Mangaandioxide Anode.

[dennisman]

De Mno2 anode hoe te maken,en wat heb je nodig:

Zoutzuur 30%
Mangaan nitraat------Dit kan simpel worden gemaakt door salpeterzuur te laten reageren met Mn carbonaat.
Salpeterzuur 38%/52%
Verfafbrander
Rvs buis of ijzer waar de brander en Ti plaat in past.
Titanium plaat,staaf ect
Spiritus

Als eerst begin je met het schuren van je Ti plaat gewoon ruw met de straaljager en als laatst nog even met de hand en met een fijn schuur papier waterproof bv.



Als je hier mee klaar bent vul je een pot waar je Ti plaat in kan en laat de bovenste paar cm van je plaat vrij,vul nu deze pot met 30%zuutzuur en zet deze in een pan met water en verwarm nu de pan.
Wat er nu gebeurt is dat de Ti ge etst wordt, en het zoutzuur kleurt hier bij violet/blauw.



Wanneer dit klaar is zal je Ti plaat donkergrijs verkleurt zijn (duurt 15min) reinig je de Ti plaat met gedestileerd water en niet meer met de handen aanraken.

Nu maak je een oplossing van Mn nitraat ongeveer 100gr per liter en een scheut spititus en een paar ml salpeterzuur.


Hang hier nu je Ti plaat een paar sec in eruit halen en even laten uitdrupelen, hang nu de plaat in de buis boven de brander en laat hem bakken voor 15 min tussen de 300 C en 500 C




Haal de plaat na 15 min er uit en veeg hem voorzichtig af met een zachte doek nu even laten afkoelen en weer dompelen in de Mn nitraat oplossing herhaal dit nu z'n 30 keer en tussen elke 10 keer even 30min door bakken en de allerlaatste coating bak je de plaat een UUR.






Nu is de anode klaar voor gebruik het is verstandig om hem eerst even een paar uur laten electrolyseren in een oplossing van NaCl en dit zal helemaal rose worden gooi dit dan weg en begin opnieuw met een fris electrolyt dit zal nu schoon blijven.

Het maximale amperage per cm2 is tussen de 50 en 100 mili amp beter is het om op 50 te blijven, deze anode kan max 40 amp aan.

En met deze anode is het beter om alleen Chloraat te maken bij een laag chlorine zal de coating weg vreten.


Veel succes Dennisman,,

Bron:Internet capecanavel.

Edited July 31, 2008 by dennisman

[Leander]

Wat gebeurt hier chemisch gezien? :blush:

[pyrobass]

Even puur theoretisch. (dit is wat ik denk dat er gebeurd heh )

Eerst heb je natuurlijk een zuur-base reactie met de Mangaancarbonaat en het salpeterzuur. De salpeterzuur en de Mn(NO3)2 oxideerd de gëestste Ti waarbij MnO2 wordt gevormt en een titaniumzout het laagje MnO2 blijft achter de plaat Ti. Waarom de MnO2 achterblijft op de plaat weet ik niet, misschien dat door de ets-reactie de plaat een andere lading krijgt waardoor de ionen zich hechten aan de plaat. Maar ook dit is maar een theorie van mij. De reacties die plaats vinden zijn vrij complecs denk ik. En waarvoor dient de spiritus die wordt toegevoegd?

Tijdens het "bakken" worden de Mn en de oxide-ionen in het metaalrooster van de Ti opgenomen waardoor een coating ontstaat die niet loslaat.

Sorrie voor mijn theoretische gezeur maar ik denk hier graag over na :P

Edited July 30, 2008 by pyrobass

[miech]

Niet helemaal. Het mangaannitraat in de vloeistoffilm op de elektrode wordt gethermolyseerd, waarbij MnO₂, stikstof en zuurstof vrijkomen. Er ontstaat slechts een kleine hoeveelheid stikstofoxiden, want de temperatuur is relatief laag. Bij het bakken vormt de mangaanoxide een soort glasachtige substantie, die bj afkoelen overgaat in een nette kristalstructuur. Doordat deze kristalstructuur bijna perfect gevormd is, is deze elektrode zo corrosiebestendig.

De spiritus dient geen ander doel dan de oppervlaktespanning verlagen. Zo krijg je een dunne vloeistoffilm, die zorgt voor een gladder oppervlak. De salpeterzuur is om een redoxreactie tussen het titanium en de mangaanionen te voorkomen. Elementair mangaan wordt dan namelijk direct teruggereageerd tot mangaannitraat, waardoor het evenwicht van de reactie kunstmatig naar links wordt gehouden.

