небо и земля. Каждые полгода смотрю, чищу котел, и нет уже такого эффекта, как было раньше. Правда, стержень приходится менять часто, видимо у нас в доме такая плохая вода течет».
Дмитрий, Волгоград: «Хочу всем порекомендовать обязательно купить в дом магниевый стержень. Это устройство, которое позволяет не выкидывать новый котел и постоянно его не чистить».
Дополнительная информация! В целом, магниевый анод — необходимая деталь в каждом двухконтурном котле или водонагревателе. Это небольшой стержень, защищающий его внутреннюю поверхность от солевых и других отложений. Благодаря ему срок службы котла продлевается в два раза. Однако, стоит помнить о том, что как и все детали, необходима частая смена устройства.
Для чего нужен магниевый анод для бойлера. Сравнение с титановым и алюминиевым
Собственники бойлеров для нагрева воды достаточно часто встречают информацию о магниевом аноде, но, как правило, лишь немногие знают о том, как выглядит анод для бойлера, и какую роль он выполняет.
Если говорить кратко, то можно отметить, что первостепенной задачей электрода из магния считается антикоррозионная защита внутренних поверхностей бака.
Демонтированный анод. Источник фото: tehnika.expert
СодержаниеПоказать
Назначение магниевого анода для водонагревателя
Анод осуществляет в подогревателе одновременно две функции. Первая — это защита бойлера и основных его узлов от коррозионного воздействия водяного теплоносителя. Вторая — это косвенная защита от накипеобразования, поскольку он разрыхляет накипь.
На поверхности греющего элемента откладываются соли жесткости: кальция и карбонаты. Магниевый анод не в состоянии остановить процесс накипеобразования, но делает прочностные кальциевые отложения мягкими, помогая таким образом решить проблему очистки.
Принцип работы
В водонагревателе, который не оборудован анодной защитой проявляется эффект, известный еще с 18 века – гальваническая пара. Стальной корпус внутренней емкости устройства начинает разрушаться, поскольку обладает большим электрохимическим потенциалом.
При размещении магниевого анода, он забирает на себя все окислительные реакции, поскольку обладает наименьшим потенциалом. Вот для чего нужен магниевый анод.
Когда он новый, то это стержень сероватого цвета с шершавым покрытием. Через незначительное время эксплуатации бойлера, поверхность данного электрода уменьшается в размере и имеет глубокие коррозионные повреждения.
Напротив стенки водонагревателя остаются в идеальном состоянии, поскольку магниевый электрод полностью нейтрализовал коррозионные процессы на его поверхности.
Типы анодов
Защита магниевым анодом — это электрохимический метод. Он состоит в том, что к защищаемой емкости подсоединяется анод. Одновременно поверхность металла делается эквипотенциальной и на её площадях проходит исключительно катодный процесс. Вызывающий коррозию анодный процесс, переходит на магниевый анод.
Магниевый
Магниевый анод для бойлера, выполняется из обычного стержня с нанесенной резьбой. На нем устроен металлический валик из серебристого металла. В ходе использования, магниевый анод подвержен медленному растворению, до полного исчезновения.
В это время прекращается процесс катодной защиты, и стальная емкость опять подвергается коррозии. Производители популярных марок водонагревателей рекомендуют выполнять замену анода каждые 1.5 года, а в особых ситуациях, каждые 15 месяцев.
Анод из магния. Источник фото: santeh.ks.ua
Аноды выпускаются с разными размерами по длине и диаметрам поперечного сечения. На это нужно обращать внимание при приобретении нового защитного электрода, для того чтобы он мог подойти для нужной геометрии бака.
В последнее время выпускаются водонагревательные аппараты, в которых устанавливают два анода. В напольных нагревательных аппаратах, они размещаются сверху, а в настенных — снизу.
Титановый
Современные водонагревательные установки оснащаются титановым анодом, который служит особой антикоррозионной защитой поверхностей внутреннего бака. Срок службы, такого электрода зависит от качества воды и составляет до 7 лет.
