Hersteller und Lieferant von Platin-Titan-Anoden in China

A: Eine Platin-Titan-Anode, auch bekannt als mit Platingruppenmetallen beschichtete Titan-Anode, ist eine unlösliche Anode aus reinem Titan (Gr1/Gr2), das mit Platin oder Oxiden von Platingruppenmetallen (wie Iridiumoxid, Rutheniumoxid, Platin-Iridium-Mischoxiden usw.) beschichtet ist. Sie wird auch als Metalloxid-Anode (MMO-Anode) oder dimensionsstabile Anode (DSA-Anode) bezeichnet.

Die DSA-Anode wurde 1965 von der italienischen Firma De Nora entwickelt. Ihr Hauptmerkmal ist, dass sich die Anodengröße während der Elektrolyse praktisch nicht verändert. Sie zeichnet sich durch eine stabile elektrochemische Leistung und eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Graphit- und Bleilegierungsanoden aus. Im Grunde handelt es sich bei allen drei Anoden um denselben Produkttyp, lediglich die Bezeichnungen unterscheiden sich: Platin-Titan-Anoden betonen die Zusammensetzung des Substrats und der Beschichtung, MMO-Anoden die Materialeigenschaften der Beschichtung und DSA-Anoden die Dimensionsstabilität des Produkts.

A: Platin-Titan-Anoden weisen gegenüber herkömmlichen Anoden sechs unersetzliche Kernvorteile auf:

1. Ausgezeichnete Dimensionsstabilität: Die Anode erleidet während der Elektrolyse praktisch keinen Verlust, ihre Größe bleibt unverändert, die Stromverteilung ist durchgehend gleichmäßig und die Elektrolyseleistung ist stabil und kontrollierbar.

2. Überlegene elektrochemische Leistung: Die Überspannungen für die Chlor- und Sauerstoffentwicklung sind extrem niedrig, und die Zellspannung ist 10-30% niedriger als bei Bleilegierungsanoden, wodurch der Energieverbrauch deutlich reduziert wird.

3. Lange Lebensdauer: Platin-Titan-Anoden haben eine Lebensdauer von 3 bis 20 Jahren und übertreffen damit die von Graphitanoden (1 bis 2 Jahre) und Bleilegierungsanoden (1 bis 3 Jahre) bei weitem.

4. Schadstofffrei: Keine Emissionen von Blei, Graphit oder anderen Schadstoffen, vollständige Einhaltung globaler Umweltvorschriften und vollständige Lösung der Probleme der Entsorgung gefährlicher Abfälle.

5. Breiter Stromdichtebereich: Ein stabiler Betrieb ist bei Stromdichten von 0.1-10000 A/m² möglich und passt sich so verschiedenen Betriebsbedingungen an.

6. Geringes Gewicht: Die Dichte des Titansubstrats beträgt nur 1/4 der von Blei, und sein Gewicht ist wesentlich geringer als das von Bleilegierungen und Graphitanoden, was die Installation und Wartung erheblich erleichtert.

A: Die wesentlichen Unterschiede liegen in der Beschichtungsstruktur, der Leistungsfähigkeit und den Anwendungsbereichen. Die Auswahl muss anhand der spezifischen Betriebsbedingungen erfolgen.

Reinplatinierte Anoden: Durch galvanische oder stromlose Abscheidung wird eine Schicht aus hochreinem Platin auf die Oberfläche eines Titansubstrats aufgebracht. Die Beschichtung ist dicht und weist eine gute Leitfähigkeit auf. Die Potenziale für die Wasserstoff-, Chlor- und Sauerstoffentwicklung sind niedrig, und die Anoden eignen sich für einen pH-Bereich von 0–14. Sie arbeiten auch unter hohen Potenzialen und bei umgekehrter Stromstärke stabil. Der Nachteil liegt in den relativ hohen Kosten; die Beschichtungsdicke beträgt üblicherweise 0.1–10 µm.

Platingruppenmetalloxid-beschichtete Anoden: Diese Anoden verwenden Platingruppenmetalloxide (Iridiumoxid, Rutheniumoxid, Platinoxid usw.) als Hauptbestandteil. Die Beschichtung zeichnet sich durch extrem starke Haftung auf dem Titansubstrat, gute Korrosionsbeständigkeit und einen extrem niedrigen Verbrauch aus. Sie eignet sich für großtechnische industrielle Elektrolyseanwendungen, wie z. B. in der Chloralkali-Industrie, der Wasseraufbereitung und der Wasserstofferzeugung durch Wasserelektrolyse. Die Kosten sind niedriger als die von rein platinbeschichteten Anoden, wodurch sie eine höhere Wirtschaftlichkeit bieten.

