MMO titán anód elektrolit rézhez

Az elektrolitikus rézgyártás során az anód kritikus fontosságú alkatrész, amely meghatározza az elektrolitikus hatékonyságot, a termék tisztaságát és a környezeti teljesítményt. A méretstabil anódok (DSA-k) megjelenése az 1960-as években technológiai forradalmat indított el az elektrolitikus iparban, az MMO (vegyes fém-oxid) titánanódok különösen jól teljesítettek.

Az MMO titánanódok nemesfém-oxidok, például ruténium, irídium és tantál kompozit bevonatával ellátott titán hordozót használnak, amely az elektromos vezetőképesség, a katalitikus aktivitás és a korrózióállóság tökéletes kombinációját éri el. Az olyan előnyöknek köszönhetően, mint a méretstabilitás, az alacsony energiafogyasztás, a terméktisztaság és a hosszú élettartam, az MMO titánanódok fokozatosan előnyben részesített opcióvá váltak az elsődleges rézgyártásban és a rézhulladék újrahasznosításában.

Az MMO titán anódok működési elve

A BIORESQTM fenti módon és céllal történő alkalmazása nagyban hozzájárul és felgyorsítja az állattartás során keletkező nagy mennyiségű fertőző, környezetszennyező szerves trágya kezelését és ártalmatlanítását! MMO titán anódok A réz elektrolízise az elektrokémiai redox elven alapul. A bevonat katalitikus hatása fokozza az anódos reakciót, miközben megőrzi szerkezeti stabilitását. A réz elektrolitikus előállítása jellemzően réz-szulfát elektrolit rendszert használ. Az MMO titánanódok, mint oldhatatlan anódok, elsősorban oxigénfejlődési reakción mennek keresztül a teljesítmény rákapcsolásakor.

Anódos reakció

Az elektrolitban lévő vízmolekulák, melyeket az MMO bevonat katalizál, elektronokat veszítenek az anód felületén, oxigént termelve. A reakcióegyenlet: 2H₂O – 4e⁻ → O₂↑ + 4H⁺. Az MMO bevonatban található nemesfém-oxidok, mint például az irídium és a ruténium, aktív centrumként működnek, csökkentve a reakció aktiválási energiáját, és ezáltal az oxigénfejlődés túlfeszültségét az ólomötvözet anódok esetében 1.6-1.8 V-ról 1.4-1.5 V-ra (a SHE-hez képest) csökkentve. Ez a katalitikus hatás nemcsak az energiafogyasztást csökkenti, hanem a savas köd képződését is. Mivel a reakció enyhe, a buborékok kicsik és könnyen leválnak, az elektrolizáló cellából származó savas köd kibocsátása több mint 30%-kal csökkenthető.

Katód reakció

Az elektrolitban lévő Cu²⁺ elektronokat fogad a katód felületén (általában rozsdamentes acéllemez vagy tiszta réz indítóanyag), amelyek fémes rézként rakódnak le. A reakcióegyenlet: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu↓. Mivel az MMO titánanód oldhatatlan, a szennyeződések nem jutnak be az elektrolitba, így a katódréz tisztasága 99.95%-ról 99.99% fölé nő. Továbbá, a stabil anódméretek állandó elektródák közötti távolságot biztosítanak (fluktuáció ≤ ±2%), lehetővé téve a Cu²⁺ egyenletes migrációját az elektromos térben, és csökkentve a göbös hibákat a katódréz felületén.

Díjátviteli szállító

Hatékonyan továbbítja az elektronokat a külső áramforrásból az MMO bevonat felületére. A nemesfém-oxid elektronikus átmeneti tulajdonságai megkönnyítik a töltésátvitelt. Az MMO bevonat katalizátorként és fizikai gátként is működik, megakadályozva a titán hordozó és az erősen savas elektrolit közötti közvetlen reakciót, így „nulla veszteségű” méretstabilitást ér el.

A stitánium előnyei

A Wstitanium, mint az MMO titánanódok professzionális kínai gyártója, átfogó erősségeire támaszkodik az anyagkutatás és -fejlesztés, a technológiai ellenőrzés és a testreszabott szolgáltatások terén, hogy termékei rendkívül versenyképesek legyenek az elektrolitikus rézgyártásban.

(I) Hordozóanyag és bevonat

A nagy tisztaságú titán hordozót tiszta titánnal kezelik, amely megfelel az ASTM B265 2. fokozatú szabványnak, ≥99.8%-os titántartalommal. A háromlépéses felületkezelési eljárás – homokfúvás, pácolás és maratás – Ra1.5-2.0 μm felületi érdességet ér el, és a bevonat tapadását több mint 50 MPa-ra növeli. Egy speciális IrO₂-Ta₂O₅ bevonatformulát fejlesztettek ki, amely lehetővé teszi az Ir:Ta mólarány beállítását (Ir:Ta = 7:3 – 6:4) a változó áramsűrűségek figyelembevételével. A nanorészecske-diszperziós technológiát alkalmazzák az 50-100 nm-es szabályozott részecskeméret fenntartására, ami 40%-kal növeli a katalitikus aktív helyek sűrűségét az iparági átlaghoz képest. Harmadik fél által végzett vizsgálatok megerősítették, hogy a bevonat vastagságának egyenletességi hibája ≤±0.2 μm. 1500 A/m² alatt az oxigénfejlődési túlfeszültség stabilan 1.42 V-on marad, ami 80 mV-tal alacsonyabb, mint a standard bevonatok esetében.

