Kundenspezifische Herstellung einer Titananode für Elektrolysewasser
Titananoden haben aufgrund ihrer hervorragenden Leistung, hohen Korrosionsbeständigkeit, hohen elektrokatalytischen Aktivität, langen Lebensdauer und ihres geringen Energieverbrauchs viele Vorteile im Bereich der Wasserelektrolyse gezeigt und sind zu einem der Schlüssel zur Förderung der technologischen Entwicklung geworden.
- 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
Titananoden für Elektrolysewasser
Die Wasserelektrolyse hat als nachhaltige Methode zur Wasserstofferzeugung große Aufmerksamkeit erregt. In Wasserelektrolysesystemen spielt die Leistungsfähigkeit der Elektrodenmaterialien eine entscheidende Rolle für die Effizienz, den Energieverbrauch, die Stabilität und die Lebensdauer der Elektrolyse. Titananoden als fortschrittliches Elektrodenmaterial haben aufgrund ihrer einzigartigen Leistungsvorteile großes Anwendungspotenzial im Bereich der Wasserelektrolyse gezeigt.
Eine Rutheniumoxidbeschichtung kann die Überspannung der Chlorentwicklung wirksam reduzieren. Obwohl bei der Wasserelektrolyse hauptsächlich Sauerstoff und Wasserstoff entstehen, trägt sie dazu bei, die Überspannung der gesamten Anodenreaktion zu reduzieren. Dadurch kann die Elektrolyse bei relativ niedriger Spannung durchgeführt und so Strom gespart werden.
Die Iridium-beschichtete Titananode ist speziell für die Sauerstoffentwicklungsreaktion konzipiert und reduziert das Überpotential der Sauerstoffentwicklung deutlich um etwa 0.2–0.3 V. Die Iridiumbeschichtung passt sich komplexen elektrochemischen Umgebungen an und ist ein Hochleistungsanodenmaterial, das häufig bei der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse verwendet wird.
Platinbeschichtete Titananoden eignen sich für die präzise Wasserstoffproduktion mittels Wasserelektrolyse mit extrem hohen Anforderungen an die Elektrodenleistung, beispielsweise in der Laborforschung. Durch präzise Steuerung des Reaktionsprozesses wird hochwertiger Wasserstoff gewonnen. Die hohen Kosten von Platin schränken jedoch die großtechnische Anwendung ein.
Funktionsprinzip
Titananode basiert auf Titan und ist auf seiner Oberfläche mit einer elektrokatalytisch aktiven Metalloxidschicht (z. B. Platin, Ruthenium, Iridium usw.) beschichtet. Das Titansubstrat weist eine gute mechanische Festigkeit auf, um die strukturelle Stabilität der Elektrode zu gewährleisten. Gleichzeitig ist Titan selbst korrosionsbeständig und bleibt in verschiedenen Elektrolytumgebungen relativ stabil. Die Metalloxidbeschichtung ist der Schlüssel zur elektrokatalytischen Wirkung der Titananode und verleiht ihr eine gute Leitfähigkeit und hervorragende elektrokatalytische Leistung.
Im Elektrolyse von Wasser, findet an der Anode eine Oxidationsreaktion und an der Kathode eine Reduktionsreaktion statt. Am Beispiel der Sauerstoffentwicklungsreaktion einer Titananode: Wenn Strom durch die Elektrolysezelle fließt, durchlaufen die Wassermoleküle (H₂O) eine Oxidationsreaktion: 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺. Die aktiven Komponenten in der Beschichtung können Wassermoleküle adsorbieren, die Elektronenwolkenverteilung der Wassermoleküle verändern, die Aktivierungsenergie der Reaktion verringern und so die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen. Gleichzeitig kann aufgrund der guten Leitfähigkeit der Beschichtung der Strom gleichmäßig auf der Anodenoberfläche verteilt werden, wodurch lokale Überhitzung und übermäßige Stromdichte vermieden werden, was sicherstellt, dass die Reaktion unter relativ stabilen Bedingungen abläuft, und die Elektrolyseeffizienz und die Lebensdauer der Elektrode verbessert werden.
Vorteile
- Hohe Korrosionsbeständigkeit
Titananoden behalten ihre relativ stabile Leistung in sauren, alkalischen und elektrolytischen Umgebungen mit starken Oxidationsmitteln und stark korrosiven Ionen (wie etwa Chloridionen).
- Hohe elektrokatalytische Aktivität
Titananoden reduzieren das Überpotential von Elektrodenreaktionen wie Sauerstoff- und Wasserstoffentwicklung deutlich. Bei gleicher elektrischer Energiezufuhr wird mehr Wasserstoff und Sauerstoff produziert.
- den Energieverbrauch reduzieren können
Da Titananoden das Überpotential von Elektrodenreaktionen verringern können, verringert dies nicht nur die Kosten der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse, sondern macht sie auch auf dem Energiemarkt wettbewerbsfähiger.
- Hohe Produktreinheit
Titananoden können das Auflösungsproblem einiger herkömmlicher Anoden (wie Graphitanoden und Bleianoden) überwinden und so die Reinheit von Wasserstoff und Sauerstoff verbessern.
Die verschiedenen Titananodentypen, wie beispielsweise Ruthenium-, Iridium- und platinbeschichtete Titananoden, erfüllen die Anforderungen an die Elektrodenleistung für unterschiedliche Anwendungsszenarien und Bedürfnisse. Das Funktionsprinzip basiert auf der synergistischen Wirkung von Titanmatrix und Metalloxidbeschichtung, die die Wasserelektrolyse effizient katalysieren kann. Vorteile wie hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe elektrokatalytische Aktivität, lange Lebensdauer, geringer Energieverbrauch und die Möglichkeit, die Produktreinheit zu verbessern, verbessern nicht nur die Leistung und den wirtschaftlichen Nutzen des Elektrolysewassersystems, sondern unterstützen auch die nachhaltige Entwicklung der sauberen Energiebranche.
