Stitane a développé une série de hautes performances Produits d'anode en titane MMOLargement utilisées dans l'électrolyse alcaline de l'eau (EAE), l'électrolyse à membrane échangeuse de protons (EMEP) et l'électrolyse à membrane échangeuse d'anions (EMEA), les anodes en oxyde métallique mixte (OMM) de titane permettent de réduire la consommation d'énergie de 30 à 40 % par rapport aux anodes traditionnelles à base de nickel. La consommation d'énergie par unité d'hydrogène produite peut être réduite de 0.5 à 1.0 kWh/Nm³. Elles supportent des densités de courant jusqu'à 10 000 A/m², soit 2 à 3 fois celles des anodes traditionnelles à base de nickel. Leur durée de vie est exceptionnellement longue (10 à 20 ans), soit 4 à 8 fois supérieure à celle des anodes traditionnelles à base de nickel. Les dimensions des électrodes restent quasiment inchangées lors d'un fonctionnement prolongé, garantissant ainsi des performances stables et constantes de l'électrolyseur.
Système de revêtement d'anode en titane MMO
Les performances des anodes en titane MMO dépendent principalement de la composition, de la structure et du procédé de fabrication du revêtement. Différents revêtements présentent des propriétés électrochimiques distinctes, les rendant ainsi adaptés à diverses technologies de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau et à différentes conditions de fonctionnement. Wstitanium propose les quatre principaux systèmes de revêtement suivants pour l'industrie de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau :
Les anodes en titane MMO iridium-tantale sont préparées par décomposition thermique, en utilisant le dioxyde d'iridium (IrO₂) comme principal composant catalytique actif et le pentoxyde de tantale (Ta₂O₅) comme stabilisant et liant. Une teneur en IrO₂ de 80 à 85 % convient aux applications exigeant un rendement extrêmement élevé. Une teneur en IrO₂ de 60 à 65 % convient aux environnements à forte densité de courant, à haute température ou fortement acides.
- Durée de vie ≥ 50 000 heures.
- Rendement actuel 95-98%.
- Épaisseur du revêtement : 8-20 μm.
- Densité de courant 1000A-5000A/m².
- Rapport molaire typique (IrO₂:Ta₂O₅ = 70:30).
- Surtension d'évolution de l'oxygène ≤1.4V (vs. SHE, 1A/cm²).
- Électrolyse de l'eau par membrane échangeuse de protons (PEM).
- Électrolyse alcaline de l'eau à haute densité de courant.
- Électrolyse de l'eau à haute tension pour la production d'hydrogène (30-80 bar).
- Électrolyse de l'eau de mer pour la production d'hydrogène.
Le revêtement ruthénium-iridium utilise le dioxyde de ruthénium (RuO₂) comme composant catalytiquement actif, le dioxyde d'iridium (IrO₂) pour améliorer sa stabilité et le dioxyde de titane (TiO₂) comme liant et support. L'IrO₂ renforce la résistance à l'oxydation et la durée de vie, tout en maintenant une activité catalytique élevée. Ce revêtement est un revêtement classique pour l'électrolyse alcaline de l'eau en vue de la production d'hydrogène.
- Rendement actuel 92-96%.
- Épaisseur du revêtement : 8-20 μm.
- Densité de courant 1000A-4000A/m².
- Résistivité du revêtement ≤10⁻⁴Ω・cm
- Rapport molaire typique (RuO₂:IrO₂:TiO₂ = 60:20:20).
- Surtension d'évolution de l'oxygène ≤1.35V (vs. SHE, 1A/cm²).
- Électrolyse de l'eau alcaline (KOH/NaOH)
- Électrolyseur à densité de courant faible à moyenne (0.2-0.8 A/cm²)
- Projets de production d'hydrogène à grande échelle à l'échelle industrielle
- électrolyse de l'eau par membrane échangeuse d'anions (MEA)
Les anodes en titane recouvertes de platine sont produites par dépôt d'une couche de platine métallique sur la surface d'un substrat en titane, par électrodéposition ou dépôt chimique. L'épaisseur est généralement de 0.5 à 10 µm. Le platine présente une activité catalytique extrêmement élevée pour les réactions de dégagement d'hydrogène (HER) et d'oxygène (OER). Il présente également une bonne stabilité en milieux acide et alcalin.
