MMO Titanium Anode Rørformet

Som et nøgleelement i den titanbaserede metaloxidbelagte elektrode (MMO) familie, Rørformede MMO-titaniumanoder er med deres unikke hule cylindriske struktur og fremragende samlede ydeevne blevet en foretrukken elektrodeløsning i adskillige industrielle anvendelser. Rørformede titaniumanoder af blandet metaloxid, også kendt som dimensionsstabile anoder (DSA), anvender en kompositbelægning af ædelmetaloxider, såsom ruthenium, iridium og tantal, påført overfladen af ​​et industrielt rent titaniumrør. Denne belægning kombinerer titaniets korrosionsbestandighed med belægningens høje elektrokemiske aktivitet.

Den hule struktur af rørformede MMO titaniumanoder adresserer perfekt centrale udfordringer såsom elektrolytcirkulation, gasudslip og effektiv pladsudnyttelse, hvilket muliggør deres anvendelse i vandbehandling, elektrolytisk fremstilling og katodisk beskyttelse.

Specifikationer for rørformede MMO-titaniumanoder

Specifikationer for rørformede MMO-titaniumanoder fokuserer på tre kernedimensioner: substrategenskaber, belægning og strukturelle dimensioner. Titanium kan tilpasses præcist til at opfylde applikationskravene, hvor nøgleparametre direkte bestemmer deres anvendelige scenarier og ydeevnegrænser.

(I) Substrat

Substratet fungerer som anodens strukturelle fundament, og dets ydeevne påvirker direkte dets mekaniske styrke og levetid. Substratmaterialet er industrielt graderet TA1 og TA2 (svarende til internationale standarder Gr1 og Gr2) med en renhed på ≥99.5%. Dette substrat danner en tæt oxidfilm i stærkt korrosive miljøer såsom stærke syrer, høje saltkoncentrationer og havvand, hvilket effektivt modstår korrosion. Substratets mekaniske egenskaber skal opfylde krav såsom en trækstyrke på ≥240 MPa og en forlængelse på ≥20%, hvilket sikrer modstandsdygtighed over for deformation og brud under komplekse forhold såsom højt tryk og dyb nedgravning.

For at forbedre belægningens vedhæftning forbehandles titanrørets overflade ved sandblæsning, elektrolytisk polering eller kemisk ætsning for at skabe en ru overflade med en Ra på 1.6-6.3 μm, hvilket sikrer en sikker binding mellem belægningen og substratet. Med hensyn til fysiske dimensioner har titanrør typisk en ydre diameter på 10 mm til 50 mm med en vægtykkelse på 0.5 mm til 3 mm (tyndvæggede rør er egnede til lavtryksapplikationer, mens tykvæggede rør er egnede til højtrykselektrolysesystemer). Enkeltrørslængder varierer fra 0.5 m til 6 m og kan forlænges via flanger eller argonbuesvejsning for at opfylde installationskravene for forskelligt udstyr.

(II) Belægninger

Belægningen er afgørende for at bestemme anodens elektrokemiske ydeevne. Dens sammensætningsforhold og parametre skal kontrolleres præcist baseret på reaktionstypen. Mainstream-belægningssystemer falder i to kategorier: ruthenium-iridium-titanium-kompositbelægninger (RuO₂/IrO₂/platin) er egnede til anvendelser domineret af klorudvikling, såsom klor-alkaliindustrien og klorering af havvand; iridium-tantal-titanium-belægninger (IrO₂/Ta₂O₅/TiO₂) fokuserer på iltudviklingsreaktioner og er egnede til anvendelser som katodisk beskyttelse og vandelektrolyse. Belægningstykkelsen bør kontrolleres mellem 5 μm og 20 μm. For tykke belægninger er tilbøjelige til at revne, mens for tynde belægninger kan resultere i utilstrækkelig slidstyrke. Belægningsvægten bør nå 8-15 g/m² med en ensartethedstolerance på højst ±5 %.

Højkvalitetsbelægninger bør have en vedhæftningsstyrke på ≥30 MPa (verificeret ved termisk chok eller trækprøvning) og en modstand på ≤10⁻⁴Ω·cm, hvilket sikrer lavenergiledning. Med hensyn til elektrokemisk ydeevne bør belægningens overpotentiale være ≤0.3 V ved nominel strømtæthed, et iltudviklingspotentiale på <1.45 V i en 1 mol/L H₂SO₄-opløsning, et polarisationsforhold på ≤50 mV/dec og en årlig belægningstabsrate på ≤10 %, hvilket sikrer langsigtet stabil drift.

(III) Struktur

Det strukturelle design og driftsparametrene for rørformede anoder skal skræddersys til det specifikke anvendelsesscenarie. Til grænsefladedesign anvendes typisk flangetætninger eller gevindforbindelser. Til højspændingsapplikationer kræves IP68-klassificerede tætningsstrukturer for at forhindre elektrolytlækage. Den indre væg bevarer en glat overflade for at fremme væskestrømmen, mens den ydre væg er belagt for at opnå reaktionsfunktionalitet, eller både den indre og den ydre væg er belagt for at øge reaktionsarealet.