Титановый анод выпускается с индивидуальным ИП и может использоваться с баками до 300 л. Для стабильной защиты на протяжении 24 часов он подключается непосредственно в розетку, при этом потребление электроэнергии на собственные нужды анода очень низкое.
Постоянный ток, необходимый для защитной функции устанавливается внешним регулятором. Титановый стержень функционирует, как питающий и измерительный электрод.
Старый и новый титановый
Когда на непродолжительное время выключается подвод тока. Анод измеряет разность потенциалов, которая рабочей программой сравнивается с изначально заданным потенциалом.
По полученным результатам устанавливается защитная сила тока. При эксплуатации, такой анод не разрушается и поэтому не нуждается в замене на протяжении всего периода эксплуатации бойлера.
Алюминиевый
Это еще один вариант защитного электрода, покрытый алюминиевым напылением. Он также выполнен в виде обыкновенного прутка с резьбой.
При подогреве воды, расширяется металл, сплав корпуса удлиняется, утрачивая свои характеристики. На поверхности бака образуются микротрещинки. После чего кислород, находящийся в воде начинает окислять металл, вызывая необратимые коррозионные процессы.
Стальной корпус и электрический нагревательный элемент создают гальваническую пару, при этом корпус становится анодом. Для того, чтобы он не разрушался под воздействием воды, изготовители разместили около ТЭНа сплав, в состав которого входит алюминий.
Он берет на себя роль анода — в результате чего весь агрессивный кислород расходуется на его окисление, а емкость остается целой. Алюминиевый анод не дает окисляться элементам бойлера, но он имеет весьма утонченную конструкцию и легко повреждается от механического удара.
Почему именно магний
Этот вопрос волнует многих людей. Тайна состоит в электрохимическом потенциале. У данного элемента, он весьма низкий. Вместе с этим, цена этого металла дает возможность применять его в промышленных объемах, при этом, не завышая цену на бойлер.
Использовать его, как расходный материал намного выгоднее, чем жертвовать емкостью. Универсальность определенных разновидностей современных электродов дает возможность ставить их на агрегаты разных модификаций, например, Аристон, Электролюкс и иных востребованных моделей. Аналогично они подходят для электроводонагревателя Термекс российской сборки и для бойлеров косвенного нагрева.
Как определить подлежит ли деталь замене
В процессе эксплуатации водонагревателя можно зрительно и на слух установить, что наступило время замены установленного магниевого анода.
Нужно следить за своевременной заменой. Источник фото: domikelectrica.ru
Это можно выполнить по таким показателям:
- Водонагреватель начал продолжительнее греться.
- Устройство почасту выключается и включается снова.
- Выходящая из смесителя нагретая вода сделалась мутной и имеет неприятный запах.
- В процессе нагрева водонагревателя хорошо слышен шум.
В случае, когда существует хотя бы один из отмеченных выше показателей, необходимо заменять магниевый анод. Тем более, что большинство из перечисленных признаков, говорят о том, что ТЭН покрыт накипью и ему также требуется очистка. Произвести ее можно вместе со сменой анода.
Как увеличить срок службы
Для того чтобы увеличить срок службы анода, придерживаются следующих простых правил:
- В обязательном порядке надо установить водяные фильтрующие устройства, которые значительно снижают скопление в воде различных включений, оседающих на элементах и вызывающих коррозию.
- Периодически необходимо открывать крышку корпуса, для того, чтобы диагностировать внешний вид анода. В случае, если он наполовину разрушился, необходимо предусмотреть замену.
- В случае когда снят старый анод, пользоваться бойлером нельзя.Покупка нового анода обходится дешевле, чем приобретение нового водонагревателя.
- Повышенная мощность нагрева при эксплуатации ведет к скорому появлению накипи. В связи с этим положено один раз в год осуществлять очистку емкости.