- Unité de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau à petite échelle
- Production d'hydrogène de haute pureté (99.999 % et plus)
- Électrolyseurs (par exemple, à très basse température et à très haute pression)
- Applications nécessitant une activité catalytique extrêmement élevée
Revêtements d'oxyde composites
Wstitanium a développé une série de systèmes de revêtements d'oxydes composites. Par exemple, le revêtement ruthénium-iridium-étain-antimoine (RuO₂-IrO₂-SnO₂-Sb₂O₅) présente une activité catalytique d'évolution d'oxygène extrêmement élevée et une bonne stabilité. Le SnO₂ améliore la conductivité et la porosité du revêtement. Lors de l'électrolyse alcaline de l'eau pour la production d'hydrogène, ses performances sont supérieures à celles des revêtements ruthénium-iridium-titane, pour un coût comparable.
- Activité électrocatalytique améliorée du revêtement.
- Efficacité de réaction accrue.
- Structure cristalline plus stable.
- Résistance à la corrosion et durée de vie améliorées.
Comparaison des anodes en titane MMO
Pour vous aider à choisir le système de revêtement adapté de manière plus intuitive et précise, Wstitanium a établi un tableau comparatif détaillé des principaux paramètres de performance de cinq anodes en titane MMO revêtues courantes. Toutes les données proviennent de tests réalisés par le laboratoire Wstitanium en stricte conformité avec la norme nationale. GB / T 45092-2024 « Tests de performance et évaluation des électrodes pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau », ainsi que des rapports de tests provenant d’organismes tiers faisant autorité.
Faites glisser votre doigt vers la gauche ou la droite pour afficher le tableau complet.
Structure d'anode en titane MMO
La forme et la structure de l'anode en titane MMO sont des facteurs clés qui influencent les performances de l'électrolyseur. Différentes formes offrent différentes efficacités et surfaces spécifiques, convenant ainsi à diverses conceptions d'électrolyseurs. Wstitanium possède une expertise pointue dans l'usinage du titane et peut personnaliser des anodes en titane MMO de formes et de spécifications variées, en fonction de la structure et des exigences techniques de votre électrolyseur.
Anodes en titane en plaque
Les anodes en titane en plaques sont fabriquées à partir de plaques de titane par découpe, soudage, traitement de surface et revêtement. Elles présentent une structure simple et un faible coût.
- ASTM B 256 Gr1 ou Gr2
- Epaisseur: 0.5mm - 5.0mm
- Dimensions maximales : 23 000 mm × 1 000 mm
- Bornes conductrices : φ6 mm - φ20 mm
- Électrolyseur alcalin à filtre sous pression
- Électrolyseur d'hydrogène industriel
- Électrolyseur à faible densité de courant (≤0.6 A/cm²)
- Petit électrolyseur de laboratoire
Anode en titane à mailles
Les anodes en titane à structure réticulaire présentent des avantages tels qu'une grande surface spécifique, une bonne évacuation des gaz et une bonne circulation de l'électrolyte. Elles constituent la forme d'anode privilégiée.
- Epaisseur: 1-5mm
- Ouverture: 1-10mm
- 2 × 2 mm-10 × 10 mm
- Diamètre du fil: 0.5 mm-2.0 mm
- électrolyseur alcalin
- Membrane échangeuse de protons (PEM)
- Membrane échangeuse d'anions (AEM)
- Densité de courant élevée (>0.6 A/cm²)
Anodes tubulaires en titane
Les anodes tubulaires en titane offrent une décharge omnidirectionnelle à 360° et une excellente dissipation de la chaleur, ce qui les rend adaptées aux cellules électrolytiques tubulaires.
- Diamètre : φ6 mm - φ100 mm
- Épaisseur de paroi: 0.5 mm - 3.0 mm
- Longueur maximale: 6000 XNUMX mm
- Épaisseur de paroi: 0.5 mm - 5 mm
- système de production d'hydrogène à partir d'eau de mer
- Électrolyseur à haute densité de puissance
- Exigences élevées en matière de rejet de gaz
- Électrolyseur haute tension
Anode en titane pour panier MMO
- Tiges conductrices : 10~30 mm.