Det anvendelige pH-område er 1-14, og det er kompatibelt med sure, neutrale og alkaliske elektrolytter. Driftstemperaturområdet er -10°C til 80°C. Et kølesystem er påkrævet i miljøer med høj temperatur for at forhindre nedbrydning af belægningen. Driftstrykket er 0.1 MPa til 1.0 MPa, afhængigt af vægtykkelse og tilslutningsmetode. Med hensyn til elektrokemiske driftsparametre er den typiske driftsstrømtæthed 100 A/m² til 1000 A/m² (op til 2000 A/m² for afsaltning og så lav som 50 A/m² for katodisk beskyttelse). Den begrænsende strømtæthed er ≥1500 A/m²; overskridelse af denne værdi kan let føre til udbrænding af belægningen.

Fordele ved rørformede MMO-titananoder

Sammenlignet med traditionelle grafit-, bly- og andre MMO-anoder tilbyder rørformede MMO-titaniumanoder flere fordele inden for elektrokemisk ydeevne, strukturel kompatibilitet og økonomisk effektivitet, specifikt i følgende dimensioner:

(I) Meget effektiv og stabil elektrokemisk ydeevne

De vigtigste fordele ved rørformede MMO-titaniumanoder ligger i deres høje katalytiske aktivitet og lave energiforbrug. Ædelmetaloxidbelægningen reducerer reaktionsoverpotentialet betydeligt, hvilket muliggør strømeffektiviteter på over 95 % i klor-alkaliindustrien og reducerer energiforbruget med 10 % - 30 % sammenlignet med grafitanoder.

Den hule struktur fremmer ensartet elektrolytstrømning og undgår lokaliseret koncentrationspolarisering. Den letter også den hurtige udledning af reaktive gasser (såsom ilt og klor), hvilket reducerer spændingsudsving forårsaget af bobleophobning. Cellespændingen forbliver stabil ved 1.5V-3.5V, hvilket forbedrer driftsstabiliteten betydeligt. Dimensionsstabilitet er en særlig betydelig fordel, med en anodedimensionel ændring på mindre end 0.1% under elektrolyse. Dette forhindrer ændringer i elektrolyseafstanden på grund af elektrodedeformation og sikrer stabile langsigtede driftsparametre.

(2) Overlegen korrosionsbestandighed

Kombinationen af ​​et titansubstrat og en ædelmetalbelægning giver anoden enestående korrosionsbestandighed, hvilket sikrer stabil ydeevne i barske miljøer såsom havvand, stærke syrer og stærke baser. Belægningens tabsrate er typisk mindre end 10 mg/(A·t), hvilket resulterer i en typisk levetid på 5-15 år og en levetid på 3-5 år i dybhavs- eller meget sure miljøer. I renhedsfølsomme anvendelser såsom galvanisering og drikkevandsbehandling kan denne anode fuldstændigt eliminere tungmetal- eller partikelforurening, hvilket forbedrer produktkvaliteten og processikkerheden.

(3) Strukturel tilpasningsevne

Den rørformede struktur er et centralt træk, der adskiller denne anode fra andre anoder, og giver enestående tilpasningsevne. Dens hule form komplementerer perfekt cylindriske reaktorer og væskehåndteringssystemer og sikrer effektiv elektrolytstrømning og ensartet reaktion. I applikationer som vandelektrolyse og spildevandsbehandling er reaktionseffektiviteten over 30 % højere end for pladetypeanoder. Til applikationer som katodisk beskyttelse i dybe brønde og korrosionsforebyggelse af underjordiske rørledninger kan rørformede anoder nedgraves lodret i jord eller vand, hvilket sparer overfladeplads betydeligt og giver udvidet beskyttelsesdækning.

(IV) Økonomiske og miljømæssige fordele

Selvom den oprindelige købspris for rørformede MMO-titaniumanoder er højere end for traditionelle elektroder, tilbyder de betydelige fordele i forhold til levetidsomkostning. I klor-alkaliindustrien kan deres lange levetid og lave energiforbrug f.eks. reducere de samlede omkostninger med over 40 %. I katodiske beskyttelsessystemer giver en enkelt rørformet anode et større dækningsområde, hvilket reducerer antallet af anoder og hyppigheden af ​​udskiftning, hvilket resulterer i enestående langsigtede økonomiske fordele.

Belægningen er yderst stabil og frigiver stort set ingen tungmetaller eller partikelforurenende stoffer, hvilket forhindrer sekundær kontaminering forbundet med blyanoder. I vandbehandlingsapplikationer kan den reducere dannelsen af ​​desinfektionsbiprodukter og dermed opfylde grønne industristandarder.