Таким образом, можно подвести итог, что в настоящее время магниевый анод считается единственной надежной антикоррозионной пассивной защитой бака. При несвоевременной замене магниевого анода период эксплуатации водонагревателя резко снижается.
Аноды общая характеристика — Справочник химика 21
Общая характеристика металлов. Положение металлов в периодической системе. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Металлы и сплавы в технике. Основные способы получения металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Коррозия металлов. Методы защиты от коррозии. Электролиз расплавов и водных растворов солей. Процессы, протекающие у катода и анода. [c.8]Такие топлива, как водород, углеводороды и окись углерода, подвергаются каталитическому окислению на аноде теми же металлами, и природа их активности необычайно сходна с рассмотренной выше. Поэтому сравнение поведения водорода с поведением углеродсодержащих топлив на электродах имеет важное значение при оценке и выяснении сравнительной реакционной способности катализаторов. Кислородный электрод также учитывается при таком сравнении, так как реакционная способность на катоде влияет на общую характеристику элемента. [c.379]
Характеристика анодов. Характеристика пластинчатых анодов общего назначения для основных видов покрытий приведена в табл. 19.
Принципиальным источником трудностей явились аноды и уже в последней стадии конструирования — ванны когда проблемы коррозии и состава электролита были уже реш,ены, условия работы, долговечность ванны и общая ее характеристика почти исключительно зависела от анодного материала. [c.226]
В пористом платиновом аноде, полученном металлокерамическим способом из частиц Pt средним размером 15 мкм, 90% общего тока приходится на наружный слой, толщина которого при увеличении плотности тока снижается до доли миллиметра [191]. Аиоды, полученные нанесением Pt на основу из пористого титана, по электрохимическим характеристикам аналогичны пористым платиновым
Автором настоящей статьи в 1960 г. [23] была предложена методика расчета зависимости интенсивности спектральной линии от состава, основанная на учете глубины проникновения электронов в анод, поглощения характеристического излучения и флуоресцентного селективного возбуждения. Для характеристики этих процессов были использованы экспериментальные данные, полученные при анализе эталонных образцов. В дальнейшем в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР эта методика была развита, уточнены общие для всех систем исходные параметры для учета поглощения в образце и селективного возбуждения, принят во внимание эффект зависимости числа отраженных электронов от материала анода. В общем виде зависимость интенсивности рентгеновской линии от концентрации имеет вид
Усилитель напряжения имеет девять каскадов. Для улучшения его частотной характеристики в схему включены двойные Т-образ-ные фильтры. Усилитель мощности собран на двух двойных триодах, аноды которых присоединены к противоположным концам вторичной обмотки трансформатора, причем средняя точка этой обмотки соединяется через управляющую обмотку реверсивного электродвигателя с заземленными катодами триодов. Усилитель мощности работает, таким образом, как двухполупериодный выпрямитель, в результате чего по общей анодной нагрузке обоих периодов (управляющей обмотке электродвигателя) проходит пульсирующий ток с частотой 100 гц. На сетевую обмотку электродвигателя
При изменении полярности электродов общая картина остается без изменений, однако кривая вольт-амперной характеристики круто возрастает уже при малых напряжениях каждой величине напряжения соответствует большая сила тока, чем в случае вольфрамового анода. Фаза холодного свечения в этом случае почти отсутствует, и с появлением искрового разряда процесс становится неустойчивым. [c.40]
Электрокрекинг углеводородов осуществляется в реакторе постоянного тока мощностью 8200 кет (рис. IV-8). Стальной реактор состоит из верхнего колоколообразного катода 1 диаметром 150 мм, нижнего трубчатого анода 5 длиной 1500 мм и диаметром 100 мм, вихревой камеры 3 между электродами и фарфорового изолятора 2, отделяющего катод от электрически соединенных вместе и заземленных вихревой камеры и анода. Сбоку на вихревой камере имеется вспомогательный пусковой электрод 6. При пуске реактора вспомогательный электрод пневматическим устройством накоротко замыкается с катодом и затем отводится в крайнее нижнее положение. При этом возникает электрическая дуга, которая как бы оттягивается от катода и вихревым потоком газа увлекается в анодное пространство. Напряжение дуги 7000 в, сила тока 1150 а, os ф = 0,7ч-0,75. Общая длина свободно висящей дуги устанавливается около 1000 мм (соответственно ее электрическим характеристикам). Электроды охлаждаются водой через специальные рубашки. Все части реактора изготавливаются из стали.
