Titanová anoda na míru pro elektrolytické chlorování
Titanová anoda je nerozpustná anoda vyrobená z titanu jako substrátu a potažená specifickým aktivním povlakem. Titanová anoda výrazně podpořila rozvoj elektrolytického chlorového průmyslu, změnila způsob tradiční elektrolytické výroby, zlepšila účinnost a kvalitu produktů a snížila náklady a znečištění životního prostředí.
- Zinková anoda
- Stříbrná anoda
- Niklová anoda
- Měděná anoda
Titanová anoda pro dodavatele elektrolýzy chloru
V moderním průmyslu hraje chlór a s ním spojené produkty zásadní roli v mnoha oblastech. Od výroby chemických surovin, úpravy pitné vody, papírenského průmyslu až po potravinářství a čištění odpadních vod se chlór používá všude. Elektrolýza je jednou z hlavních metod výroby chloru a klíč spočívá v anodě. Tradiční anodové materiály mají v procesu elektrolýzy mnoho problémů, jako je krátká životnost, vysoká spotřeba energie a nízká účinnost. S neustálým rozvojem materiálové vědy se titanové anody vyznačují vynikajícím výkonem a staly se ideální volbou v oblasti elektrolytického chloru.
Ruthenium Titanová anoda
Povlak z oxidu ruthenia a titanu má dobrou elektrokatalytickou aktivitu, která může snížit přepětí při vývoji chloru během elektrolýzy, podpořit oxidační reakci chloridových iontů a zlepšit účinnost elektrolýzy. Účinně adsorbuje chloridové ionty a urychluje rychlost reakce jejich oxidace na plynný chlor.
Iridium-titanová anoda
Iridium-titanová anoda si získala velkou pozornost v oblasti elektrolytického chloru pro svou vynikající odolnost proti korozi a stabilitu. Povlak se skládá převážně z oxidu iridia (například IrO₂). IrO₂ má extrémně vysokou chemickou stabilitu a dobrý elektrokatalytický výkon, zejména v kyselém a silně oxidačním prostředí.
Ruthenium Iridium Titanová anoda
Ruthenium-iridium-titanová anoda kombinuje dobrou elektrokatalytickou aktivitu anody na bázi ruthenia a vynikající odolnost proti korozi anody na bázi iridia. Titanová anoda na bázi ruthenia a iridia dokáže účinně snížit přepětí při vývoji chloru a udržet si dobrou stabilitu.
Titanová anoda ze směsného oxidu kovu označuje anodu s kompozitním povlakem složeným z více oxidů kovů nanesených na titanový substrát. Kromě výše zmíněných oxidů kovů, jako je ruthenium, iridium a tantal, může také obsahovat oxidy drahých kovů, jako je platina, rhodium a palladium, a také další oxidy přechodných kovů (jako je železo, mangan, kobalt atd.). Kombinovaný synergický účinek těchto různých oxidů kovů komplexně zlepšuje elektrokatalytickou aktivitu, odolnost proti korozi, vodivost a další vlastnosti anody. Například některé povlaky ze směsného oxidu kovu mohou snížit potenciál vývoje chloru a zároveň inhibovat výskyt vedlejších reakcí a zlepšit čistotu chloru. Přiměřenou úpravou poměru a struktury každého oxidu kovu v povlaku se také optimalizuje adaptabilita anody na různé složení elektrolytu a teplotní podmínky.
Pracovní princip
Elektrolýza chloru je založena na principu elektrolytického článku. V elektrolytickém článku prochází stejnosměrný proud elektrolytem (obvykle vodným roztokem chloridu sodného) a na anodě a katodě probíhají oxidační a redukční reakce. Na anodě probíhá oxidační reakce, při které chloridové ionty (Cl⁻) ztrácejí elektrony a oxidují se na plynný chlor (Cl₂). Na katodě probíhá redukční reakce, při které vodíkové ionty (H⁺) ve vodném roztoku získávají elektrony a redukují se na plynný vodík (H₂), přičemž vznikají hydroxidové ionty (OH⁻), které se v roztoku spojují se sodíkovými ionty (Na⁺) za vzniku hydroxidu sodného (NaOH). Celkový reakční vzorec je: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑.
