Nykyaikaisen ilmanpuhdistustekniikan keskeisenä osana materiaalin valinta purkauselektrodille, joka on plasma-ilmanpuhdistimien ydinkomponentti, määrittää suoraan laitteen purkaustehokkuuden, vakauden ja käyttöiän. Yleisiä elektrodimateriaaleja markkinoilla ovat titaaniseokset, ruostumaton teräs ja volframilanka. Jokaisella materiaalilla on erilaiset ominaisuudet johtavuuden, korroosionkestävyyden ja mekaanisen lujuuden suhteen, mikä vaatii kattavaa harkintaa tiettyjen käyttöskenaarioiden perusteella.
Päävirran elektrodimateriaalien ominaisanalyysi
1. Titaaniseokset
Titaaniseokset ovat ensisijainen valinta huippuluokan{0}ilmanpuhdistimiin niiden erinomaisen korroosionkestävyyden ja lujuuden vuoksi. Titaanin oksidikerroksella (kuten TiO₂) on itse-korjaavia ominaisuuksia, jotka kestävät voimakkaiden hapettavien aineiden, kuten otsonin ja typen oksidien, kulumista, joten se soveltuu pitkäkestoiseen-korkean-kuormituksen työympäristöön. Kokeelliset tiedot osoittavat, että 5000 tunnin jatkuvan käytön jälkeen 10 kV korkealla jännitteellä titaaniseoselektrodit voivat silti säilyttää yli 90 % alkuperäisestä purkaustehokkuudestaan. Titaaniseokset ovat kuitenkin kalliita ja vaikeita käsitellä, ja niitä käytetään enimmäkseen lääketieteessä, laboratorioissa ja muilla aloilla, joilla on tiukat puhtausvaatimukset.
2. Ruostumaton teräs
304 tai 316L ruostumaton teräs on yleinen valinta taloudellisiin ilmanpuhdistimiin, sillä se tarjoaa hyvän johtavuuden vain kolmanneksella titaaniseosten hinnasta. Ruostumaton teräs on kuitenkin altis sähkökemialliselle korroosiolle kosteissa ympäristöissä, ja pintaan muodostuu rautaoksidikerros pitkäaikaisen-käytön jälkeen, mikä johtaa epätasaiseen purkaukseen. Tutkimukset osoittavat, että ruostumattomasta teräksestä valmistettujen elektrodien käyttöikä rikki-pitoisissa saasteympäristöissä saattaa lyhentyä alle 2000 tuntiin. Platina- tai kultapinnoitus voi parantaa korroosionkestävyyttä, mutta tämä lisää merkittävästi kustannuksia.
3. Volframifilamentti
Volframin sulamispiste on korkea, 3422 astetta, joten se sopii plasmageneraattoreihin, jotka vaativat korkeataajuista purkausta{1}}. Sen erittäin hieno filamenttirakenne (tyypillisesti halkaisijaltaan 0,1-0,3 mm) tuottaa voimakkaamman sähkökentän konsentraatiovaikutuksen, mikä lisää ionisaatiotehokkuutta noin 15–20 %. Volframifilamentit ovat kuitenkin hauraita ja alttiita rikkoutumaan mekaanisen tärinän vuoksi. Lisäksi pinnan hapettuminen muodostaa eristävän kerroksen, joka vaatii säännöllistä puhdistusta. Japanilainen valmistaja käyttää volframi-renium-seosta parantaakseen sitkeyttä ja pidentäen käyttöiän 8000 tuntiin, mutta yksikköhinta on 40 % korkeampi kuin tavallisten volframifilamenttien.
Tulevat trendit viittaavat siihen, että komposiittimateriaalit (kuten titaani{0}}grafeenikomposiitit) voivat olla läpimurto. Eteläkorealainen laboratorio on kehittänyt uudentyyppisen elektrodin, jonka johtavuus on kolminkertainen ja kulumisnopeus on 70 % pienempi, mutta massatuotantoteknologiaa on vielä kehitettävä. Käyttäjien on tasapainotettava suorituskykyvaatimukset ja budjetti valintoja tehdessään ja kiinnitettävä huomiota valmistajan toimittamiin nopeutetun ikääntymistestitietoihin.