Отыскание аналитической зависимости напряжения элемента от плотности тока не всегда возможно из-за трудностей определения параметров электродов и констант. Поэтому обычно строят экспериментальную вольт-амперную кривую (рис. 4). Вольт-амперная кривая является важной характеристикой ТЭ, так как позволяет определять напряжение при любом токе, выяснить влияние тех или иных факторов на работу ТЭ и сравнивать ТЭ друг с другом. Вместе с тем, для управления работой ТЭ важно знать не только общее изменение напряжения, но и основную причину падения напряжения на том или ином участке кривых. Это достигается применением различных методов исследования процессов в ТЭ снятием поляризационных кривых катода и анода, определением доли омических потерь путем использования моста переменного тока, разделением концентрационных и омических потерь, например, по анализу кривой спада потенциала после включения и отключения тока и др. В первом приближении характер лимитирующих процессов на том или ином участке вольт-амперной кривой можно оценить путем дифференцирования последней. В самом деле, взяв производную напряжения из (45а) по плотности тока, получим
На рисунке 132 приведена электрическая схема метода зондовых характеристик. Прибор. 4 показывает величину тока на зонд, прибор V — потенциал /з зонда по отношению к какой-либо определённой точке в разрядной цепи, например по отношению к катоду или к аноду разрядного промежутка. При помощи батареи, замкнутой на реостат, и его подвижного контакта можно изменять по желанию потенциал зонда [/з. Общий ход получающейся таким образом характеристики представлен на рисунке 133.
Приводим на рисунке 217 характеристики тока на зонд для одного типичного частного случая, разобранного Ленгмюром. Три отдельные ветви кривой на этом чертеже соответствуют трём различным масштабам по оси ординат (ток на зонд), находящимся между собой в отношении 0,01 0,1 1. Пунктирные линии MA и М А соответствуют
Анодные заземлители: материалы, свойства и использование при электрохимической защите
Катодная электрохимическая защита — эффективный способ антикоррозионной борьбы на нефтегазопромысловых объектах. Надежность таких установок обеспечивается особенностями конструкции и материалом изготовления анодов. Так как анодные заземлители (АЗ) невозможно осмотреть и отремонтировать, они должны отличаться высокой прочностью. Организовать беспрерывное функционирование систем катодной защиты способны только АЗ, имеющие особые характеристики, основные из которых:- высокая электрохимическая устойчивость при анодной поляризации;
- высокая электропроводность;
- химическая стойкость к воздействию продуктов электролиза среды;
- сочетание достаточной прочности и пластичности;
- качество продукции;
- технологичность производства.
- растворимые;
- нерастворимые;
- малорастворимые.
