Zakázková výroba titanových anod pro elektrolýzu vody
Titanové anody prokázaly mnoho výhod v oblasti elektrolýzy vody díky svému vynikajícímu výkonu, vysoké odolnosti proti korozi, vysoké elektrokatalytické aktivitě, dlouhé životnosti a nízké spotřebě energie a staly se jedním z klíčů k podpoře technologického rozvoje.
- Iridium-titanová anoda
- Titanová anoda Ir-Ta-Ti
- Titanová anoda Ru-Ir-Ti
- Ruthenium-titanová anoda (RuO₂-TiO₂)
- Grafitová titanová anoda
- Přizpůsobená titanová anoda
- Titanová anoda s přechodným kovem
- Titanová anoda z prvku vzácných zemin
Titanové anody pro elektrolýzu vody
Jako udržitelný způsob výroby vodíku přitahuje elektrolýza vody širokou pozornost. V systémech elektrolýzy vody hraje výkon elektrodových materiálů klíčovou roli v účinnosti elektrolýzy, spotřebě energie, stabilitě a životnosti. Titanová anoda jako pokročilý elektrodový materiál vykazuje díky svým jedinečným výkonnostním výhodám velký aplikační potenciál v oblasti elektrolýzy vody.
Povlak oxidu ruthenia může účinně snížit přepětí při vývoji chloru. Přestože se při elektrolýze vody uvolňuje hlavně kyslík a vodík, má určitý vliv na snížení přepětí celkové anodové reakce, což umožňuje provádět elektrolýzu při relativně nízkém napětí, a tím šetří elektřinu.
Titanová anoda s iridiovým povlakem je speciálně navržena pro reakci uvolňování kyslíku, která výrazně snižuje přepětí při uvolňování kyslíku, přibližně o 0.2–0.3 V. Iridiový povlak se přizpůsobuje složitému elektrochemickému prostředí a je vysoce výkonným anodovým materiálem běžně používaným při výrobě vodíku elektrolýzou vody.
Titanová anoda s platinovým povlakem je vhodná pro scénáře přesné výroby vodíku elektrolýzou vody s extrémně vysokými požadavky na výkon elektrody, jako je například laboratorní výzkum. Umožňuje přesné řízení reakčního procesu pro získání vysoce kvalitního vodíku. Vysoká cena platiny však omezuje její použití ve velkém měřítku.
Pracovní princip
Titanová anoda je založen na titanu a na svém povrchu je potažen vrstvou elektrokatalyticky aktivního oxidu kovu (jako je platina, ruthenium, iridium atd.). Titanový substrát má dobrou mechanickou pevnost, která zajišťuje strukturální stabilitu elektrody. Zároveň je titan samotný odolný vůči korozi a zůstává relativně stabilní v různých elektrolytických prostředích. Povlak oxidu kovu je klíčem k elektrokatalytickému účinku titanové anody, což jí dává dobrou vodivost a vynikající elektrokatalytický výkon.
v elektrolýza vodyNa anodě probíhá oxidační reakce a na katodě redukční reakce. U titanové anody, vezměme si jako příklad reakci vývoje kyslíku. Když proud prochází elektrolytickým článkem, molekuly vody (H₂O) procházejí oxidační reakcí: 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺. Aktivní složky v povlaku mohou adsorbovat molekuly vody, měnit distribuci molekul vody v elektronovém oblaku, snižovat aktivační energii reakce a tím urychlovat rychlost reakce. Zároveň díky dobré vodivosti povlaku může být proud rovnoměrně rozložen na povrchu anody, čímž se zabrání lokálnímu přehřátí a nadměrné hustotě proudu, což zajišťuje, že reakce probíhá za relativně stabilních podmínek a zlepšuje se účinnost elektrolýzy a životnost elektrody.
Výhody
- Vysoká odolnost proti korozi
Titanové anody si udržují relativně stabilní výkon v kyselém, alkalickém a elektrolytickém prostředí obsahujícím silná oxidační činidla a silné korozivní ionty (jako jsou chloridové ionty).
- Vysoká elektrokatalytická aktivita
Titanové anody výrazně snižují přepětí elektrodových reakcí, jako je vývoj kyslíku a vodíku. Při stejném příkonu elektrické energie se vyrobí více vodíku a kyslíku.
- Snižte spotřebu energie
Protože titanové anody mohou snižovat přepětí elektrodových reakcí, nejenže se tím snižují náklady na výrobu vodíku elektrolýzou vody, ale také se stává konkurenceschopnější na trhu s energií.
- Vysoká čistota produktu
Titanové anody dokáží překonat problém rozpouštění některých tradičních anod (jako jsou grafitové anody a olověné anody), čímž zlepšují čistotu vodíku a kyslíku.
Různé typy titanových anod, jako například s ruthenium, iridiem a platinou pokovené titanové anody, mohou splňovat požadavky na výkon elektrod pro různé aplikační scénáře a potřeby. Z hlediska principu fungování může synergický efekt titanové matrice a povlaku z oxidu kovu účinně katalyzovat elektrolýzu vody. Jeho výhody, jako je vysoká odolnost proti korozi, vysoká elektrokatalytická aktivita, dlouhá životnost, nízká spotřeba energie a schopnost zlepšit čistotu produktu, nejen zlepšují výkon a ekonomické výhody elektrolytického vodního systému, ale také silně podporují udržitelný rozvoj odvětví čisté energie.
