Ánodo de titanio personalizado para cloración electrolítica

El ánodo de titanio es un ánodo insoluble hecho de titanio como sustrato y recubierto con un recubrimiento activo específico. El ánodo de titanio ha impulsado significativamente el desarrollo de la industria del cloro electrolítico, ha transformado el modelo de producción electrolítica tradicional, ha mejorado la eficiencia y la calidad del producto, y ha reducido los costos y la contaminación ambiental.

Sistemas de cloración electrolítica

Proveedor de ánodos de titanio para electrólisis de cloro

En la industria moderna, el cloro y sus productos afines desempeñan un papel fundamental en numerosos campos. Desde la fabricación de materias primas químicas, el tratamiento de agua potable y la industria papelera hasta el tratamiento de alimentos y aguas residuales, el cloro se utiliza en todas partes. La electrólisis es uno de los principales métodos para producir cloro, y la clave reside en el ánodo. Los materiales tradicionales para ánodos presentan numerosos problemas en el proceso de electrólisis, como su corta vida útil, el alto consumo de energía y la baja eficiencia. Con el continuo desarrollo de la ciencia de los materiales, los ánodos de titanio han destacado por su excelente rendimiento y se han convertido en la opción ideal en el campo del cloro electrolítico.

Ánodo de rutenio a base de titanio

Ánodo de rutenio y titanio

El recubrimiento de óxido de rutenio-titanio posee una buena actividad electrocatalítica, lo que puede reducir el sobrepotencial de desprendimiento de cloro durante la electrólisis, promover la reacción de oxidación de los iones cloruro y mejorar la eficiencia de la electrólisis. Adsorbe eficazmente los iones cloruro y acelera la velocidad de reacción de su oxidación a cloro gaseoso.

Ánodo de iridio a base de titanio

Ánodo de iridio y titanio

El ánodo de iridio y titanio ha recibido gran atención en el campo del cloro electrolítico por su excelente resistencia a la corrosión y estabilidad. El recubrimiento está compuesto principalmente de óxido de iridio (como IrO₂). El IrO₂ presenta una estabilidad química extremadamente alta y un buen rendimiento electrocatalítico, especialmente en entornos ácidos y fuertemente oxidantes.

Ánodo compuesto a base de carbono y titanio

Ánodo de rutenio, iridio y titanio

El ánodo de rutenio-iridio-titanio combina la excelente actividad electrocatalítica del ánodo de rutenio con la excelente resistencia a la corrosión del ánodo de iridio. El ánodo de titanio de rutenio-iridio puede reducir eficazmente el sobrepotencial de desprendimiento de cloro y mantener una buena estabilidad.

El ánodo de titanio de óxido metálico mixto se refiere a un ánodo con un recubrimiento compuesto de múltiples óxidos metálicos sobre un sustrato de titanio. Además de los óxidos metálicos mencionados, como rutenio, iridio y tántalo, también puede contener óxidos de metales preciosos como platino, rodio y paladio, así como otros óxidos de metales de transición (como hierro, manganeso, cobalto, etc.). El efecto sinérgico combinado de estos diferentes óxidos metálicos mejora significativamente la actividad electrocatalítica, la resistencia a la corrosión, la conductividad y otras propiedades del ánodo. Por ejemplo, algunos recubrimientos de óxido metálico mixto pueden reducir el sobrepotencial de desprendimiento de cloro, a la vez que inhiben la aparición de reacciones secundarias y mejoran la pureza del cloro. Al ajustar razonablemente la proporción y la estructura de cada óxido metálico en el recubrimiento, también se optimiza la adaptabilidad del ánodo a diferentes composiciones de electrolitos y condiciones de temperatura.

Principio de funcionamiento

La electrólisis del cloro se basa en el principio de la celda electrolítica. En la celda electrolítica, la corriente continua pasa a través del electrolito (generalmente una solución acuosa de cloruro de sodio), y las reacciones de oxidación y reducción ocurren en el ánodo y el cátodo respectivamente. La reacción de oxidación ocurre en el ánodo, y los iones cloruro (Cl⁻) pierden electrones y se oxidan a cloro gaseoso (Cl₂). La reacción de reducción ocurre en el cátodo, y los iones hidrógeno (H⁺) en la solución acuosa ganan electrones y se reducen a hidrógeno gaseoso (H₂), mientras que producen iones hidróxido (OH⁻), que se combinan con los iones sodio (Na⁺) en la solución para formar hidróxido de sodio (NaOH). La fórmula general de la reacción es: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑.