Auswahlempfehlungen: Für Anwendungen mit hohem Potenzial, Rückstrom, komplexen korrosiven Umgebungen und extrem hohen Stabilitätsanforderungen sollten Sie Anoden mit reinem Platin wählen. Für die industrielle Elektrolyse im großen Maßstab, den langfristigen stabilen Betrieb und kostensensible Anwendungen eignen sich Anoden mit einer Beschichtung aus Platingruppenmetalloxiden.

A: Unter angemessenen Konstruktions- und Betriebsbedingungen beträgt die Lebensdauer einer Platin-Titan-Anode im Allgemeinen 3–20 Jahre. Dies hängt insbesondere vom Beschichtungssystem, der Schichtdicke und den Betriebsbedingungen ab. Es gibt sechs Kernfaktoren, die die Lebensdauer der Anode beeinflussen:

1. Beschichtungssystem und -dicke: Je dicker die Beschichtung, desto länger die Lebensdauer. Iridiumbasierte Beschichtungen weisen unter Sauerstoffentwicklungsbedingungen eine deutlich längere Lebensdauer auf als rutheniumbasierte Beschichtungen. Platinbasierte Beschichtungen bieten eine höhere Beständigkeit gegenüber hohen Potenzialen.

2. Betriebsstromdichte: Die Stromdichte ist ein entscheidender Faktor für die Lebensdauer. Je höher die Stromdichte, desto schneller verschleißt die Beschichtung und desto kürzer ist ihre Lebensdauer. Unter Bedingungen der Sauerstoffentwicklung kann eine Verdopplung der Stromdichte die Lebensdauer um mehr als 50 % verkürzen.

3. Medienumgebung: Stark korrosive Ionen wie Fluorid- und Cyanidionen im Medium können die Passivierungsschicht und die Beschichtung des Titansubstrats beschädigen und dessen Lebensdauer erheblich verkürzen. Ein pH-Wert außerhalb des zulässigen Bereichs der Beschichtung beschleunigt ebenfalls deren Verschleiß.

4. Betriebstemperatur: Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Beschichtungsabnutzung. Mit jedem Temperaturanstieg um 10 °C verdoppelt sich die Beschichtungsabnutzung annähernd, was die Lebensdauer drastisch verkürzt.

5. Rückstrom: Häufiger Rückstrom kann zum Ablösen der Beschichtung, zur Oxidation des Titansubstrats, zur erheblichen Verkürzung der Anodenlebensdauer und sogar zum sofortigen Ausfall führen.

6. Betrieb und Wartung: Eine unsachgemäße Installation, die zu freiliegendem Substrat führt, ein längeres Eintauchen in korrosive Medien während Stromausfällen und das Versäumnis, Oberflächenablagerungen umgehend zu entfernen, können die Lebensdauer der Anode stark beeinträchtigen.

A: Die Schichtdicke für Platin-Titan-Anoden muss umfassend unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen, des Beschichtungssystems und der Kosten bestimmt werden. Dicker ist nicht immer besser.

Reines Platin-beschichtete Anoden: 0.5-5 μm für Standardbetriebsbedingungen; 5-10 μm für Anwendungen mit langer Lebensdauer wie z. B. kathodischer Schutz; 0.1-0.5 μm für Anwendungen mit niedrigem Strom und kurzen Zyklen wie z. B. in der wissenschaftlichen Forschung.

Anoden mit Platingruppenmetalloxid-Beschichtung: 5-20 μm für Standardbetriebsbedingungen; 20-50 μm für Sauerstoffentwicklungsbedingungen, hohe Stromdichte und Anforderungen an eine lange Lebensdauer; 2-5 μm für Anwendungen mit niedrigem Strom und kurzen Zyklen.

Nachteile übermäßig dicker Beschichtungen: 1) Erhöhter Einsatz von Edelmetallen, was die Kosten erheblich erhöht; 2) Erhöhte innere Spannungen in der Beschichtung, wodurch diese anfälliger für Risse und Abplatzungen wird und sich die Lebensdauer verkürzt; 3) Erhöhter Beschichtungswiderstand, der zu einer höheren Tankspannung und einem erhöhten Energieverbrauch führt.