[pyrobass]

Het mangaannitraat in de vloeistoffilm op de elektrode wordt gethermolyseerd, waarbij MnO2, stikstof en zuurstof vrijkomen.

Hoezo is er sprake van thermolyse, de themperatuur wordt toch gewoon op kamertemperatuur gehouden? Zonder de plaat Ti vindt er immers geen ontledings-reactie plaats op die temperatuur, anders zou de oplossing niet eens kunnen bestaan. Edited July 31, 2008 by pyrobass

[miech]

Hang hier nu je Ti plaat een paar sec in eruit halen en even laten uitdrupelen, hang nu de plaat in de buis boven de brander en laat hem bakken voor 15 min tussen de 300gr en 500gr.

Misschien wordt het tijd voor een brilletje .

[pyrobass]

O nu begrijp ik het: het laagje oplossing Mn nitraat ontleed pas in de 'oven' ik dacht dat dat in de oplossing bebeurde.

Anders vanmiddag maar even de winkel waarbij de naam begint met Hans :P

[Tyneman]

Ziet er zeer netjes uit Dennisman!
En ook zeker iets wat op school uit te voeren is. Nu nog een paar Ti plaatjes ergens regelen en ik kan aan het begin van het schooljaar eens wat gaan testen. Dank voor de nette en duidelijke uitleg!
Gr33tZ

[silence00wn]

Hallo iedereen.
Zou ik in plaats van een titanium plaat ook een RVS plaat kunnen gebruiken?
En zou het etsen ook kunnen met zoutzuur <10% ik mag namelijk van mijn moeder niet met hogere percentages zuren werken?

Gr tim

[dennisman]

Misschien wel ,ik heb wel een test gedaan op rvs en het blijft er wel op zitten maar ik weet niet of je het kunt etsen in zoutzuur dit heb ik niet gedaan.
En het probleem is als je rvs gebruikt en de coating beschadigt dan gaat je rvs dus op lossen in je cel iets wat met Ti niet gebeurt.

Edited September 6, 2008 by dennisman

[Leander]

RVS heeft geen zin. Het zal zoals Dennisman al aangeeft, net als ieder ander materiaal zoals lood, staal etc. langzaam aan toch afbladderen en oxideren. De praktijk in het maken en gebruik van anodes wijst toch iedere keer weer uit dat het maken van een 100,000% dekkende coating bijna onmogelijk is, en dat een stabiel substraat net zo belangrijk is als de gebruikte coating.

Edited September 7, 2008 by Leander

[Leander]

Patent CA 1083337 behandeld het coaten van een anode met een suspentie van Mn(OH)2 in een oplossing van Mn(NO3)2 en NH4NO3. Dit word geproduceert door toevoegen van ammonia aan een Mn(NO3)2 oplossing. Dit word vervolgens wat 'ingedikt' door er methylcellulose toe te voegen. Dit patent beweerd een egalere electrode met betere electrische eigenschappen te kunnen produceren. Ook is het makkelijker, omdat je de procedure niet zo vaak hoeft te herhalen tov. de thermolyse van een EtOH/H2O oplossing van Mn(NO3)2.





De tabellen geven de differentiele thermografimetrische karakteristieken van de beide methodes. Wat dit precies mag inhouden weet ik ook nog niet, maar het toont in ieder geval aan het thermolyseproces anders verloopt dan bij een MnO2 oplossing, en dat dit dus een wezenlijk andere reactie is. OOk kun je hierbij al zien dat een temperatuur van 200oC al voldoende is voor de vorming van MnO2.

EDIT: Dit principe is ook terug te vinden in US 4148131

Volgens dit onderzoek helpt doormengen van koolstofpoeder bij het vormen van een MMO anode. Mn/Co/NO3/C In verhouding 1:2:6:15 geeft al decompositie van de nitraten bij een temperatuur van 160oC, terwijl voor de zuivere nitraten 240oC nodig is. Hierbij ontstaan beter gecoordineerde kristallen.

In dit geval word dit gebruikt bij het vormen van een MMO, maar ditzelfde principe moet bij MnO2 alleen ook wel werken. Ik heb namelijk geen kobaltzouten liggen, en daarnaast is Co3O4 lang niet zo resistent als MnO2, hoewel een mengsel van beide oxides wel een betere zuurstofpotentiaal zou opleveren.

