MMO titán anód klór-alkálihoz

A klóralkáli Az alapvető vegyipar egyik alappillére, az ipar három kulcsfontosságú vegyipari alapanyagot állít elő: klórt, hidrogént és marónátront telített sóoldat elektrolízisével. Ez az iparág nagymértékben támogatja a downstream iparágak, például a műanyag-, textil-, gyógyszer- és papírgyártás fejlődését.

Vegyes fém-oxid titán anódok (MMO titán anódok) teljes mértékben leküzdötték a hagyományos grafitanódok kihívásait, beleértve a gyors korróziót és veszteséget, az alacsony áramhatásfokot és a magas szennyezőanyag-kibocsátást. Ez segített a globális klóralkáli-termelési kapacitást évi 41 millió tonna fölé emelni, 40%-kal növelve az elektrolízis hatékonyságát és 30%-kal csökkentve az energiafogyasztást. Az MMO titánanódok a modern klóralkáli-ipar standard alapalkatrészévé váltak.

Az MMO titán anódok ipari alapelvei

Az MMO titánanódok klóralkáli iparban történő alkalmazásának alapelve az elektrokémiai katalízis. A klóralkáli ipar alapvető reakciója a telített sóoldat (NaCl-oldat) elektrolitikus bomlása. Az MMO titánanódok anódként működnek, és kloridion-oxidációs reakciót generálnak:

Díjátvitel

Elektromos tér hatására az MMO bevonat nemesfém-oxid aktív helyei megkötik az elektrolitban lévő kloridionokat (Cl⁻), elektronátmeneteken keresztül oxidálva a Cl⁻-t Cl₂-vé. Az anódos reakcióegyenlet: 2Cl⁻ – 2e⁻ = Cl₂↑. A ruténium alapú bevonat kristályszerkezete megfelelő adszorpciós energiát és reakcióutat biztosít a kloridionok számára, 20-30%-kal csökkentve a reakció aktiválási energiáját, és jelentősen növelve a reakciósebességet.

Katalitikus szabályozás

Az OH⁻ ionok jelenléte a klóralkáli elektrolitban potenciálisan oxigénfejlődési mellékreakcióhoz vezethet (4OH⁻ – 4e⁻ = O₂↑ + 2H₂O). Az MMO titánanód bevonata biztosítja, hogy a klórfejlődési reakció túlfeszültsége lényegesen alacsonyabb legyen, mint az oxigénfejlődési reakcióé. A klór tisztasága elérheti a 99.95%-ot.

Katód kooperatív reakció

Az anódon keletkező elektronok egy külső áramkörön keresztül a katódra kerülnek, ahol a vízmolekulákat hidrogénné és nátrium-hidroxiddá redukálják. A reakcióegyenlet: 2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻. Az MMO titánanód méretstabilitása állandó elektródák közötti távolságot biztosít ±0.5 mm tűréshatáron belül. A cellafeszültség-ingadozások ±2%-on belül szabályozhatók, stabil elektromos térkörnyezetet biztosítva a katódreakcióhoz.

Az MMO titán anódok előnyei

Az MMO titánanódok több mechanizmuson keresztül optimalizálják az energiahatékonyságot a klóralkáliiparban.

Csökkentett túlfeszültségA katalitikus bevonat 3.2 V-ról 2.8 V alá csökkenti a klórfejlődés túlfeszültségét, ezáltal csökkentve az energiafogyasztást.

Megnövekedett áramsűrűségA hálós szerkezet lehetővé teszi az áramsűrűség 8 A/dm²-ről 17 A/dm²-re történő növelését, ami jelentősen növeli a termelési kapacitást azonos cellatérfogat mellett.

Csökkentett mellékreakciós veszteségekA nagy szelektivitású katalízis 94%-97%-ra növeli az áramhatásfokot, ami jelentősen magasabb, mint a grafitanódok körülbelül 85%-a, ezáltal csökkentve az energiafogyasztást.