Wstitanium berechnet die optimale Beschichtungsdicke basierend auf Ihren spezifischen Betriebsbedingungen und berücksichtigt dabei Lebensdauer, Leistung und Kosten, um Ihnen die kostengünstigste Lösung zu bieten.

A: In Medien, die Fluoridionen enthalten, reagiert der TiO₂-Passivierungsfilm auf dem Titansubstrat mit Fluoridionen zu löslichem TiF₆²⁻, wodurch der Passivierungsfilm zerstört wird. Dies führt zu Substratkorrosion, Ablösung der Beschichtung und Anodenausfall.

Im Allgemeinen tritt in neutralen Medien bei Raumtemperatur eine signifikante Korrosion des Titansubstrats auf, wenn die Fluoridionenkonzentration 20 ppm übersteigt. In sauren Medien mit hohen Temperaturen kann bereits eine Fluoridionenkonzentration von 1 ppm schwere Korrosion des Titansubstrats verursachen.

Enthält das Medium Fluoridionen, optimiert Wstitanium die Beschichtungsformulierung und die Substratbehandlungstechnologie anhand der Fluoridionenkonzentration, des pH-Werts und der Temperatur des Mediums. Dies kann beispielsweise den Einsatz eines fluoridbeständigen Beschichtungssystems, eine intensivere Vorbehandlung des Titansubstrats und eine Reduzierung der Betriebsstromdichte umfassen. Bei zu hoher Fluoridionenkonzentration (>50 ppm) empfiehlt Wstitanium die Verwendung anderer Substrate wie Tantal oder Niob.

A: Der beschleunigte Lebensdauertest (auch erweiterter Lebensdauertest genannt) beschleunigt den Beschichtungsverschleiß unter extremen Betriebsbedingungen (hohe Stromdichte, hohe Temperatur und stark korrosive Medien). Er misst die Zeit vom Betriebsbeginn bis zum Ausfall der Anode und dient so zur schnellen Beurteilung ihrer Qualität und der zu erwartenden tatsächlichen Lebensdauer. Dies ist ein gängiges Prüfverfahren für die Anodenleistung in der Industrie.

Die in der chinesischen Norm GB/T 26013-2010 festgelegten Standardbedingungen für beschleunigte Lebensdauertests sind: 1 mol/L H₂SO₄-Lösung, Temperatur 25±2℃, Stromdichte 2A/cm², und das Anodenausfallkriterium ist ein Anstieg der Tankspannung um 5V.

Das Verhältnis zwischen beschleunigter Lebensdauer und tatsächlicher Lebensdauer: Im Allgemeinen entspricht bei gleichem Beschichtungssystem eine längere beschleunigte Lebensdauer einer längeren tatsächlichen Lebensdauer.

Die übliche Umrechnungsformel lautet: Tatsächliche Lebensdauer (h) = Beschleunigte Lebensdauer (h) × (Beschleunigte Stromdichte / Tatsächliche Betriebsstromdichte)² × Temperaturkorrekturfaktor × Mediumkorrekturfaktor.

Beispiel: Besitzt eine Anode unter Standardbedingungen eine Lebensdauer von 100 Stunden und eine tatsächliche Betriebsstromdichte von 1000 A/m² (0.1 A/cm²), so beträgt ihre theoretische Lebensdauer etwa 100 × (2/0.1)² = 40,000 Stunden oder rund 4.5 Jahre. Dieser Wert muss je nach Temperatur und Medium angepasst werden.

Hinweis: Die angegebene Lebensdauer dient nur als Referenz; die tatsächliche Lebensdauer wird maßgeblich von den Betriebsbedingungen beeinflusst.

A: Titan besitzt hervorragende Passivierungseigenschaften: In oxidierenden Medien bildet sich auf der Titanoberfläche schnell ein dichter und stabiler TiO₂-Passivierungsfilm, der das Substrat vor Korrosion schützt. Gleichzeitig ist dieser Passivierungsfilm ein n-Halbleiter, wodurch ein reibungsloser Stromfluss vom Titansubstrat zur aktiven Beschichtung auf der Oberfläche ermöglicht wird.

Weitere optionale Substrate:

Tantal: Bietet bessere Passivierungseigenschaften als Titan und ist beständiger gegen Fluoridionen und Korrosion durch stark saure Medien. Es kann bei höheren Potenzialen stabil betrieben werden. Der Nachteil sind die deutlich höheren Kosten im Vergleich zu Titan; es wird daher in der Regel nur in Spezialanwendungen eingesetzt, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und hohe Potenziale erfordern.

