Tilpassede MMO titaniumanoder

MMO titanium anode, også kendt som en dimensionsstabil anode (DSA), er baseret på et rent titansubstrat (TA1/TA2). Ved hjælp af præcisionsteknologi påføres et katalytisk lag af metaloxider, såsom ruthenium, iridium, tantal og platin, på overfladen. Dette skaber en perfekt blanding af titansubstratets korrosionsbestandighed og oxidbelægningens høje katalytiske aktivitet.

Sammenlignet med traditionelle grafit- og blyanoder opnår MMO-titaniumanoder adskillige forbedringer i ydeevnen: Deres levetid kan nå år eller endda årtier, mere end 10 gange så lang som grafitanoders. Desuden forbedrer de den samlede energieffektivitet i elektrolysesystemer med 15%-25%. De eliminerer fuldstændigt problemet med elektrolytforurening forårsaget af opløsning af konventionelle anoder. Fra ionbyttermembranelektrolysører i kloralkali industri til katodisk beskyttelse systemer inden for maritim teknik, og fra avanceret behandling af spildevand fra trykning og farvning til præcisionsgalvanisering, er MMO-titaniumanoder blevet en uundværlig kernekomponent i moderne industriel elektrokemi.

Fremstilling af MMO-titaniumanoder

Specialfremstilling af MMO-titaniumanoder involverer en tværfaglig tilgang, der omfatter tre kernetrin: substratforberedelse, udvikling af belægningsformulering og belægning. Præcisionen af ​​hvert trin bestemmer direkte den endelige elektrodeydelse.

(I) Valg af titansubstrat

Kvaliteten af ​​titansubstratet (plade, net, tråd eller rør) er afgørende for at sikre belægningens vedhæftning og elektrodens levetid.
Titanium af Gr1/Gr2-kvalitet med et titanindhold på ≥99.7% foretrækkes. Til applikationer med høj strømtæthed kræves titanium med en trækstyrke på ≥345 MPa.

(II) Dannelse

Titansubstratet formes til en form, der stemmer overens med designet, ved hjælp af CNC-bearbejdning, laserskæring, vandstråleskæring og andre teknikker.

(III) Rengøring af titansubstratet

En tretrinsbehandlingsproces med "alkalisk affedtning - fjernelse af syrerust - rengøring med rent vand" anvendes til at fjerne overfladefedt, skalaer og forurenende stoffer. Tilpasset rengøring kræver kontrolleret syrekoncentration (en blanding af flussyre og salpetersyre i forholdet 1:3-1:5) og behandlingstid (3-10 minutter).

(IV) Aktivering og ruhed

Elektrokemisk ætsning eller sandblæsning skaber en mikroskopisk ru overflade for at øge belægningens kontaktareal. For netanoder sandblæses aluminiumoxidkorn ved et tryk på 0.3-0.5 MPa for at opnå en overfladeruhed Ra på 1.5-3.0 μm. For præcisionsstanganoder anvendes elektrokemisk ætsning til at skabe en ensartet mikroporøs struktur, der sikrer ensartet belægningsvedhæftning.

(V) Tilpasset belægningsformulering

Belægningen er kernefunktionen i MMO-titaniumanoden. Tilpassede formuleringer skal designes præcist baseret på elektrolysemålet (klorudvikling, iltudvikling, specialkatalyse) og mediemiljøet:

Formulering af klorudviklingssystemTil anvendelser som klor-alkaliindustrien og klorering af havvand anvendes et RuO₂-IrO₂-TiO₂ kompositbelægningssystem. Klorudviklingsoverpotentialet kan kontrolleres til ≤1.36 V (vs. SHE) og kan modstå høje klorkoncentrationer på over 300 g/L. Ved at justere molforholdet mellem Ru og Ir (typisk 3:1-4:1) kan der opnås en balance mellem katalytisk aktivitet og belægningsstabilitet.

Formuleringer af iltudviklingssystemerMed henblik på anvendelser som hydrometallurgi og vandelektrolyse har vi udviklet blandede IrO₂-Ta₂O₅-oxidbelægninger, som reducerer iltudviklingens overpotentiale med over 30 % og opnår strømeffektiviteter på over 90 %. I sure medier bør Ta₂O₅-indholdet øges til 40 %-50 % for at forbedre belægningens syrekorrosionsbestandighed.

Specialfunktionelle formuleringerMed fokus på miljøvenlig spildevandsbehandling har vi anvendt PbO₂-MnO₂-dopede belægninger for at forbedre dannelsen af ​​hydroxylradikaler og fjernelsen af ​​genstridigt organisk materiale. Til højpræcisionselektroplettering har vi valgt platingruppemetalmodificerede belægninger for at sikre en ensartet belægningstykkelse inden for ±3%.