El ánodo de titanio desempeña un papel electrocatalítico clave en la electrólisis del cloro. El recubrimiento activo en su superficie puede reducir el sobrepotencial de la reacción de evolución del cloro. El sobrepotencial se refiere a la diferencia entre el potencial al que ocurre realmente la reacción del electrodo y el potencial de la reacción reversible del electrodo. La presencia de sobrepotencial aumenta el consumo de energía del proceso de electrólisis. El recubrimiento activo del ánodo de titanio cambia los pasos intermedios y la energía de activación de la reacción, lo que facilita que los iones de cloruro pierdan electrones y se oxiden a gas cloro en la superficie del ánodo. Tomando el ánodo de titanio a base de rutenio como ejemplo, durante el proceso de electrólisis, los iones de cloruro se adsorben primero en la superficie del recubrimiento de RuO₂, y luego se produce la transferencia de electrones bajo la acción del campo eléctrico para generar átomos de cloro adsorbidos (Clads), que luego se combinan para formar moléculas de gas cloro (Cl₂) y se desorben de la superficie del ánodo en la solución. Esta serie de reacciones se puede llevar a cabo de manera más eficiente bajo la acción catalítica del recubrimiento activo, reduciendo así la energía requerida para la reacción de evolución del cloro.

La estabilidad del ánodo de titanio se debe a su estructura única y a las propiedades de su recubrimiento. El sustrato de titanio posee buenas propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, y proporciona un soporte estable para el recubrimiento activo. El recubrimiento de óxido metálico sobre la superficie forma una densa película de pasivación durante el proceso de electrólisis. Esta película de pasivación evita el contacto directo del sustrato de titanio con el electrolito y previene la corrosión del titanio. Por ejemplo, el recubrimiento de IrO₂ sobre la superficie del ánodo de iridio y titanio forma una película de óxido estable durante el proceso de electrólisis. Esta película de óxido posee buena estabilidad química y resiste la corrosión de iones de cloruro en alta concentración y del gas cloro, un oxidante fuerte. Al mismo tiempo, otros componentes del recubrimiento (como Ta₂O₅, TiO₂, etc.) actúan en sinergia con IrO₂ para mejorar la estabilidad y la protección de la película de pasivación, permitiendo que el ánodo de iridio y titanio mantenga un rendimiento estable y una larga vida útil durante la electrólisis a largo plazo.

Fabricación de ánodos de placa MMO

En la electrólisis del cloro, la cinética de reacción del electrodo influye significativamente en la eficiencia de la electrólisis y el rendimiento del ánodo. El recubrimiento activo de la superficie del ánodo de titanio puede modificar los parámetros cinéticos de la reacción del electrodo, como la constante de velocidad de reacción y el coeficiente de transferencia. Optimizando la composición y la estructura del recubrimiento, se puede aumentar la velocidad de reacción del electrodo, de modo que el proceso de electrólisis alcance el equilibrio en menos tiempo, mejorando así la eficiencia de la electrólisis. Además, la cinética de reacción del electrodo está estrechamente relacionada con factores como la temperatura, la concentración y el caudal del electrolito. El ánodo de titanio se adapta en cierta medida a diferentes condiciones de trabajo. Ajustando el rendimiento de su recubrimiento, mantiene una buena actividad electrocatalítica y estabilidad en diferentes entornos electrolíticos, garantizando un funcionamiento eficiente y estable del proceso de electrólisis.

Ánodo de óxido metálico mixto

Como material fundamental en el campo del cloro electrolítico, el ánodo de titanio desempeña un papel fundamental en la industria cloroalcalina moderna y las industrias afines gracias a su singularidad y sus importantes ventajas. Los diferentes tipos de ánodos de titanio, como los de rutenio, iridio, rutenio-iridio y óxidos metálicos mixtos, presentan características de rendimiento diferentes y pueden satisfacer diversas condiciones de trabajo y necesidades de producción.

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