- Épaisseur : 0.5 à 2 mm.
- Taille des mailles : 6 mm × 3 mm - 16 mm × 8 mm.
- Électrolyseur cylindrique.
- Densité de courant élevée.
- Électrolyse directe de l'eau de mer.
- Haute pression, haute température.
anodes en titane MMO pour tiges
- Diamètre : 2 mm - 30 mm
- Longueur maximale : 6 mètres
- Épaisseur de revêtement: 5 ~ 20μm
- électrolyseur tubulaire
- Appareil d'électrolyse de laboratoire
- électrolyseur à flux spiralé
- électrolyseur à électrode rotative
Anodes en titane personnalisées pour MMO
- Tolérance de ±0.05 mm
- Revêtement MMO personnalisé
- Forme personnalisée
- résistant au fluorure
- Électrolyseurs spécialisés
- Micro-électrolyseurs
- électrolyseurs photocatalytiques
- électrolyseurs électrochimiques
Solutions personnalisées Wstitanium
Wstitanium comprend que chaque projet de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau présente des exigences et des conditions de fonctionnement spécifiques. C'est pourquoi Wstitanium propose des solutions d'anodes en titane MMO sur mesure. Nos services personnalisés couvrent l'intégralité du processus, de la conception de la formulation du revêtement et de l'optimisation structurelle à la fabrication, garantissant une intégration parfaite à votre système d'électrolyse.
Densité de courant (>3A/cm²)
- Augmenter l'épaisseur du revêtement à 12-30 μm
- Optimiser la porosité à 30-40%
- Améliorer la conductivité du revêtement
- Augmenter la charge en métaux précieux
- structure de revêtement à gradient
Haute température (>80℃)
- Éléments résistants aux hautes températures (par exemple, ZrO₂, HfO₂)
- Améliorer la densité du revêtement
- Structure à gradient multicouche
Haute pression (>30 bar)
- Augmenter la densité du revêtement
- Augmenter la résistance mécanique
- Renforcer l'étanchéité
- substrat en titane plus épais
Longue durée de vie (>80 000 heures)
- Teneur en métaux précieux : 30 à 40 %
- Structure à gradient multicouche
- Ajout de stabilisants et d'antioxydants
- Optimisation de la microstructure du revêtement
exigences de faible coût
- Revêtement d'oxyde composite multicomposant
- Amélioration de l'utilisation des métaux précieux
- Métaux précieux concentrés en surface
- Technologie de fabrication optimisée
Alimentation fluctuante
- résistance au courant inverse améliorée
- Ajout d'additifs de résistance au courant inverse
- Conductivité du revêtement optimisée
- Revêtement plus épais
Cas du projet
Les anodes en titane MMO de Wstitanium ont été utilisées avec succès dans plus de 100 projets de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau à travers le monde. Ces projets couvrent les procédés alcalins, PEM et AEM, et vont de la recherche en laboratoire à la production industrielle d'hydrogène à grande échelle.
1. Projet « Source-Réseau-Charge-Stockage d'hydrogène » de 80 MW
Le projet dispose d'une capacité installée totale de 2 millions de kilowatts, dont 1.5 million de kilowatts d'énergie éolienne et 500 000 kilowatts d'énergie photovoltaïque. Un système de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau de 80 MW sera construit, produisant 20 000 tonnes d'hydrogène vert par an.
- Température: 80 ℃
- Densité de courant : 0.4 A/cm²
- Électrolyseur : Électrolyseur alcalin à filtre sous pression (électrolyte à 30 % de KOH)
- Pression : 1.6 MPa, Durée de vie requise : ≥ 80 000 heures
Solution de wittitane
Revêtement : Revêtement d’oxyde de ruthénium-iridium-étain-antimoine (RuO₂:IrO₂:SnO₂:Sb₂O₅ = 55:15:20:10). Ce revêtement offre une activité catalytique supérieure, une meilleure résistance aux courants inverses et une durée de vie prolongée. Il convient aux environnements à alimentation électrique fluctuante, notamment avec les énergies renouvelables. Forme : Structure en maille à 3 couches (maille losange 2 × 4 mm, diamètre du fil : 1.0 mm). Production : Plus de 2 400 anodes à mailles larges, pour une surface de réaction totale supérieure à 12 000 m². Tous les produits ont été fabriqués en moins de 30 jours.
