中国の混合金属酸化物陽極サプライヤーとメーカー
Wstitanium が製造する混合金属酸化物陽極は、その優れた性能により、塩素アルカリ産業、廃水処理、金属腐食防止、電気メッキ、海洋工学など、多くの重要な分野で広く使用されています。
- イリジウムコーティング
- プラチナコーティング
- ルテニウムコーティング
- プレート、メッシュ、チューブ、カスタマイズ
- 電気めっき用
- 下水処理用
- 水の電気分解用
- 塩素アルカリ産業向け
混合金属酸化物（MMO）アノードの信頼できるサプライヤー
混合金属酸化物（MMO）アノードは、高い触媒活性、良好な安定性、低抵抗といった優れた特性により、多くの産業において不可欠な役割を果たしています。Wstitaniumは、卓越した技術、厳格な品質管理、そして継続的なイノベーション能力により、混合金属酸化物アノード製造分野における業界ベンチマークを確立し、お客様にとって信頼できるパートナーでありサプライヤーです。
チタン（Ti）を基材とし、ルテニウム（Ru）酸化物の活性コーティングを施したルテニウム系MMO陽極は、塩素発生反応に対する優れた触媒活性を有しており、塩素アルカリ産業において最も好まれる陽極の一つとなっています。
チタン基板を使用し、活性コーティングは主にIrO₂を含有しています。イリジウムベースのMMOアノードは、酸素発生反応において優れた性能を示し、酸素発生過電圧が低く、安定性に優れています。
塩素アルカリMMO陽極
塩素アルカリ産業におけるMMO陽極は、高い塩素発生触媒活性、低い過電圧、良好な安定性、そして長寿命が求められます。通常、ルテニウムまたはルテニウム-イリジウム複合コーティングが施され、低エネルギー消費で塩素ガスの分離を実現します。
金属防錆MMO
金属防食用MMO陽極は、主に犠牲陽極陰極防食システムや印加電流陰極防食システムに使用され、安定した電流出力、高い駆動電圧、優れた耐食性を備えています。ルテニウムまたはルテニウム-チタン複合コーティングがよく使用されます。
プレートMMOアノード
プレートMMO陽極は、金属（チタン、タンタルなど）を基板とし、金属酸化物（RuO₂、IrO₂など）をコーティングした平板構造で、有効表面積が大きく、均一な電流密度が求められるシーン（電解セル、金属電着など）に適しています。
管状MMO陽極は、金属管（チタン管など）の表面に金属酸化物コーティングを施した円筒構造です。対称構造により、電流を全方向に均一に分散させることができ、3次元的な電流場を必要とするシーンに適しています。
メッシュMMOアノードは、金属線を編み込むかレーザーカットして形成し、金属酸化物でコーティングしたメッシュ構造です。メッシュ構造により重量が大幅に軽減され、活性点の数も増加します。効率的な物質移動が求められる用途（汚染物質の電気触媒分解など）に適しています。
混合金属酸化物陽極はどのように機能しますか?
理由 MMO MMOアノードは、その独特な動作原理により、多くの分野で優れた性能を発揮しています。チタンやタンタルなどの金属を基板として用い、その表面にRuO₂、IrO₂などの混合金属酸化物コーティングをコーティングすることで、MMOアノードの中核機能層を形成しています。これらの金属酸化物は、特定の酸化還元反応を選択的に触媒することができます。
電解
電気分解プロセス中、MMO陽極は不活性陽極として機能し、自身の消費には関与しません。代わりに、コーティングを介して電解液中の陰イオン（Cl⁻、OH⁻など）の酸化反応を触媒します。
- 塩素発生反応：2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
（塩素アルカリ産業向け）
- 酸素発生反応：4OH⁻ → O₂↑ + 2H₂O + 4e⁻
（水分解や下水処理用）
カソード保護システム
MMO陽極は、印加電流式陰極防食（ICCP）システムの中核部品です。陽極は電流を電解質（土壌、海水、コンクリート間隙水など）に伝導し、保護対象金属（パイプラインなど）を陰極とします。陽極から放出される電流は、金属表面の腐食マイクロバッテリーを中和し、金属の酸化を抑制します（Fe → Fe²⁺ + 2e⁻）。マグネシウム合金製犠牲陽極と比較して、MMO陽極は3～5倍の長寿命と調整可能な出力電流を特徴としており、長距離線形プロジェクト（地域間石油パイプラインなど）に適しています。
混合金属酸化物（MMO）アノードの利点