(VI) Belægning og sintring

Belægning påvirker direkte belægningens ensartethed og vedhæftning. Tilpasset fremstilling kræver en flertrins kontrolproces:
Belægningsmetode: Plane elektroder belægges ved hjælp af dyppebelægning med en tolerance for belægningstykkelse, der kontrolleres inden for ±0.5 μm. Netelektroder sprøjtes, hvilket sikrer ensartet dækning i porerne ved at justere sprøjtepistolens afstand (15-20 cm) og bevægelseshastigheden (5-8 cm/s). Elektroforetisk aflejring anvendes til kompleksformede elektroder for at opnå ensartet belægning.

Kontrol af flerlags sintringDer anvendes en "belægnings-tørring-sintring"-cyklus, hvor hvert lag sintres ved en temperatur på 450-550 °C og en holdetid på 10-15 minutter. Den kumulative belægningstykkelse kan tilpasses til 5-20 μm. Sintringsatmosfæren skal være oxiderende for at forhindre reduktion af metaloxider i belægningen, hvilket kan påvirke den katalytiske ydeevne.

KvalitetskontrolSpecialfremstilling kræver yderligere kvalitetskontrolprocedurer, herunder belægningsadhæsionstest (krydsskraveringstest ≥ 5B), belægningstykkelsestest (flerpunktsmåling med en hvirvelstrømstykkelsesmåler) og elektrokemisk ydeevnetest (overpotentialbestemmelse ved lineær sweepvoltammetri) for at sikre, at hvert parti af produkter opfylder specialkravene.

Tilpasningstyper af MMO-titaniumanoder

Afhængigt af den strukturelle morfologi, belægningssystemet og anvendelsesscenariet kan MMO-titaniumanoder tilpasses til følgende fire typer:

Net-anoder

Ved at bruge en porøs vævning kan disse anoder have en brugerdefinerbar porøsitet på 60%-80%. Deres overfladeareal er 3-5 gange større end flade elektroders, hvilket gør dem velegnede til elektrolyseapplikationer, der kræver effektiv masseoverførsel. Typiske specifikationer inkluderer en maskestørrelse på 0.5-5 mm og en titantråddiameter på 0.3-2.0 mm. Brugerdefineret skæring kan udføres, så den passer til størrelsen af ​​den elektrolytiske celle. De er meget anvendt i klor-alkaliindustrien og galvanisering af spildevandsbehandling.

Stanganoder

Basen er en massiv titaniumstang med en diameter på 3.2-25 mm og brugerdefinerbare længder op til 1220 mm eller længere. Belægningen er primært et IrO₂-Ta₂O₅-system. I havvandsmiljøer kan en stanganode med en diameter på 12.7 mm opnå en nominel udgangsstrøm på op til 19.4 A/m og en levetid på op til 20 år, hvilket gør den særligt velegnet til katodisk beskyttelse af fundamenter til offshore vindmøller.

Strimleranoder

Bredderne varierer fra 6.35-25 mm, tykkelserne fra 0.635-1.2 mm, og længderne kan tilpasses op til 1000 m. Overfladen er graveret med riller i mikronstørrelse, der er 0.1-0.3 mm dybe, hvilket øger det specifikke overfladeareal med tre gange. Tilpassede versioner med indbyggede ledende kompositkerner tilbyder en ledningsevne på op til tre gange så høj som ren titanium, hvilket gør dem velegnede til katodisk beskyttelse af tankgulve og rørledninger over lange afstande.

Specialformede anoder

Disse anoder kan tilpasses udstyrsstrukturer og designes i forskellige former, herunder rørformede, pladeformede og buede, ved hjælp af 3D-modellering for at sikre en perfekt pasform. Til applikationer som beskyttelse af LNG-lagertanke og reaktorindvendige dele yder disse specialformede anoder 360° beskyttelse.

Ruthenium-anoder

Ved at bruge RuO₂ som den primære aktive ingrediens og tilsætningsstoffer som IrO₂ og TiO₂, tilbyder disse anoder overlegen klorudvikling og opnår en klorrenhed på op til 99.98%. Disse anoder er specielt designet til klor-alkaliindustrien.

Iridium-anoder

Ved at bruge IrO₂ som den primære aktive ingrediens og Ta₂O₅ for forbedret stabilitet og et lavt iltudviklingsoverpotentiale er disse anoder velegnede til anvendelser som sulfatelektrolyse og ferskvandskatodebeskyttelse. Deres belægningstab er kun 1-6 mg/A·a.

Platinanoder

Platinbelægningen har forbedret katalytisk aktivitet, hvilket gør den velegnet til avancerede, specialfremstillede applikationer såsom forgyldning af præcisionselektronisk udstyr og rengøring af halvledere, hvilket øger udbyttet med 80 %.