Titanová anoda hraje klíčovou elektrokatalytickou roli v elektrolýze chloru. Aktivní povlak na jejím povrchu může snížit přepětí při reakci vývoje chloru. Přepětí se vztahuje k rozdílu mezi potenciálem, při kterém elektrodová reakce skutečně probíhá, a potenciálem reverzibilní elektrodové reakce. Přítomnost přepětí zvyšuje spotřebu energie elektrolytického procesu. Aktivní povlak titanové anody mění mezikroky a aktivační energii reakce, což usnadňuje chloridovým iontům ztrátu elektronů a jejich oxidaci na plynný chlor na povrchu anody. Vezměme si jako příklad titanovou anodu na bázi ruthenia. Během procesu elektrolýzy se chloridové ionty nejprve adsorbují na povrch povlaku RuO₂ a poté dochází k přenosu elektronů působením elektrického pole za vzniku adsorbovaných atomů chloru (Clad), které se dále spojují za vzniku molekul plynného chloru (Cl₂) a desorbují se z povrchu anody do roztoku. Tuto sérii reakcí lze provádět efektivněji katalytickým působením aktivního povlaku, čímž se snižuje energie potřebná pro reakci vývoje chloru.
Stabilita titanové anody je dána její jedinečnou strukturou a vlastnostmi povlaku. Samotný titanový substrát má dobré mechanické vlastnosti a odolnost proti korozi a může poskytovat stabilní oporu pro aktivní povlak. Povlak z oxidu kovu na povrchu vytvoří během procesu elektrolýzy hustý pasivační film. Tento pasivační film může zabránit přímému kontaktu titanového substrátu s elektrolytem a zabránit korozi titanu. Například povlak IrO₂ na povrchu iridium-titanové anody vytvoří během procesu elektrolýzy na povrchu anody stabilní oxidový film. Oxidový film má dobrou chemickou stabilitu a odolává korozi způsobené vysokou koncentrací chloridových iontů a silným oxidačním plynným chlorem. Zároveň další složky v povlaku (jako je Ta₂O₅, TiO₂ atd.) synergicky působí s IrO₂, čímž dále zvyšují stabilitu a ochranu pasivačního filmu, takže iridium-titanová anoda si může udržet stabilní výkon a dlouhou životnost během dlouhodobé elektrolýzy.
Při elektrolýze chloru má kinetika elektrodové reakce důležitý vliv na účinnost elektrolýzy a výkon anody. Aktivní povlak na povrchu titanové anody může měnit kinetické parametry elektrodové reakce, jako je reakční konstanta a koeficient přenosu. Optimalizací složení a struktury povlaku lze zvýšit rychlost elektrodové reakce, takže proces elektrolýzy může dosáhnout rovnováhy v kratším čase, čímž se zlepší účinnost elektrolýzy. Kinetika elektrodové reakce je navíc úzce spojena s faktory, jako je teplota, koncentrace a průtok elektrolytu. Titanová anoda se může do určité míry přizpůsobit různým pracovním podmínkám. Úpravou výkonu povlaku si může udržet dobrou elektrokatalytickou aktivitu a stabilitu v různých elektrolytických prostředích, což zajišťuje efektivní a stabilní provoz procesu elektrolýzy.
Jakožto základní materiál v oblasti elektrolytického chloru hraje titanová anoda díky svému jedinečnému typu a významným výhodám nezastupitelnou roli v moderním chlor-alkalickém průmyslu a souvisejících odvětvích. Různé typy titanových anod, jako jsou rutheniumové, iridiové, ruthenium-iridiové a titanové anody ze směsných oxidů kovů, mají různé výkonnostní charakteristiky a mohou splňovat různé pracovní podmínky a výrobní potřeby.
