Tilpasset titaniumanode til elektrolytisk klorering
Titananode er en uopløselig anode lavet af titanium som substrat og belagt med en specifik aktiv belægning. Titananode har i høj grad fremmet udviklingen af den elektrolytiske klorindustri, ændret den traditionelle elektrolytiske produktionsmetode, forbedret effektiviteten og produktkvaliteten samt reduceret omkostninger og miljøforurening.
- Zinkanode
- Sølv anode
- Nikkel anode
- Kobber anode
Leverandør af titananoder til klorelektrolyse
I den moderne industri spiller klor og relaterede produkter en afgørende rolle på mange områder. Fra fremstilling af kemiske råmaterialer, drikkevandsbehandling, papirindustrien til fødevare- og spildevandsbehandling anvendes klor overalt. Elektrolyse er en af de vigtigste metoder til produktion af klor, og nøglen ligger i anoden. Traditionelle anodematerialer har mange problemer i elektrolyseprocessen, såsom kort levetid, højt energiforbrug og lav effektivitet. Med den kontinuerlige udvikling af materialevidenskab har titaniumanoder skilt sig ud med deres fremragende ydeevne og er blevet et ideelt valg inden for elektrolytisk klor.
Ruthenium Titanium Anode
Ruthenium-titanoxidbelægning har god elektrokatalytisk aktivitet, som kan reducere overpotentialet for klorudvikling under elektrolyse, fremme oxidationsreaktionen af kloridioner og forbedre elektrolysens effektivitet. Den adsorberer effektivt kloridioner og accelererer reaktionshastigheden for deres oxidation til klorgas.
Iridium Titanium Anode
Iridium-titaniumanode har fået stor opmærksomhed inden for elektrolytisk klor for sin fremragende korrosionsbestandighed og stabilitet. Belægningen består hovedsageligt af iridiumoxid (såsom IrO₂). IrO₂ har ekstremt høj kemisk stabilitet og god elektrokatalytisk ydeevne, især i sure og stærkt oxiderende miljøer.
Ruthenium Iridium Titanium Anode
Ruthenium-iridium-titanium-anoden kombinerer den gode elektrokatalytiske aktivitet fra den rutheniumbaserede anode med den fremragende korrosionsbestandighed fra den iridiumbaserede anode. Den ruthenium-iridiumbaserede titanium-anode kan effektivt reducere overpotentialet for klorudvikling og opretholde god stabilitet.
Blandet metaloxid-titananode refererer til en anode med en kompositbelægning bestående af flere metaloxider belagt på et titansubstrat. Ud over de ovennævnte metaloxider, såsom ruthenium, iridium og tantal, kan den også indeholde ædelmetaloxider såsom platin, rhodium og palladium, samt andre overgangsmetaloxider (såsom jern, mangan, kobolt osv.). Den kombinerede synergistiske effekt af disse forskellige metaloxider forbedrer anodens elektrokatalytiske aktivitet, korrosionsbestandighed, ledningsevne og andre egenskaber betydeligt. For eksempel kan nogle blandede metaloxidbelægninger reducere overpotentialet for klorudvikling, samtidig med at de hæmmer forekomsten af sidereaktioner og forbedrer klorens renhed. Ved at justere andelen og strukturen af hvert metaloxid i belægningen på en rimelig måde optimeres anodens tilpasningsevne under forskellige elektrolytsammensætninger og temperaturforhold også.
Working Princip
Klorelektrolyse er baseret på princippet om en elektrolytisk celle. I den elektrolytiske celle passerer jævnstrøm gennem elektrolytten (normalt en vandig natriumkloridopløsning), og oxidations- og reduktionsreaktioner finder sted ved henholdsvis anoden og katoden. Oxidationsreaktionen finder sted ved anoden, og kloridionerne (Cl⁻) mister elektroner og oxideres til klorgas (Cl₂). Reduktionsreaktionen finder sted ved katoden, og hydrogenionerne (H⁺) i den vandige opløsning optager elektroner og reduceres til hydrogengas (H₂), mens de producerer hydroxidioner (OH⁻), som kombineres med natriumioner (Na⁺) i opløsningen for at danne natriumhydroxid (NaOH). Den overordnede reaktionsformel er: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑.