Niob: Seine Passivierungseigenschaften liegen zwischen denen von Titan und Tantal, aber es ist relativ teuer und wird daher nur in einigen speziellen Anwendungen eingesetzt.

Titanlegierungen: Beispielsweise die Titanlegierung Gr5, die eine höhere Festigkeit als Reintitan, aber eine etwas geringere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Sie wird üblicherweise für Anoden in Bauteilen verwendet, die hohe Festigkeit erfordern.

In typischen industriellen Umgebungen ist Reintitan der Güteklassen Gr1/Gr2 das kostengünstigste und am weitesten verbreitete Anodensubstrat, das internationalen Standards wie ASTM B265 und B338 entspricht. Die Standardprodukte von Wstitanium verwenden ausschließlich hochreine Titansubstrate der Güteklassen Gr1/Gr2.

A: Es gibt vier Hauptursachen für das Versagen von Platin-Titan-Anoden:

**Verbrauch des Beschichtungsaktivmaterials:** Bei Langzeitelektrolyse lösen sich die Platingruppenmetalle in der Beschichtung allmählich auf und werden verbraucht. Dies führt zu einer Verringerung der elektrochemischen Leistung und einem Anstieg der Zellspannung. Dies ist die häufigste Ursache für normale Ausfälle.

**Ablösung der Beschichtung:** Eine unzureichende Haftung zwischen der Beschichtung und dem Titansubstrat oder die Einwirkung von mechanischen Stößen, Rückstrom oder plötzlichen Temperaturänderungen kann dazu führen, dass die Beschichtung reißt und sich ablöst, wodurch das Substrat freigelegt wird und ein Anodenausfall entsteht.

**Titansubstratkorrosion:** Stark korrosive Ionen im Medium (wie z. B. Fluoridionen) schädigen den Passivierungsfilm des Titansubstrats, was zu Substratkorrosion und -oxidation führt. Dadurch löst sich die Beschichtung vom Substrat ab, was einen Anodenausfall zur Folge hat.

**Fehler an der leitfähigen Verbindung:** Eine mangelhafte Schweißung/Verbindung der leitfähigen Verbindung führt zu einem übermäßigen Kontaktwiderstand, was zu Hitze und Oxidation führt, die normale Leitfähigkeit verhindert und einen Anodenausfall zur Folge hat.

**Anodenreparatur nach Ausfall:** Anoden mit abgenutzter oder abgeplatzter Beschichtung, deren Titansubstrat jedoch nicht stark korrodiert oder verformt ist, können repariert werden. Der Reparaturprozess umfasst folgende Schritte: Entfernung der defekten Beschichtung → Sandstrahlen, Beizen und Passivieren des Substrats → Neubeschichtung mit einer aktiven Beschichtung → Hochtemperatursintern → Leistungsprüfung → bestandene Prüfung. Die reparierte Anode weist die gleiche Leistung wie eine neue Anode auf, kostet jedoch nur 30–60 % der Kosten und ist somit äußerst umweltfreundlich und wirtschaftlich.

Wstitanium bietet professionelle Reparaturdienstleistungen für Platin-Titan-Anoden an und bietet Prüf-, Bewertungs- und Reparaturdienstleistungen für sowohl Anoden als auch solche, die von uns hergestellt werden.

A: Um Ihnen die präzisesten und am besten geeigneten kundenspezifischen Anoden für Ihre Betriebsbedingungen liefern zu können, benötigen wir folgende Kernparameter:

Anwendung: Zum Beispiel Natriumhypochloritgeneratoren, kathodischer Korrosionsschutz, Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung, Galvanisierung usw. sowie die Zusammensetzung des Mediums, die Konzentration, der pH-Wert und die Betriebstemperatur.

Elektrochemische Parameter: Betriebsspannung, Betriebsstrom/Stromdichte, wichtigste elektrochemische Reaktionen (Chlorentwicklung/Sauerstoffentwicklung/andere).

Form und Abmessungen: Zum Beispiel Platte, Gitter, Rohr, Filament usw. sowie spezifische Länge, Breite, Dicke, Rohrdurchmesser, Drahtdurchmesser, Maschenweite usw. CAD-Zeichnungen werden bevorzugt.

Beschichtung: Beschichtungsart (Reinplatinierung/Platingruppenmetalloxid-Beschichtung), Beschichtungsdicke, erwartete Lebensdauer.

