Galvanická anoda
Galvanická anoda je hlavní součástí systému galvanické katodické ochrany používaného k ochraně podzemních nebo podvodních kovových konstrukcí před korozí .
Jsou vyrobeny z kovové slitiny s "aktivnějším" napětím (více záporného redukčního potenciálu / kladnějšího elektrochemického potenciálu ) než kov struktury. Rozdíl potenciálu mezi těmito dvěma kovy znamená, že galvanická anoda koroduje, takže materiál anody je spotřebován více než struktura.
Ztráta materiálu anody vede k alternativnímu názvu obětovaná anoda .
Teorie
Stručně řečeno, koroze je chemická reakce , ke které dochází elektrochemickým mechanismem ( redoxní reakce ). [1] Během koroze probíhají dvě reakce: oxidace, kdy elektrony opouštějí kov (a mají za následek skutečnou ztrátu kovu), a redukce, kdy se elektrony používají k přeměně vody nebo kyslíku na hydroxidy . [2]
Ve většině prostředí tvoří hydroxidové ionty a železnaté ionty hydroxid železnatý , který se nakonec stane dobře známou hnědou rzí: [3]
Při vzniku koroze probíhají oxidační a redukční reakce a na povrchu kovu se tvoří elektrochemické prvky, takže některé oblasti se stávají anodickými (oxidace) a některé katodickými (redukce). Elektrony proudí z oblastí anody do elektrolytu , když kov koroduje. Naopak, když elektrony proudí z elektrolytu do katodových zón, rychlost koroze klesá. [4] (Proud elektronů je v opačném směru než proud elektrického proudu ).
Jak kov pokračuje v korozi, místní potenciály na kovovém povrchu se budou měnit a oblasti anody a katody se budou měnit a pohybovat. V důsledku toho se u železných kovů vytváří obecný povlak rzi na celém povrchu, který nakonec pohltí celý kov. Jedná se spíše o zjednodušený pohled na proces koroze, protože může mít několik různých podob. [5]
Katodická ochrana funguje tak, že se vloží další kov (galvanická anoda) s mnohem větším povrchem anody, takže veškerý proud bude téct z injektované anody a chráněný kov se stane katodickým ve srovnání s anodou. To účinně zastaví oxidační reakce na kovovém povrchu a přenese je na galvanickou anodu, která bude obětována ve prospěch chráněné struktury. [6]
Aby to fungovalo, musí existovat dráha elektronů mezi anodou a kovem, který má být chráněn (např. drát nebo přímý kontakt), a také dráha iontů mezi okysličovadlem (např. voda nebo mokrá půda) a anodou a mezi oxidační činidlo a kov, který má být chráněn, čímž se vytvoří uzavřená smyčka; takže pouhé přilepení části aktivního kovu, jako je zinek, k méně aktivnímu kovu, jako je měkká ocel, na vzduchu (špatný vodič a tudíž žádný uzavřený obvod) neposkytne žádnou ochranu.
Anodové materiály
Jako galvanické anody se používají tři hlavní kovy: hořčík , hliník a zinek . Všechny jsou k dispozici ve formě bloků, tyčí, listů nebo ražené pásky. Každý materiál má své výhody a nevýhody.