塩素酸ナトリウム用チタン陽極のカスタム製造
塩素酸ナトリウムは重要な化学原料として、多くの分野で広く使用されています。その製造における電気分解プロセスは極めて重要であり、その中でチタン陽極が重要な役割を果たしています。
- イリジウムチタン陽極
- Ir-Ta-Tiチタン陽極
- Ru - Ir - Tiチタン陽極
- ルテニウムチタン陽極（RuO₂-TiO₂）
- グラファイトチタン陽極
- カスタマイズされたチタンアノード
- 遷移金属チタン陽極
- 希土類元素チタン陽極
塩素酸ナトリウム製造におけるチタン陽極の利点
塩素酸ナトリウムは重要な化学原料として、多くの分野で広く利用されています。その製造プロセスにおける中核技術である電解技術は、塩素酸ナトリウムの品質と生産効率に決定的な役割を果たしています。独自の性能優位性を持つチタン陽極は、塩素酸ナトリウムの生産レベル向上における重要な要素となっています。優れた導電性、優れた耐腐食性、そして安定した電気触媒性能を備えたチタン陽極は、塩素酸ナトリウムの効率的かつ安定した生産を確かなものにします。
ルテニウムコーティングチタン陽極は優れた電気触媒活性を有し、塩素発生反応の過電位（約0.2～0.3V）を大幅に低減します。これにより、大規模生産において大幅な電力節約が可能になります。ルテニウムコーティングは、腐食性の高い塩素酸ナトリウム電解液環境下においても、触媒活性と構造健全性を長期間維持します。
イリジウム（Ir）コーティングチタン陽極は、優れた耐食性と高温安定性から大きな注目を集めています。塩素酸ナトリウムの製造において、電解液に酸化性の高い不純物が含まれている場合、イリジウムコーティングチタン陽極は他の種類の陽極よりも優れた性能を発揮します。イリジウムコーティングチタン陽極の耐用年数は8～10年に達します。
白金（Pt）コーティングチタン陽極は、優れた導電性と触媒活性を有し、特に製品純度が極めて高い塩素酸ナトリウム製造においてその効果を発揮します。白金コーティングチタン陽極は、不純物を効果的に低減し、製品の高純度を確保します。欠点は、白金コーティングチタン陽極のコストが比較的高いことです。
チタン陽極の重要な役割
の生産で 塩素酸ナトリウム核となる電気化学反応は、 電解セル、そしてチタン陽極はこの一連の反応の重要な参加者です。基本的な全体反応式は、NaCl + 3H2O =NaClO3 + 3H2↑です。この一見単純な式には、実際には複雑で秩序立った段階的な反応プロセスがあります。陽極領域では、塩化物イオンが酸化反応を起こし、具体的な反応式は2Cl^- =Cl2↑ + 2e^-です。塩化物イオンはチタン陽極の表面で電子を失い、塩素ガスに酸化されます。チタン陽極は塩素発生反応の過電位を低下させ、塩化物イオンが電子を失って酸化反応を起こしやすくします。微視的に見ると、コーティング中の貴金属原子（ルテニウム、イリジウムなど）は塩化物イオンと特定の吸着状態を形成し、塩素-塩素結合の結合エネルギーを弱め、それによって塩素発生反応を促進します。
カスタム製造チタン陽極
塩素酸ナトリウム生産の規模によって、チタン陽極に対する要件は異なります。小規模の塩素酸ナトリウム生産ユニットでは、小型で軽量な板状または棒状のチタン陽極が好まれる場合があります。中規模の塩素酸ナトリウム生産ユニットでは、平板状またはメッシュ状のチタン陽極が適している場合があります。サイズは、電解槽の内寸と電極配置の要件に応じてカスタマイズされます。大規模な塩素酸ナトリウム生産ユニットは、大規模かつ効率的な生産を追求しており、電解槽は大型で、高電流負荷となっています。カスタマイズされたチタン陽極は、大型で高強度という要件を満たすだけでなく、高電流密度下でも均一な電流分布と優れた放熱性能を確保するために、陽極の構造設計も考慮する必要があります。
カスタマイズされたサイズ
チタン陽極のサイズと形状をカスタマイズする場合、まず電解セルの幾何学的寸法、電極間隔、電解液の流れモードなど、電解セルの設計パラメータを考慮する必要があります。たとえば、電解セルが強制循環電解液方式を採用している場合、電解液の流れを妨げないように陽極の形状とサイズを考慮する必要がありますが、同時に電解液が陽極表面に完全に接触して電解効率を向上させる必要があります。
より高い電流密度が必要な製造プロセスでは、メッシュ構造や多孔質構造の陽極を使用するなど、陽極の表面積を増やす設計を使用できます。
コーティング材料
ルテニウムコーティングは、塩素発生過電圧が低く、導電性と安定性に優れているという特性があり、ほとんどの従来の塩素酸ナトリウム製造に適しています。イリジウムコーティングは、優れた耐食性と低い酸素発生過電圧により、特殊な作業条件下でも良好な性能を発揮します。多元素コーティングは、複数の金属酸化物の利点を組み合わせ、より包括的な性能を発揮します。ルテニウムやイリジウムなどの貴金属酸化物コーティングに加えて、スズアンチモン酸化物コーティングなどの他の材料もチタン陽極コーティングに使用できます。スズアンチモン酸化物コーティングは低コストという利点があり、コストに敏感で、それほど厳しい陽極性能要件がない用途にも適用できます。
コーティング技術
一般的なチタン陽極コーティング製造技術には、熱分解、電気メッキ、化学蒸着などがあります。
- 熱分解
熱分解法は、金属塩を含む溶液をチタン基材の表面に塗布し、高温熱分解により金属酸化物コーティングに変換する方法です。この方法は比較的簡便で低コストです。
- 電気めっき
電気めっきによりチタン基板の表面に金属酸化物を堆積させることで、より均一で緻密なコーティングが得られます。しかし、電気めっき法は設備投資額が大きく、効率も比較的低いという欠点があります。
- 化学蒸着
化学蒸着法は、金属有機化合物を分解し、チタン基板の表面に堆積させてコーティングを形成する方法です。高品質なコーティングが得られますが、装置が複雑でコストが高く、生産規模が限られています。
コーティング技術を選択する際には、コーティング材料の特性、陽極の性能要件、コスト、環境保護要件などの要素を総合的に考慮する必要があります。例えば、高いコーティング均一性と密着性が求められるルテニウム系チタン陽極の場合、電気めっき法や熱分解法の改良がより適している可能性があります。一方、極めて高いコーティング性能と特殊な構造コーティングを必要とする一部の多層コーティングチタン陽極の場合、化学蒸着法がより適している可能性があります。