Meghosszabbított karbantartási intervallumokAz anód élettartama 8 hónapról 6-8 évre nő, ami csökkenti az anódcsere miatti állásidő okozta termelési veszteségeket, és 15-25%-kal javítja az általános energiahatékonyságot.

MMO titán anódok típusai

A klóralkáli iparban a fő reakció a klórfejlődés, ami szigorú követelményeket támaszt az anód katalitikus specificitásával, klórkorrózióval szembeni ellenállásával és áramvezető képességével szemben. A klóralkáli iparban alkalmazható MMO titánanódokat elsősorban a következő kategóriákba sorolják:

1. Ruténiummal bevont titán anódok

Ez a klóralkáli iparban a legszélesebb körben használt MMO titánanód típus. A magbevonat-rendszer ruténium-dioxidot (RuO₂) használ aktív komponensként, amelyet jellemzően irídium (Ir) és titán (Ti) oxidjaival adalékolnak, hogy kompozit szerkezetet hozzanak létre. A tipikus készítmények közé tartozik a RuO₂-IrO₂ vagy RuO₂-TiO₂ gradiens bevonat. A ruténium erős katalitikus aktivitást mutat a kloridionok oxidációjában, lehetővé téve a klórfejlődés túlfeszültségének ≤1.36 V-on (a SHE-hez képest) történő szabályozását, jelentősen csökkentve az elektrolízis energiafogyasztását.

2. Ruténium-Ir-Tantál bevonatú titán anódok

A ruténium-Ir-tantál bevonatú titánanódokat nagyméretű klóralkáli üzemekben használják, ahol nagy az áramsűrűség és hosszú az üzemi ciklus. Katalitikus szinergikus hatásuk 94%-97%-ra növelheti az áramhatásfokot, a klór tisztasága pedig elérheti a 99.98%-ot.

3. Platinabevonatú titán anódok

Rendkívül nagy tisztaságot igénylő alkalmazásokhoz a platinabevonatú titánanódok lehetővé teszik a 99.99%-ot meghaladó klórtisztaságot. Magas áruk miatt azonban csak a felső kategóriás, niche alkalmazásokhoz alkalmasak.

4. Hálós MMO titán anód

Titán hálón alapul, 60-80%-os porozitással és 3-5-szörös fajlagos felülettel rendelkezik, mint a sík elektródák, ami jelentősen növeli az elektrolit tömegátviteli hatékonyságát és a reakció érintkezési felületét. Háromdimenziós hálószerkezete precíz kialakítást tesz lehetővé 0.3 mm-es elektródatávolsággal, és deformáció nélkül ellenáll a 200 N/cm² mechanikai igénybevételnek.

5. Cső alakú MMO titán anód

Katalitikus bevonattal ellátott üreges titáncsőből készül, és elsősorban mélykútú elektrolizálókban vagy klór-víz keringtető rendszerekben használják. Hengeres szerkezete elősegíti az elektrolit egyenletes áramlását a reakciófelületen, csökkentve a koncentráció polarizációját és stabil működést biztosítva még nagy áramlási sebesség (3 m/s) mellett is.

6. Lemezes MMO titán anód

3-5 mm vastag tiszta titánlemezből (Gr1/Gr2) készült, homokfúvással és hornyolással megmunkált, majd katalitikus bevonattal ellátott, egyszerű szerkezetet és alacsony gyártási költségeket kínál. A lemez alakú anód nagy áramvezető képességgel rendelkezik.

A Wstitanium MMO titánanódjai az egyedi bevonatolási technológiának, a precíziós gyártásnak és az egyedi szolgáltatásoknak köszönhetően jelentős előnyökkel rendelkeznek a katalitikus hatékonyság, a korrózióállóság és a költségkontroll terén, olyan megoldásokat kínálva a klóralkáli-gyártó vállalatoknak, amelyek technológiailag fejlettek és gazdaságilag megvalósíthatók.