Titananoden spiller en central elektrokatalytisk rolle i klorelektrolyse. Den aktive belægning på dens overflade kan reducere overpotentialet i klorudviklingsreaktionen. Overpotential refererer til forskellen mellem det potentiale, hvor elektrodereaktionen faktisk finder sted, og potentialet i den reversible elektrodereaktion. Tilstedeværelsen af overpotential øger energiforbruget i elektrolyseprocessen. Titananodens aktive belægning ændrer de mellemliggende trin og aktiveringsenergien i reaktionen, hvilket gør det lettere for kloridioner at miste elektroner og blive oxideret til klorgas på anodeoverfladen. Hvis vi tager den rutheniumbaserede titanode som et eksempel, adsorberes kloridioner først på overfladen af RuO₂-belægningen under elektrolyseprocessen, og derefter sker elektronoverførsel under påvirkning af det elektriske felt for at generere adsorberede kloratomer (Clads), som yderligere kombineres for at danne klorgasmolekyler (Cl₂) og desorberes fra anodeoverfladen til opløsningen. Denne serie af reaktioner kan udføres mere effektivt under den katalytiske virkning af den aktive belægning, hvorved den nødvendige energi til klorudviklingsreaktionen reduceres.
Titananodens stabilitet skyldes dens unikke struktur og belægningsegenskaber. Titansubstratet har i sig selv gode mekaniske egenskaber og korrosionsbestandighed og kan yde stabil støtte til den aktive belægning. Metaloxidbelægningen på overfladen vil danne en tæt passiveringsfilm under elektrolyseprocessen. Denne passiveringsfilm kan forhindre titansubstratet i direkte kontakt med elektrolytten og forhindre korrosion af titan. For eksempel vil IrO₂-belægningen på overfladen af iridium-titananoden danne en stabil oxidfilm på anodeoverfladen under elektrolyseprocessen. Oxidfilmen har god kemisk stabilitet og kan modstå korrosion fra kloridioner med høj koncentration og stærkt oxiderende klorgas. Samtidig synergiserer andre komponenter i belægningen (såsom Ta₂O₅, TiO₂ osv.) med IrO₂ for yderligere at forbedre stabiliteten og beskyttelsen af passiveringsfilmen, således at iridium-titananoden kan opretholde stabil ydeevne og en lang levetid under langvarig elektrolyse.
Ved elektrolyse af klor har elektrodereaktionskinetikken en vigtig indflydelse på elektrolyseeffektiviteten og anodens ydeevne. Den aktive belægning på overfladen af titananoden kan ændre de kinetiske parametre for elektrodereaktionen, såsom reaktionshastighedskonstanten og overførselskoefficienten. Ved at optimere belægningens sammensætning og struktur kan elektrodereaktionshastigheden øges, så elektrolyseprocessen kan nå ligevægt på kortere tid og derved forbedre elektrolyseeffektiviteten. Derudover er elektrodereaktionskinetikken også tæt forbundet med faktorer som temperatur, koncentration og strømningshastighed for elektrolytten. Titananoden kan i et vist omfang tilpasse sig forskellige arbejdsforhold. Ved at justere dens belægningsydelse kan den opretholde god elektrokatalytisk aktivitet og stabilitet i forskellige elektrolytmiljøer, hvilket sikrer effektiv og stabil drift af elektrolyseprocessen.
Som kernemateriale inden for elektrolytisk klor spiller titananoden en uerstattelig rolle i den moderne klor-alkaliindustri og relaterede industrier med sin unikke type og betydelige fordele. Forskellige typer titananoder, såsom ruthenium-, iridium-, ruthenium-iridium- og blandede metaloxid-titananoder, har hver især forskellige ydeevneegenskaber og kan opfylde forskellige arbejdsforhold og produktionsbehov.