Résultats
La tension de l'électrolyseur était inférieure à 1.82 V, soit 0.08 V de moins que la moyenne. La consommation électrique de l'unité de production d'hydrogène était ≤ 4.3 kWh/Nm³. Le rendement faradique était ≥ 96.5 %. L'appareil a résisté à des conditions de fonctionnement difficiles, avec des fluctuations de charge allant de 30 % à 110 %. Le taux de dégradation de la tension n'était que de 0.012 %/1 000 heures, nettement inférieur à celui des anodes à base de nickel. Dans des conditions de fonctionnement similaires, les anodes à base de nickel présentaient un taux de dégradation de 0.035 %/1 000 heures. La durée de vie prévue dépassait 90 000 heures.
2. Électrolyse de l'eau de mer pour la production d'hydrogène
Système de production d'hydrogène par électrolyse directe de l'eau de mer à couplage thermique de 110 kW. Ce système vise à développer une technologie de production d'hydrogène par électrolyse directe de l'eau de mer hautement efficace, stable et économique, résolvant ainsi le problème de la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau traditionnelle qui dépend des ressources en eau douce.
- pH = 8.2
- Température: 60 ℃
- Dégagement d'oxygène ≥95%
- Densité de courant : 0.3 A/cm²
- Eau de mer (contenant environ 3.5 % d'ions chlorure)
Solution de wittitane
Revêtement : Revêtement d’oxyde d’iridium-tantale-étain (IrO₂:Ta₂O₅:SnO₂ = 60:25:15). Ce revêtement présente une résistance extrêmement élevée à la corrosion par les ions chlorure et une sélectivité élevée pour le dégagement d’oxygène, supprimant efficacement la réaction parasite de dégagement de chlore. Forme : Anode tubulaire (diamètre extérieur φ20 mm, épaisseur de paroi 1.5 mm, longueur 1000 mm). Des trous circulaires de φ3 mm sont percés dans la paroi du tube, avec un espacement de 10 mm.
Résultats
La sélectivité de dégagement d'oxygène est supérieure ou égale à 96 %, ce qui supprime efficacement la réaction parasite de dégagement de chlorure. La production de chlore est inférieure à 10 ppm. La tension de la cellule est stable en dessous de 1.90 V et la consommation d'énergie unitaire pour la production d'hydrogène est inférieure ou égale à 4.5 kWh/Nm³. Le taux de chute de tension est de 0.02 %/1 000 heures. L'anode a fonctionné de manière stable et continue dans l'eau de mer pendant plus de 5 000 heures sans corrosion significative ni dégradation de ses performances.
3. Projet de production d'hydrogène par électrolyse PEM de 20 MW
Système d'électrolyse PEM de 20 MW pour la production d'hydrogène, avec une capacité de production journalière de 2000 kg. Pureté de l'hydrogène ≥ 99.999 %.
- Électrolyseur à membrane échangeuse de protons (PEM)
- Densité de courant : 2.0 A/cm²
- Température: 70 ℃
- Pression: 3.0 MPa
- Durée de vie prévue : ≥ 50 000 heures
Solution de wittitane
Système de revêtement : Revêtement d’oxyde d’iridium-tantale (IrO₂:Ta₂O₅ = 70:30). Structure multicouche à gradient offrant une résistance et une stabilité aux acides extrêmement élevées. Forme : Anode en titane poreux (matrice de titane expansé, porosité 60 %, taille des pores 100 µm, épaisseur 2 mm).
Résultats
Tension de cellule stabilisée en dessous de 1.72 V. Consommation électrique unitaire pour la production d'hydrogène ≤ 4.7 kWh/Nm³. Pureté de l'hydrogène ≥ 99.999 %. Fonctionnement stable pendant plus de 12 mois avec une dégradation des performances inférieure à 2 %. Durée de vie prévue jusqu'à 60 000 heures.
