Kundenspezifische Herstellung einer Titananode für Natriumchlorat
Natriumchlorat ist ein wichtiger chemischer Rohstoff und findet in vielen Bereichen breite Anwendung. Der Elektrolyseprozess bei seiner Herstellung ist entscheidend, und die Titananode spielt dabei eine zentrale Rolle.
- Iridium-Titan-Anode
- Ir - Ta - Ti Titananode
- Ru - Ir - Ti Titananode
- Ruthenium-Titan-Anode (RuO₂-TiO₂)
- Graphit-Titan-Anode
- Maßgeschneiderte Titananode
- Übergangsmetall-Titananode
- Seltenerdelement-Titananode
Vorteile der Titananode bei der Natriumchloratproduktion
Natriumchlorat ist ein wichtiger chemischer Rohstoff und findet in vielen Bereichen breite Anwendung. Das Herzstück des Produktionsprozesses, die Elektrolysetechnologie, spielt eine entscheidende Rolle für die Qualität und Produktionseffizienz von Natriumchlorat. Die Titananode mit ihren einzigartigen Leistungsvorteilen ist zu einem Schlüsselfaktor für die Verbesserung des Natriumchlorat-Produktionsniveaus geworden. Mit ihrer guten Leitfähigkeit, ihrer ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit und ihrer stabilen elektrokatalytischen Leistung bietet die Titananode eine zuverlässige Garantie für eine effiziente und stabile Natriumchlorat-Produktion.
Die rutheniumbeschichtete Titananode weist eine hervorragende elektrokatalytische Aktivität auf und kann die Überspannung der Chlorentwicklungsreaktion (ca. 0.2–0.3 V) deutlich reduzieren. Dies spart bei der Großserienproduktion viel Strom. Die Rutheniumbeschichtung behält ihre katalytische Aktivität und strukturelle Integrität in der stark korrosiven Natriumchlorat-Elektrolytumgebung lange Zeit.
Iridiumbeschichtete Titananoden erfreuen sich aufgrund ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und hohen Temperaturstabilität großer Beliebtheit. Bei der Herstellung von Natriumchlorat, wenn der Elektrolyt stark oxidierende Verunreinigungen enthält, zeigen iridiumbeschichtete Titananoden eine bessere Leistung als andere Anodentypen. Die Lebensdauer iridiumbeschichteter Titananoden kann 8–10 Jahre erreichen.
Platinbeschichtete Titananoden weisen eine hervorragende Leitfähigkeit und katalytische Aktivität auf, insbesondere bei der Natriumchloratproduktion mit extrem hohen Anforderungen an die Produktreinheit. Platinbeschichtete Titananoden reduzieren Verunreinigungen effektiv und gewährleisten eine hohe Produktreinheit. Der Nachteil sind die relativ hohen Kosten für platinbeschichtete Titananoden.
Die Schlüsselrolle der Titananode
In der Produktion von Natrium Chlorat, die zentrale elektrochemische Reaktion findet im Elektrolysezelle, und die Titananode ist der Schlüsselakteur in dieser Reihe von Reaktionen. Die grundlegende Reaktionsgleichung lautet: NaCl + 3H2O =NaClO3 + 3H2↑). Hinter dieser scheinbar einfachen Gleichung verbirgt sich in Wirklichkeit ein komplexer und geordneter schrittweiser Reaktionsprozess. Im Anodenbereich durchlaufen Chloridionen eine Oxidationsreaktion. Die genaue Reaktionsformel lautet: 2Cl^- =Cl2↑ + 2e^-. Chloridionen geben an der Oberfläche der Titananode Elektronen ab und werden zu Chlorgas oxidiert. Die Titananode verringert das Überpotential der Chlorentwicklungsreaktion, sodass Chloridionen leichter Elektronen abgeben und oxidieren können. Mikroskopisch betrachtet bilden die Edelmetallatome in der Beschichtung (wie Ruthenium, Iridium usw.) mit Chloridionen einen spezifischen Adsorptionszustand, wodurch die Bindungsenergie der Chlor-Chlor-Bindung geschwächt und die Chlorentwicklungsreaktion beschleunigt wird.