Decomposition of mixed Mn and Co nitrates supported on carbon.pdf

[dennisman]

Vaak word er ook eerst een onderlaag van Co3o4 gecoat voor een betere geleiding denk ik maar zonder werkt het ook prima.
Waarvoor dient nou eigenlijk die ammonia? en die methylcellulose is er voor om dikkere lagen te kunnen aan brengen? zou dit niet voor verontreiniginen zorgen?

Edited October 8, 2008 by dennisman

[Leander]

Vaak word er ook eerst een onderlaag van Co3O4 gecoat voor een betere geleiding denk ik maar zonder werkt het ook prima.
Waarvoor dient nou eigenlijk die ammonia? en die methylcellulose is er voor om dikkere lagen te kunnen aan brengen? zou dit niet voor verontreiniginen zorgen?

De ammonia dient puur om die ammoniumnitraat en mangaanhydroxide te vormen. Dit voeg je dus in ondermaat toe.

De methylcellulose is inderdaad verdikker, maar daarnaast zal het ook uiteindelijk verbranden, wat hetzelfde effect geeft als het doormengen van kool. Al je een oxidator in de buurt hebt in enigzins stoichiometrische verhoudingen zal alles als CO of CO2 in de lucht verdwijnen. Zelf verwacht ik ook wel dat als je de ratio's beschreven in dat onderzoek gebruikt je denk ik wel wat ongereageerde kool in je laag achterlaat. Maar aangezien dit toch niet geleid en zich vrijwel intert gedraagt zal dat weinig uitmaken. Wat je natuurlijk altijd kunt doen is beginnen met een gestelde 10% Mn(NO3)2 oplossing, en dan de zuurstofbalans die je mist opwerken door NH4NO3 op te lossen in correcte verhouding tov je C.

Ik ga zelf eens wat testen met behanglijm als verdikker. Mijn idee is om eerst 3 of 4 lagen van een paar micron MnO2 of MnO2/Co3O4 op te bakken, en daar bovenop dan een veel dikkere laag van ingedikte Mn(NO3)2 oplossing met een paar % airfloat houtskool. Maar ik moet helaas eerst nog even wachten op wat spullen. :P

[pdfbq]

@dennisman

Mangaan nitraat------Dit kan simpel worden gemaakt door salpeterzuur te laten reageren met Mn carbonaat.

Ik moet nog veel leren Hoe simpel? Salpeterzuur en Mn carbonaat voorzichtig samenvoegen? Dan zou je zeggen dat er alleen nog maar een scheut spiritus bij moet voor de oplossing, maar om Mangaan nitraat te maken uit Mangaan carbonaat zijn een paar druppels salpeterzuur waarschijk niet genoeg.

Nu maak je een oplossing van Mn nitraat ongeveer 100gr per liter en een scheut spititus en een paar ml salpeterzuur.
[plaatje]
Hang hier nu je Ti plaat een paar sec in eruit halen en even laten uitdrupelen, hang nu de plaat in de buis boven de brander en laat hem bakken voor 15 min tussen de 300 C en 500 C
[plaatje]
Haal de plaat na 15 min er uit en veeg hem voorzichtig af met een zachte doek nu even laten afkoelen en weer dompelen in de Mn nitraat oplossing herhaal dit nu z'n 30 keer en tussen elke 10 keer even 30min door bakken en de allerlaatste coating bak je de plaat een UUR.

Ik denk dat ik dit wel begrijp maar toch maar even voor de zekerheid.
Eerst: 1x dompelen en 15 min bakken.
Dan: 3x ((10 x dompelen en uitlekken) Dan: 15 min bakken)
Dan: 1x UUR bakken

vraag: Moet na het uitlekken de plaat niet drogen dus eigenlijk (10 x dompelen en uitlekken en drogen)?

[Leander]

Je laat gewoon 1 mol MnCO3 (115 gram) reageren met 1 mol salpeterzuur (63 gram). Hieraan voeg je nog wat extra salpeterzuur toe om de vorming van vreemde oxides en hydroxides te voorkomen. De spiritus is puur voor de verlaging van je oppervlaktespanning, waardoor je zult merken dat de oplossing uitvloeit tot een zeer dunne film. Uitlekken is dus, als je je oplossing goed maakt, helemaal niet nodig. Verder moet je zeker niet gaan drogen, want dan geef je je mangaannitraat de tijd om netjes uit te kristalliseren, wat een uniforme coating voorkomt.