4. Électrolyse AEM pour la production d'hydrogène
L'électrolyse AEM pour la production d'hydrogène combine les avantages des électrolyseurs alcalins et des électrolyseurs PEM. Elle présente des atouts tels qu'un faible coût, un rendement élevé et une grande réactivité. Elle représente une voie de développement importante pour l'avenir de la technologie de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau.
- Électrolyseur à membrane échangeuse d'anions (MEA)
- Densité de courant de fonctionnement : 1.0 A/cm²
- Température de fonctionnement : 60℃
- Électrolyte : solution de KOH 1 M
Solution de wittitane
Nous avons fourni des échantillons de différents systèmes de revêtement pour les essais, notamment des revêtements ruthénium-iridium-titane, iridium-tantale, iridium-tantale-étain et des revêtements d'oxydes composites multicomposants. Nous avons proposé des échantillons d'anodes de formes variées (plaques, mailles et titane poreux), ainsi que des échantillons présentant différentes tailles de mailles et porosités.
Résultats
Surtension d'oxydation de l'eau du revêtement d'oxyde composite multicomposant ≤ 1.38 V (1 A/cm², 60 °C). Rendement faradique ≥ 96 %. Comparé aux revêtements traditionnels au ruthénium-iridium-titane, ce revêtement réduit de 30 % la quantité de métaux précieux utilisés, ce qui diminue considérablement le coût des électrolyseurs AEM.
5. Électrolyse alcaline de l'eau de 100 MW pour la production d'hydrogène
Un système de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau alcaline de 100 MW, avec une production annuelle de 25 000 tonnes d'hydrogène vert.
- Électrolyseur alcalin (électrolyte à 30 % de KOH)
- Densité de courant : 0.6 A/cm²
- Température: 85 ℃
- Pression: 2.0MPa
- Durée de vie : ≥ 50 000 heures
Solution de wittitane
Revêtement : Revêtement d’oxyde de ruthénium-iridium-titane (RuO₂:IrO₂:TiO₂ = 50:30:20). Ce revêtement présente une excellente activité catalytique et une stabilité extrêmement élevée. Il est particulièrement adapté aux exigences de longue durée des projets de production d’hydrogène à grande échelle à l’échelle industrielle. Structure en maille double couche (maille losange 3 × 6 mm, diamètre du fil 1.2 mm). Tiges conductrices en cuivre pour réduire la résistance de contact.
Résultats
Le projet est actuellement en construction. Wstitanium a achevé la fabrication et la livraison du premier lot de produits. La qualité du produit a été très appréciée par le client. La tension de l'électrolyseur sera stabilisée en dessous de 1.85 V. La consommation électrique unitaire pour la production d'hydrogène est ≤ 4.4 kWh/Nm³.
QFP
L'anode en titane MMO joue le rôle d'anode et participe à la réaction d'oxydation de l'eau (OER) : 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻. Elle catalyse l'OER, réduisant ainsi la surtension et la consommation d'énergie. Elle assure également la conduction du courant, garantissant une distribution uniforme de celui-ci. Enfin, elle résiste à la corrosion électrochimique lors de l'électrolyse.
Les produits en tungstène répondent à diverses normes et exigences de certification internationales, notamment :
Certification du système de gestion de la qualité ISO 9001 : 2015
Certification du système de management de la santé et de la sécurité au travail ISO 45001
Certification RoHS
Certification REACH
Certification CE.
Les ions fluorure sont extrêmement nocifs pour les anodes en titane MMO. Ils endommagent le film de passivation à la surface du substrat en titane, provoquant une corrosion par piqûres et, à terme, la défaillance de l'anode. Même des traces d'ions fluorure (>1 ppm) peuvent causer des dommages importants à l'anode.
Contrôler strictement la pureté de l'électrolyte afin d'éviter l'introduction d'impuretés fluorées.
Utilisez de l'eau déminéralisée pour préparer l'électrolyte.
Choisissez un système de revêtement offrant une meilleure résistance au fluorure.
Réduisez la densité de courant de fonctionnement et la température.
Surveillez régulièrement la teneur en ions fluorure dans l'électrolyte.
Ajouter un dispositif d'élimination du fluorure avant la cellule électrolytique.