Bearbeitung: Zum Beispiel Schweißen, Biegen, Stanzen, Gewindeschneiden, Flanschverbindungen, Isolationsbehandlung, leitfähiger Steckverbinder usw.

Weitere Anforderungen: Zum Beispiel geltende Normen, Testanforderungen, Lieferzyklus, Zertifizierungsanforderungen usw.

Falls Ihnen keine vollständigen Parameter vorliegen, stellt Ihnen Wstitanium auf Basis Ihrer Arbeitsbedingungen kostenlos Designlösungen und Parametervorschläge zur Verfügung.

A: Die Stromausbeute bezeichnet das Verhältnis der tatsächlich für die Zielreaktion verwendeten elektrischen Energie zur gesamten während der Elektrolyse durch die Elektrolysezelle fließenden elektrischen Energie. Sie wird in Prozent angegeben und ist ein wichtiger Indikator für die Anodenleistung und die Elektrolyseeffizienz. Eine höhere Stromausbeute bedeutet geringeren Energieverbrauch und niedrigere Produktionskosten.

Nach dem ersten Faraday'schen Gesetz gilt: m = kQ = kIt, wobei m die Masse des Zielprodukts, k das elektrochemische Äquivalent, Q die elektrische Leistung, I die Stromstärke und t die Zeit ist. Die Stromausbeute η beträgt: (Tatsächliche Produktmasse / Theoretische Produktmasse) × 100 %.

Kernmethoden zur Verbesserung der Stromausbeute von Platin-Titan-Anoden:

Auswahl eines geeigneten Beschichtungssystems: Wählen Sie ein Beschichtungssystem, das der Zielreaktion entspricht. Beispielsweise empfiehlt sich eine Ruthenium-basierte Beschichtung für die Chlorentwicklung und eine Iridium-basierte Beschichtung für die Sauerstoffentwicklung, um die Überspannung zu reduzieren und die Reaktionsselektivität zu verbessern.

Optimierung des Anodenstrukturdesigns: Optimieren Sie Form, Größe und Abstand der Anode von der Kathode, um eine gleichmäßige Stromverteilung zu gewährleisten, eine übermäßig hohe lokale Stromdichte zu vermeiden und Nebenreaktionen zu reduzieren.

Geeignete Betriebsparameter: Arbeiten Sie innerhalb des vorgesehenen Stromdichte-, Temperatur- und pH-Bereichs, um übermäßige Schwankungen zu vermeiden, die die Reaktionsselektivität beeinträchtigen könnten.

Halten Sie die Anodenoberfläche sauber: Entfernen Sie regelmäßig Ablagerungen und Schmutz von der Anodenoberfläche, um ein Verstopfen der Beschichtungsporen zu verhindern und sicherzustellen, dass die aktiven Zentren voll an der Reaktion teilnehmen können.

Optimierung des gesamten Elektrolyseurdesigns: Optimierung der Elektrolytzirkulation, der Membran, der Kathodenmaterialien usw., um die Stoffaustauscheffizienz des gesamten Elektrolysesystems zu verbessern, die Konzentrationspolarisation zu reduzieren und die Stromausbeute zu erhöhen.

A: Unsere Platin-Titan-Anoden werden nach folgenden internationalen und nationalen Normen gefertigt und ihre Leistungsfähigkeit entspricht strikt diesen:

ASTM B898-20 Standard Specification for Active Coated Titanium Anodes

GB/T 26012-2010 Technische Bedingungen für oxidbeschichtete Anoden auf Titanbasis

GB/T 26013-2010 Beschleunigte Lebensdauerprüfverfahren für mit Titanoxid beschichtete Anoden

NACE SP0176-2021 Kathodischer Korrosionsschutzstandard für erdverlegte Metallrohrleitungen

ISO 22734-2019 Technische Spezifikation für Wasserstoffproduktionssysteme mittels Wasserelektrolyse

AWS D17.1/D17.1M Schweißspezifikationen für Titan und Titanlegierungen

Unterstützte Zertifizierungen und Testberichte:
Werksinspektionsberichte für jede Produktcharge: einschließlich Materialberichte, Maßprüfungsberichte, Schichtdickenprüfungsberichte, Berichte über elektrochemische Leistungstests und Berichte über Lebensdauertests usw.

Prüfberichte von Drittanbietern: Unterstützt Material-, Leistungs- und Korrosionsbeständigkeitsprüfberichte von anerkannten Drittorganisationen wie SGS, CTI und RoHS.

Zertifizierung nach ISO 9001:2015 für Qualitätsmanagementsysteme.