Anodo di titanio per la produzione personalizzata di acqua per elettrolisi
Gli anodi di titanio hanno dimostrato numerosi vantaggi nel campo dell'elettrolisi dell'acqua grazie alle loro eccellenti prestazioni, all'elevata resistenza alla corrosione, all'elevata attività elettrocatalitica, alla lunga durata e al basso consumo energetico, e sono diventati uno degli elementi chiave per promuovere lo sviluppo tecnologico.
- Anodo in iridio-titanio
- Anodo in titanio Ir-Ta-Ti
- Anodo in titanio Ru-Ir-Ti
- Anodo al rutenio-titanio (RuO₂-TiO₂)
- Anodo in grafite e titanio
- Anodo di titanio personalizzato
- Anodo in titanio con metallo di transizione
- Anodo di titanio con elementi di terre rare
Anodi di titanio per l'elettrolisi dell'acqua
L'elettrolisi dell'acqua, un metodo sostenibile per la produzione di idrogeno, ha suscitato grande interesse. Nei sistemi di elettrolisi dell'acqua, le prestazioni dei materiali degli elettrodi svolgono un ruolo chiave in termini di efficienza, consumo energetico, stabilità e durata. L'anodo in titanio, materiale avanzato per elettrodi, ha mostrato un grande potenziale applicativo nel campo dell'elettrolisi dell'acqua grazie ai suoi esclusivi vantaggi prestazionali.
Il rivestimento in ossido di rutenio può ridurre efficacemente la sovratensione dovuta allo sviluppo di cloro. Sebbene ossigeno e idrogeno vengano sviluppati principalmente nell'elettrolisi dell'acqua, ha un certo effetto nel ridurre la sovratensione della reazione anodica complessiva, consentendo l'elettrolisi a una tensione relativamente bassa, con conseguente risparmio di elettricità.
L'anodo in titanio rivestito in iridio è specificamente progettato per la reazione di sviluppo dell'ossigeno, riducendo significativamente la sovratensione di sviluppo dell'ossigeno, di circa 0.2-0.3 V. Il rivestimento in iridio si adatta ad ambienti elettrochimici complessi ed è un materiale anodico ad alte prestazioni comunemente utilizzato nella produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua.
L'anodo in titanio rivestito in platino è adatto per applicazioni di produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua di precisione, con requisiti estremamente elevati per le prestazioni degli elettrodi, come la ricerca di laboratorio. È possibile controllare con precisione il processo di reazione per ottenere idrogeno di alta qualità. Tuttavia, l'elevato costo del platino ne limita l'applicazione su larga scala.
Principio di funzionamento
Anodo di titanio È a base di titanio ed è rivestito sulla sua superficie da uno strato di ossido metallico elettrocataliticamente attivo (come platino, rutenio, iridio, ecc.). Il substrato di titanio presenta una buona resistenza meccanica che garantisce la stabilità strutturale dell'elettrodo. Allo stesso tempo, il titanio stesso è resistente alla corrosione e rimane relativamente stabile in una varietà di ambienti elettrolitici. Il rivestimento di ossido metallico è la chiave dell'effetto elettrocatalitico dell'anodo in titanio, conferendogli una buona conduttività ed eccellenti prestazioni elettrocatalitiche.
Nel elettrolisi dell'acqua, la reazione di ossidazione avviene all'anodo e la reazione di riduzione al catodo. Per l'anodo in titanio, prendendo come esempio la reazione di sviluppo dell'ossigeno, quando la corrente attraversa la cella elettrolitica, le molecole d'acqua (H₂O) subiranno una reazione di ossidazione: 2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺. I componenti attivi nel rivestimento possono adsorbire le molecole d'acqua, modificare la distribuzione della nube elettronica delle molecole d'acqua, ridurre l'energia di attivazione della reazione e quindi accelerarne la velocità. Allo stesso tempo, grazie alla buona conduttività del rivestimento, la corrente può essere distribuita uniformemente sulla superficie dell'anodo, evitando surriscaldamenti locali e densità di corrente eccessive, garantendo che la reazione avvenga in condizioni relativamente stabili e migliorando l'efficienza dell'elettrolisi e la durata dell'elettrodo.
Vantaggi
- Elevata resistenza alla corrosione
Gli anodi in titanio mantengono prestazioni relativamente stabili in ambienti acidi, alcalini ed elettrolitici contenenti forti ossidanti e forti ioni corrosivi (come gli ioni cloruro).
- Elevata attività elettrocatalitica
Gli anodi in titanio riducono significativamente la sovratensione delle reazioni elettrodiche, come lo sviluppo di ossigeno e di idrogeno. A parità di energia elettrica immessa, vengono prodotti più idrogeno e ossigeno.
- Ridurre il consumo di energia
Poiché gli anodi in titanio possono ridurre la sovratensione delle reazioni degli elettrodi, questo non solo riduce i costi di produzione dell'idrogeno per elettrolisi dell'acqua, ma lo rende anche più competitivo sul mercato energetico.
- Elevata purezza del prodotto
Gli anodi in titanio possono superare il problema della dissoluzione di alcuni anodi tradizionali (come gli anodi in grafite e gli anodi in piombo), migliorando così la purezza dell'idrogeno e dell'ossigeno.
I vari tipi di anodi in titanio, come quelli con rivestimento in rutenio, iridio e platino, possono soddisfare i requisiti prestazionali degli elettrodi per diversi scenari ed esigenze applicative. In termini di principio di funzionamento, l'effetto sinergico della matrice in titanio e del rivestimento in ossido metallico può catalizzare efficacemente l'elettrolisi dell'acqua. I suoi vantaggi, come l'elevata resistenza alla corrosione, l'elevata attività elettrocatalitica, la lunga durata, il basso consumo energetico e la capacità di migliorare la purezza del prodotto, non solo migliorano le prestazioni e i vantaggi economici del sistema di elettrolisi dell'acqua, ma forniscono anche un forte supporto allo sviluppo sostenibile del settore delle energie pulite.