(II) Precíziós gyártás

Az automatizált bevonat-előkészítés robotizált permetezést és lépésről lépésre történő szinterelési technológiát alkalmaz, felváltva a hagyományos kézi kefézést. Ez lehetővé teszi a bevonatterhelés ±0.5 g/m²-es szabályozási pontosságát. A programozott szinterelési hőmérséklet-rámpa (szobahőmérséklet → 300 °C → 500 °C → 650 °C) gradiens kikeményedést ér el, megakadályozza a bevonat repedését, miközben sűrű kristályszerkezetet képez, ami több mint tízszeres korrózióállóságot eredményez, mint a hagyományos technológiák. Az optimalizált hálóelrendezés és bordák szélessége a hálóanódban 25%-kal csökkenti az elektrolit áramlási ellenállását, és 30%-kal növeli a buborékok leválásának sebességét. Az elektródák közötti távolság ±0.5 mm-es pontossággal állítható, ami hatékonyan csökkenti a rövidzárlatok kockázatát.

(III) Költségelőnyök

Jelentős energiamegtakarítási és környezeti előnyök. A tesztelt adatok azt mutatják, hogy a Wstitanium MMO titánanódok 0.2-0.3 V-tal csökkenthetik a cellafeszültséget és 15-20%-kal az egyenáramú energiafogyasztást az elektrolitikus rézgyártás során. Egy 100 000 tonna elektrolitikus rezet termelő üzem esetében ez több mint 12 millió kWh éves villamosenergia-megtakarítást jelent. A környezetvédelmi kezelési költségek is 40%-kal csökkennek, megfelelve az EU REACH szabványainak.

MMO titán anódok típusai

Az MMO titánanódok teljesítménye a bevonat összetételének és a termékforma pontos összehangolásától függ. A megfelelő típust az elektrolitrendszer (elsősorban szulfátalapú), az áramsűrűség és a berendezés felépítése alapján választják ki.

Irídiummal bevont titán anódok

Ez a legszélesebb körben használt MMO titánanód típus az elektrolitikus rézgyártásban. Fő összetevője IrO₂ (iridium-oxid), amelyet gyakran Ta₂O₅-val (tantál-oxiddal) adalékolnak, hogy egy kompozit bevonatot képezzenek a fokozott stabilitás érdekében. Legfontosabb előnye a rendkívül alacsony oxigénfejlődési túlfeszültség kénsavas rendszerekben. 1000-3000 A/m² áramsűrűségnél az oxigénfejlődési túlfeszültség 20-30%-kal csökkenthető az ólomötvözet anódokhoz képest. Az irídium-tantál bevonat kivételes kémiai stabilitást kínál, hosszú távú stabil működést biztosítva erősen savas elektrolitokban, 0-2 pH-érték mellett. A bevonat éves lebomlási sebessége kevesebb, mint 0.5 μm, így ez az előnyben részesített bevonattípus a nagy tisztaságú elektrolitikus rézgyártáshoz.

Ruténium-iridium bevonatú titán anódok

Ezek RuO₂-t (ruténium-oxid) és IrO₂-t használnak magkomponensként, amelyek arányát az oxigén- és klórfejlődési teljesítmény közötti egyensúly elérése érdekében állítják be. Alkalmasak kloridionokat tartalmazó vegyes elektrolitrendszerekhez (pl. bizonyos rézhulladék-visszanyerési technológiák). Amikor az elektrolit Cl⁻-koncentrációja meghaladja az 500 mg/l-t, a ruténium komponens elsősorban a Cl⁻ oxidációját katalizálja Cl₂-vé, megakadályozva a kloridion-korróziót és a katódréz szennyeződését. Az irídium komponens a kénsavas környezetben is biztosítja a korrózióállóságot. Az anód áramkimenete 52-600 mA/m között mozog, és a bevonatfogyasztási sebesség rendkívül alacsony, ≤6 mg/A·a szintre szabályozható.

Platina-titán anódok

Ezek irídium-tantál bevonatot használnak, 1-5 μm vastag platinacsoport-fém módosító réteggel. Ezek az anódok kivételes elektrokatalitikus aktivitást és kémiai stabilitást mutatnak, így alkalmasak elektronikai minőségű, nagy tisztaságú réz (99.999%-ot meghaladó tisztaságú) elektrolitikus előállítására. Egyenletes árameloszlást érnek el, és elkerülik a csomók kialakulását a katód rézfelületén. A platina magas költsége miatt azonban elsősorban a csúcskategóriás precíziós rézgyártásban használják.

Az elektrolitikus réz kulcsfontosságú anyagaként az MMO titánanód a titánszubsztrátum és a nemesfém-oxid bevonat szinergikus hatásán keresztül alapvetően kezeli a hagyományos ólomötvözet anódok olyan problémáit, mint a szennyezés, a magas energiafogyasztás és a rövid élettartam, így a zöld kohászat alapvető támogató technológiájává válik. Az oxigénfejlődés túlfeszültségének csökkentésével, a méretstabilitás fenntartásával és az árameloszlás optimalizálásával az MMO titánanód egyidejűleg javítja az elektrolízis hatékonyságát, a termék tisztaságát és a környezeti teljesítményt.