Виды материалов для анодных заземлителей
Железо
Сплавы на основе железа относятся к растворимым материалам для АЗ. Анодное растворение железа проходит на скорости около 10 кг/(А • год). Такая высокая скорость растворения анодов — существенный минус, который не позволяет широко использовать сплавы на основе железа для системы катодной защиты. Кроме того, растворимые материалы имеют немало других отрицательных факторов. Например, при применении подобных АЗ грунтовые воды сильно загрязняются ионами железа. А из-за неэлектропроводности продуктов растворения такие аноды быстро выходят из строя.Графит
Графит относится к малорастворимым материалам. Анодные заземлители из графита имеют более продолжительный срок службы. Однако среди других малорастворимых материалов (графитсодержащих, ферросилида и магнетита) графит имеет наибольшую скорость анодного растворения — до 1 кг/(А • год). Графитовые аноды используются в электрохимической промышленности с давних пор и нашли применение в системах катодной защиты. Графит — стабильная модификация углерода, под действием электрохимического процесса он превращается в двуокись углерода. В том случае, если весь накладываемый на графитовый анод ток при катодной защите будет образовывать углекислый газ, такой анод начнет разрушаться со скоростью 1 кг/(А • год). Одна из причин, почему графит разрушается, заключается в выделении кислорода на его поверхности. Но при высокой концентрации хлора в грунтовых электролитах процесс разрушения графита под воздействием кислорода замедляется, поскольку хлор выделяется намного быстрее кислорода. Поэтому графитовые АЗ демонстрируют хорошие показатели в морской воде и прочих средах, содержащих хлор. Материалы, содержащие графит, также имеют ряд недостатков:- высокое продольное сопротивление графита;
- отсутствие стойкости к влажности грунта;
- подверженность так называемому холодному горению;
- невысокая рабочая плотность тока.
Полимеры
Чтобы получить композицию полимерного электрода, производят пластификацию каучукоосновного связующего, а также вводят в смесь пластификатор и наполнитель, содержащий углерод. Полимерные аноды привлекательны с точки зрения стоимости, но имеют ряд существенных недостатков. Главный минус такой композиции в том, что электроды на основе подобных полимеров характеризуются высоким электрическим сопротивлением и низкими показателями максимально допустимого анодного тока. При повышении анодного тока электрод разогревается и на границе раздела фаз токоввод-полимерная электропроводная композиция образуется высокоомная оксидная пленка. В результате работа заземлителя полностью блокируется. Контактный узел электрода на основе полимеров по причине особенностей технологии производства невозможно выполнить при экструзии. Узел устанавливают в электрод, когда последний уже готов. Отсюда и недостатки:- невысокая механическая надежность;
- увеличенное переходное сопротивление контактного узла.
Ферросилид
Ферросилид — сплав железа с кремнием. Для анодов его используют при обычных плотностях тока с малыми потерями металла. Потери ферросилида варьируются в диапазоне 0,08-0,5 кг/(А • год). Устойчивость этого сплава против электрохимического разрушения объясняется тем, что на его поверхности образуется проводящая, сцепляющаяся пленка диоксида кремния. Пленка образуется в результате соединения ионов кремния с кислородом. Со временем она покрывает всю поверхность АЗ и не дает ионам железа выйти, за счет чего препятствует растворению анода. Поскольку процессы, протекающие на анодном заземлении, осуществляются с участием электронов, скорость их протекания зависит от величины стекающего, т.е. защитного тока. Железокремнистые анодные заземлители в условиях преимущественного выделения кислорода на аноде работают лучше, чем графитовые. Применение ферросилида в разных грунтах продемонстрировало его высокую эффективность как материала изготовления точечных заземлителей: как поверхностных, так и глубинных.Магнетит
Магнетит — перспективный материал для изготовления анодных заземлителей. Представляет собой сплав на основе оксидов железа. Магнетитовые изделия производят путем отливок при высокой температуре с использованием специальных добавок. Литой электрод получается гладким, плотным и твердым, напоминая стекло. Скорость растворения магнетита — 0,02 кг/(А•год). Анодное растворение магнетита проходит по такому же принципу, как у ферросилида, но есть несколько отличий. Магнетит обладает большей допустимостью плотности тока, поэтому подходит для широкого применения в различных грунтах и морской воде. Но у него как у материала для анодных заземлителей есть существенные недостатки: сложный технологический процесс и высокая стоимость конечных изделий.Платина и платинированные металлы