Kundenspezifische Herstellung von Titananoden
Je nach Maßstab der Natriumchloratproduktion sind die Anforderungen an Titananoden unterschiedlich. Kleinere Natriumchlorat-Produktionsanlagen bevorzugen möglicherweise kleine, leichte platten- oder stabförmige Titananoden. Mittelgroße Natriumchloratproduzenten müssen sich möglicherweise auf flache oder netzförmige Formen konzentrieren. Die Größe wird entsprechend den Innenmaßen der Elektrolysezelle und den Anforderungen an die Elektrodenanordnung individuell angepasst. Große Natriumchloratproduzenten streben eine groß angelegte und effiziente Produktion an, und ihre Elektrolysezellen sind groß und weisen hohe Strombelastungen auf. Maßgeschneiderte Titananoden müssen nicht nur die Anforderungen an Größe und hohe Festigkeit erfüllen, sondern auch das strukturelle Design der Anode berücksichtigen, um eine gleichmäßige Stromverteilung und gute Wärmeableitung bei hoher Stromdichte zu gewährleisten.
Maßgeschneiderte Größe
Bei der Anpassung der Größe und Form der Titananode sollten zuerst die Konstruktionsparameter der Elektrolysezelle berücksichtigt werden, darunter die geometrischen Abmessungen der Zelle, der Elektrodenabstand, der Elektrolytflussmodus usw. Wenn die Elektrolysezelle beispielsweise ein Zwangsumlaufelektrolytverfahren anwendet, sollten Form und Größe der Anode so beachtet werden, dass der Elektrolytfluss nicht behindert wird, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass der Elektrolyt die Anodenoberfläche vollständig berühren kann, um die Elektrolyseeffizienz zu verbessern.
Für Produktionsprozesse, die eine höhere Stromdichte erfordern, können Konstruktionen verwendet werden, die die Oberfläche der Anode vergrößern, wie etwa die Verwendung einer Netzstruktur oder einer Anode mit poröser Struktur.
Beschichtungsmaterialien
Rutheniumbeschichtungen zeichnen sich durch eine geringe Chlorentwicklungsüberspannung, gute Leitfähigkeit und Stabilität aus und eignen sich für die meisten konventionellen Natriumchlorat-Produktionen. Iridiumbeschichtungen überzeugen unter besonderen Betriebsbedingungen durch ihre ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und geringe Sauerstoffentwicklungsüberspannung. Mehrelementbeschichtungen vereinen die Vorteile mehrerer Metalloxide und bieten eine umfassendere Leistung. Neben Edelmetalloxidbeschichtungen wie Ruthenium und Iridium können auch andere Materialien für Titananodenbeschichtungen verwendet werden, beispielsweise Zinn-Antimonoxid-Beschichtungen. Zinn-Antimonoxid-Beschichtungen sind kostengünstig und finden Anwendung in kostensensitiven Anoden mit geringen Leistungsanforderungen.
Beschichtungstechnik
Zu den üblichen Technologien zur Herstellung von Titananodenbeschichtungen zählen thermische Zersetzung, Galvanisierung, chemische Gasphasenabscheidung usw.
- Thermische Zersetzung
Bei der thermischen Zersetzung wird eine Lösung mit Metallsalzen auf die Oberfläche eines Titansubstrats aufgetragen und anschließend durch thermische Zersetzung bei hohen Temperaturen in eine Metalloxidbeschichtung umgewandelt. Diese Methode ist relativ einfach und kostengünstig.
- Galvanotechnik
Metalloxide werden durch Galvanisieren auf der Oberfläche eines Titansubstrats abgeschieden, um eine gleichmäßigere und dichtere Beschichtung zu erhalten. Der apparative Aufwand für das Galvanisierungsverfahren ist jedoch hoch und die Effizienz relativ gering.
- Chemische Gasphasenabscheidung
Bei der chemischen Gasphasenabscheidung werden metallorganische Verbindungen zersetzt und auf der Oberfläche des Titansubstrats abgeschieden, um eine Beschichtung zu bilden. Das Verfahren erzeugt hochwertige Beschichtungen, erfordert jedoch eine komplexe Ausrüstung, hohe Kosten und einen begrenzten Produktionsumfang.
Bei der Auswahl einer Beschichtungstechnologie müssen Faktoren wie die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials, die Leistungsanforderungen der Anode, die Kosten und Umweltschutzanforderungen umfassend berücksichtigt werden. Beispielsweise kann für Titananoden auf Rutheniumbasis, die eine hohe Beschichtungsgleichmäßigkeit und -haftung erfordern, die Galvanisierung oder eine verbesserte thermische Zersetzung besser geeignet sein. Für einige mehrfachbeschichtete Titananoden, die eine extrem hohe Beschichtungsleistung und spezielle Strukturbeschichtungen erfordern, kann die chemische Gasphasenabscheidung die bessere Wahl sein.