Verder heb ik voor mijn anodes met een iets sterkere oplossing gewerkt als Dennisman, omdat dit veel sneller gaat. Als je teveel gebruikt zie je dat er een soort zwarte randjes opbakken. Deze kun je prima wegschrapen, en lekker verder bakken, dus gewoon een beetje testen. Steeds iets verdunnen tot je op de optimale concentratie zit. De optimale concentratie zit ergens tussen de 100 en 150 gr/liter.

Verder is het voor de temperatuur veel makkelijker om een oven te gebruiken dan een verfbrander. Dit komt omdat bij hogere temperaturen je oxide zich anders rangschikt, waardoor het geleidend vermogen afneemt. 250oC is al meer dan zat om je nitraat te ontleden. Met een verfbrander kan dit ook, maar dan is het veel lastiger de temperatuur te beheersen. Afbakken is gewoon wachten tot de plaat drooggedampt is, en die tijd + 5 minuten. Het maakt niet uit als er nog kleine hoeveelheden nitraat overblijven, aangezien die tijdens de verdere bakprocedures toch wel ontleden. Hiervoor is ook die laatste extra lange verhitting belangrijk.

Ik zou tussen de MnO2 coating en de PbO2 coating je anode wel enige uren onder stroom zetten. Door de thermische decomsitie blijft er altijd troep achter (dwz alles wat niet MnO2 is), en je oplossing kleurt hierdoor de eerste keer paars van de MnO4-. Als je dit eerst verwijderd houd je een zuiverdere onderlaag over.

[pdfbq]

@Leander
Veel dank voor je reply.
Sorry dat voor mij één ding toch nog steeds niet helemaal duidelijk is namelijk:
Moet je nu na elke dompeling bakken dus in totaal 32x of in totaal 5x bakken? Dat scheelt nogal en hoe goed ik ook probeer te lezen, ik haal het er niet uit (Ik denk 32x maar hoop op 5x ).
Dat van die oven is natuurlijk een super tip, dat scheelt een hoop!

[Leander]

10x dippen, 10 x bakken is wel voldoende als ondercoating. MnO2 is trouwens niet bestand tegen de condities in een perchloraat cel. Dus als je PbO2 toch poreus is heb je hier niets aan. Ik zou dit eerst maar even testen voordat je veel moeite gaat steken in anodes die wellicht niet werken.

[Sobrero]

Je laat gewoon 1 mol MnCO3 (115 gram) reageren met 1 mol salpeterzuur (63 gram). Hieraan voeg je nog wat extra salpeterzuur toe om de vorming van vreemde oxides en hydroxides te voorkomen.

Je bedoelt zeker 2 mol salpeterzuur ('t is MnCO₃ + 2 HNO₃ --> Mn(NO₃)₂ + H₂O + CO₂) ?

[Leander]

Shame on me.

Molverhouding moet inderdaad 1:2 zijn.

[pdfbq]

Ik heb nu mangaancarbonaat van een kleiwinkel (geen bron neem ik aan) er staat op 'Mangaancarbonaat'. Nu moet dit omgezet worden naar mangaannitraat. Klein beetje van mijn salpeterzuur 53% (1 a 2 ml) genomen en daarbij wat mangaancarbonaat gedaan (+- 1/2 gram) Begon te bruisen, lijkt me goed teken (CO₂). Ik hou een donkerbruine vaste stof over. Heb water erbij gedaan en nacht laten staan. Bruine (dacht ik) Mn(NO₃)₂ ligt op bodem. Heldere deel afgegoten en wat over was gefilterd. Maar het is/lijkt me geen Mn(NO₃)₂ want het lost (bijna?) niet op in water.



Is mijn salpeterzuur te zwak? Ontleed het al naar MnO₂ (omdat het zo'n klein beetje is)? Is het wél goed maar zie ik niet dat het opgelost is? anders?

Edited November 20, 2009 by pdfbq

[pyrobass]

Hmm vreemd, aangezien mangaannitraat een goed oplosbaar zout is (alle nitraten zijn dat).