Современный опыт катодной защиты включает использование в качестве материала анодных заземлителей платинированного титана. Такие аноды имеют трубчатую форму и сердечник из меди. Их диаметр составляет от 3 до 25,6 мм. Изделия покрыты платиновым слоем толщиной 20 мкм. У платинированного титана как анода есть не только преимущества, но и недостатки: хрупкость, ломкость, высокая цена. Скорость растворения металла находится на уровне 0,08-0,15 кг/(А•год). Аноды на основе покрытого платиной тантала целесообразно применять в условиях высокого рабочего напряжения в системах катодной з ащиты, в которых возможна авторегулировка потенциала. Поскольку пластина отличается высокой химической стойкостью, платинированные аноды допустимо использовать при плотности анодного тока в пределах 2000-3000 А/м2. Что касается применения чистой платины, то такая возможность ограничивается дефицитностью и высокой стоимостью металла. По этим причинам платину используют только в двух видах: как тонкослойное покрытие на подложке из подверженных пассивации металлов тантала, титана, ниобия или в виде сетки (проволоки), укрепленной в диэлектрической основе. В процессе продолжительных испытаний при плотностях тока в пределах 4,4-40 А/м2 сплавов титана и никеля для анодов в системах катодной защиты было выявлено, что расход материала составляет 1-10 г/(А • год). Такие результаты были бы впечатляющими, не будь процесса образования питтингов. Если на поверхности анода выделяется кислород или хлор, скорость саморастворения анода возрастает из-за подкисления слоя при электроде пропорционально плотности тока. С учетом этого литые аноды из титана с никелем нельзя признать надежными в плане обеспечения работы катодной защиты.Вывод
Проектируя системы электрохимзащиты, нужно учитывать все плюсы и минусы материалов заземлителей. Лишь правильное понимание протекающих на АЗ процессов позволяет проектировщикам ЭХЗ грамотно подобрать анодный заземлитель в соответствии со свойствами материала и среды, в которой он будет работать в дальнейшем, а также дать верный прогноз по поводу периода эксплуатации.Анод Википедия
Ано́д (др.-греч. ἄνοδος — движение вверх) — электрод некоторого прибора, в который втекает электрический ток (в его конвенциональном понимании как поток положительных зарядов), в противоположность катоду из которого он вытекает.
Анод в электрохимии[ | ]
При процессах электролиза (получение элементов из солевых растворов и расплавов под действием постоянного электрического тока), анод — электрически положительный полюс, на нём происходят окислительно-восстановительные реакции (окисление), результатом которых, в определённых условиях, может быть разрушение (растворение) анода, что используется, к примеру, при электрорафинировании металлов.
Аноды — множественное число слова «анод»; эта форма применяется преимущественно в металлургии, где применяются аноды для гальваники, используемые для нанесения на поверхность изделия слоя металла электрохимическим способом, либо для электрорафинирования, где металл с примесями растворяется на аноде и осаждается в очищенном виде на катоде. Основное распространение получили аноды из цинка (бывают сферические, литые и катаные, чаще используются последние), никеля, меди (среди которых отдельно выделяют медно-фосфористые, марки АМФ), кадмия (применение которых сокращается из-за экологической вредности), бронзы, олова (применяются при производстве печатных плат в радиоэлектронной промышленности), сплава свинца и сурьмы, серебра, золота и платины. Аноды из недрагоценных металлов применяются для повышения коррозионной стойкости, повышения эстетических свойств предметов и др. целей. Аноды из драгоценных металлов применяются гальваническим производством для повышения электропроводности изделий и др.
Кроме принудительной организации полезных электрохимических процессов, аноды применяются и для защиты от последствий нежелательных, побочных электрохимических процессов.
Анод в в
определение, принцип работы и обзор
Вы, вероятно, слышали термин «анод», когда говорили о батарее. В этом уроке мы определим, что такое анод, как он функционирует как часть системы, и несколько простых способов вспомнить, что такое анод.
Определение
Анод является частью компонента, который составляет электрическую цепь. Итак, давайте начнем с некоторых основ электрической цепи, чтобы мы могли по-настоящему понять, что такое анод и как он вписывается в общую картину.
Очень просто, электрическая цепь — это система, в которой электрический ток, который определяется как поток электрического заряда, протекает через проводник. Проводник обычно является чем-то простым, например, медным проводом, но может быть и более сложным, например, жидким или газообразным раствором, который называется электролитом.
Но что вызывает электрический ток? Если бы я подключил конец провода к концу в петле, электроны текли бы через провод?
Ответ — нет, и причина в том, что, имея только проводник, у нас нет ничего, что заставляет электрический заряд течь. Итак, как нам заставить электрический заряд течь? Мы делаем это, добавляя в схему компонент, который обеспечивает то, что называется электрическим потенциалом.
Электрический потенциал — это упрощенный способ описания потенциальной энергии, которую электрическая частица имеет благодаря своему расположению. Чтобы действительно понять этот принцип, мы можем провести аналогию с гравитацией.
Давайте подумаем о гравитации очень просто как об энергетическом поле. Находясь рядом с Землей, объекты с массой, включая нас самих, испытывают воздействие этого гравитационного энергетического поля каждый день. Мы потянулись к Земле. У нас есть способ количественного определения этих эффектов путем расчета энергии, необходимой для достижения определенных физических мест в гравитационном поле, и это уравнение для потенциальной энергии ( PE ), которое:
PE = m * g * h (Уравнение 1)
где m — масса объекта, g — ускорение силы тяжести объекта, а h — высота объекта.
Итак, что говорит нам это уравнение? Это говорит нам о том, что если мы с нашей массой ( m ) находимся на определенной высоте ( h ), у нас будет определенное количество потенциальной энергии ( PE ). Другой способ думать об этом заключается в том, что если вы хотите поднять свою массу на определенную высоту, что-то должно обеспечить необходимое количество энергии, чтобы вы туда попали. Думайте об этом как о восхождении на гору — если вы находитесь на вершине, вы вкладываете много энергии, чтобы добраться туда, потому что вы боролись с гравитационным полем Земли все время!
Электрический потенциал очень похож на гравитационный потенциал. Он описывает количество энергии, которое частица имеет в зависимости от ее местоположения. Это способ количественно определить, сколько энергии было дано частице, чтобы заставить ее двигаться против электрического поля. В случае нашей электрической цепи это поле является полем, созданным отталкиванием электрической частицы к другим подобным частицам. Итак, как и в ситуации с альпинизмом, мы описываем частицу, которая пробилась сквозь электрическое поле, чтобы добраться туда, где она есть!
Как аноды вписываются в электрическую цепь
Какое отношение это имеет к аноду? Анод — это одна часть устройства в электрической цепи, в которой электроны накапливаются и уходят через проводник.
Давайте поговорим об очень конкретном примере, с которым мы все, вероятно, знакомы — о батарее.
Батарея работает за счет размещения электролитического раствора и двух проводников на каждом конце, как показано на рисунке 1 ниже. Для наших целей мы скажем, что нижний конец — это анод, а верхний конец — это противоположность анода, которую мы называем катодом.
Химическая реакция внутри батареи приводит к тому, что электроны, которые заряжены отрицательно, собираются на аноде, а протоны, которые заряжены положительно, собираются на катоде, как показано на рисунке 2 ниже:
Как видите, мы приближаемся к тому, чтобы иметь все компоненты, которые нам нужны для нашей электрической цепи. Электролит в батарее создает разность электрических потенциалов и движущую силу для протекания тока. Все, что нам нужно сделать, это подключить два конца батареи, и у нас будет поток электронов от анода к катоду, как вы видите на рисунке 3 ниже:
Теперь, когда мы настроили нашу электрическую цепь, мы можем действительно понять, что такое анод.