Maar ik lees dat je maar 2 of 1 ml HNO3 opl had gebruikt, als je 53% gebruikt heb je een dikke overmaat mangaannitraat en een heel klein beetje water dus dan gaat dat alsnog niet oplossen (mangaannitraat is bruin van kleur). Of je hebt een overmaat MnCO3 genomen waardoor er een één of ander complex is gevormt. Op kamertemperatuur mag het zout niet ontleden, tenminste niet in zulke grote hoeveelheden, ontleden gebeurt pas bij hoge temperaturen, daarom moet je het ook bakken. Ik zou om te testen een spatelpunt mangaancarbonaat in een reageerbuis doen en daarbij een hoeveelheid HNO3 toevoegen. Als er gebruis plaats vindt en de stof lost volledig op heb je toch echt wel mangaannitraat. Te zwak is je HNO3 echt niet want met 53% los ik zelfs metalisch koper en zilver op, ik durf te wedden dat je MnCO3 zelfs in azijnzuur op kan lossen. Echter denk ik dat het eigenlijk niet nodig is om te testen aangezien er op je zak al mangaancarbonaat staat, zou ik niet echt twijfelen aan de inhoud van de verpakking.

Edited November 21, 2009 by pyrobass

[pdfbq]

Geen idee met dat mangaannitraat want bijna alles zakt naar de bodem (dit is dus de oplossing 100g mangaancarbonaat, 150ml 53% Salperterzuur. Laten reageren en er dan liter water en scheut spiritus bij doen)
Heb mijn anodes gemaakt door deze oplossing steeds eerst te roeren voor het dompelen.
Vooralsnog lijkt alles te werken want ik krijg een mooie roze kleur zoals voorspeld. Misschien dat ik ook nog eens ga testen met de heldere vloeistof boven het bezinksel. Ben nl niet helemaal tevreden over mijn coating, zitten zwarte pitjes in en die zie ik bij dennisman niet.
Het amperage begon met iets onder de 2.5A maar is langzaam aan het oplopen. Ben nu de pot aan het verwarmen want misschien met hogere temperatuur meer stroom.

Edit: foto's van de anodes en kathode er bij gezet. Had gelezen dat te kathode maar de helft van de anode hoeft te zijn. Dat is niet zo denk ik, als ik één anode loskoppel gaat de amp met 1 naar beneden (hou ik er 4 over).
Wat me beetje zorgen baart is be bruine neerslag op de kathoode maar we zullen zien.

[dennisman]

Heb je die Ti plaat wel even ge etst in 30% zoutzuur dat is namelijk ook niet geheel onbelangrijk.
Hoe veel keer heb je nu je anode gecoat?

Ik had 1 anode van 5cm bij 30cm met 2 kathodes van de zelfde afmeting en hier ging met gemak 20amp over,ik heb toen de afstand moeten aanpassen om het amp wat te laten zakken.

Als ik het zo bij jou zie heb je ook aardige Ti platen,daar moet veel meer amp kunnen lopen.

Edited November 23, 2009 by dennisman

[pdfbq]

Heb geëtst in 30% zoutzuur. Wat ik wel vergeten ben is het zachte doekje na elke keer bakken.
Heb 15 keer gedompeld en 15 keer gebakken waarvan de eerste keer bakken 1/2 uur en de laatste keer 1 uur. Zou best wel een zo kunnen zijn dat de laag mangaanoxide te dik is want ziet er wel 'stevig' uit.

Ik heb nu 2 anodes van 25 bij 3.2 cm en 2 kathodes van die maat. Heb de twee anodes en kathodes in lijn gezet en kom nu op 7.5A.
Morgen maar eens naast elkaar proberen en misschien nog maar eens anodes maken maar dan met een dunnere laag MnO₂.

@dennisman: hoeveel x heb jij in totaal gebakken +- 5x of +- 30x?
Het lijkt mij dat de MnO₂ coating enkel voor de geleiding moet zorgen en dat ie dus zo dun mogelijk moet zijn maar ook weer niet zo dun dat ie snel weg is.
Jij hebt twee kathodes gebruikt, daar moet een reden voor zijn.

Waar ik wel eigenwijs in geweest ben is het afvoer slangetje en dat was dom. Ik dacht aquarium slang is dik genoeg, en dat is het eventjes ook wel maar wat er gebeurt is dat condens in de slang op een gegeven moment deze verstopt en de gassen zich tussen de deksel en de pot gaan persen. Moet dus of een beter deksel vinden of een dikke slang erop zetten.