MMO アノードは、高い電気触媒活性、優れた耐腐食性、長い耐用年数、低い過電圧、優れた安定性など、多くの利点があるため、多くの電気化学分野で優れた性能を発揮しています。
- 高い電気触媒活性
MMO陽極は、電気触媒活性の向上の鍵となります。塩素アルカリ産業における塩素発生反応を例にとると、塩素発生過電圧はグラファイト陽極よりも0.3～0.5V低くなります。
- 優れた耐食性
MMO陽極はチタン、タンタルなどの基材をベースとし、高い耐食性を備えています。表面にコーティングされた混合金属酸化物コーティングは、Cl⁻、O₂などの基材による侵食を効果的に防ぎます。
- 長寿命
高い電気触媒活性と優れた耐食性が相まって、MMO陽極は長寿命を実現します。陰極防食分野におけるMMO陽極の耐用年数は15～25年（犠牲陽極は3～5年）に達します。
- 低過電圧
過電圧は電気化学反応のエネルギー消費と効率に直接関係しています。水電気分解による水素製造における酸素発生反応において、MMO陽極の酸素発生過電圧はニッケル系陽極と比較して0.2～0.3V低減されます。
- 良好な安定性
MMO陽極は、様々な作動条件下で優れた安定性を維持します。コーティングは100℃以上の高温でも連続作動可能です。pH値の異なる電解液においても、不動態膜が自己調整し、基板の保護を維持します。
- 均一な電流分布
MMOアノードの構造設計により、運転中の電流分布が均一になります。均一な電流分布は、反応効率の向上、製品品質の均一化、局所的な過熱や過腐食の防止に役立ちます。
MMOアノードとグラファイトアノードの比較
MMOアノードは、電気触媒活性、耐腐食性、寿命の点で他の2つに比べて著しく優れており、需要の高い産業用途に適していますが、初期コストが比較的高くなります。グラファイトアノードはコストは低いものの性能が低く、需要の低い用途や短期用途にしか適していません。ニッケルベースアノードはアルカリ環境下で安定しており、高い水素発生効率を有しますが、酸素発生のエネルギー消費量と寿命において明らかな欠点があります。
| 比較 | MMOアノード | グラファイト陽極 | ニッケル系陽極 |
| 材料組成 | チタン/タンタル基板 + 混合金属酸化物コーティング（RuO₂、IrO₂など） | グラファイト（炭素材料） | ニッケルまたはニッケルベースの合金（Ni、Ni-Fe、Ni-Moなど） |
| 電極触媒活性 | 極めて高い。ナノスケールの活性点が反応の活性化エネルギーを低減します。塩素発生の過電位はグラファイトよりも0.3～0.5V低くなります。 | 比較的低い。グラファイト自体の電気伝導性に依存しており、過電圧は比較的高い。 | 中程度。酸素発生の過電圧はMMOより0.2～0.3V高く、水素発生の過電圧は約0.1～0.3Vです。 |
| 過電圧（V） | 塩素発生：約1.2～1.5V、酸素発生：約1.6～1.8V | 塩素発生：1.5～2.0V、酸素発生：2.0～2.5V | 酸素発生：1.8～2.1V；水素発生：約0.1～0.3V |
| 耐食性 | 優れています。不動態膜はCl⁻やO₂による侵食に強く、強酸性・強酸化環境でも安定して動作します。 | 不良。Cl⁻によって容易に腐食され、酸性電解質中で急速に消費されます。 | 中程度。アルカリ性環境では優れた耐食性を発揮しますが、酸性または塩素を含む溶液では不動態化または腐食が発生しやすくなります。 |
| 耐用年数 | 15～25年（陰極防食）/ 5～10年（塩素アルカリ産業） | 0.5～2年（頻繁な交換が必要） | 5～8年（酸素発生シナリオ）/ 10～15年（水素発生シナリオ） |
| 電流密度 (A/m²) | 高電流密度（5000～10000 A/m²）に耐えることができます | 低電流密度（通常2000 A/m²未満） | 中程度の電流密度（3000～6000 A/m²） |
| エネルギー消費 | 低い。過電圧が低いため消費電力が削減され、グラファイトに比べて20～30%のエネルギーを節約できます。 | 高い。過電位が高いと、通常、エネルギー消費量も高くなります。 | 中程度。酸素発生に必要なエネルギー消費量は比較的高いが、水素発生に必要なエネルギー消費量は比較的低い。 |
| 製品の純度 | 高い塩素純度（> 99％）、炭素粉末汚染なし | 塩素には炭素粉末不純物が含まれており、純度は比較的低い（約95％～98％）。 | 酸素発生純度が高く（> 99.5%）、水素発生には少量のニッケルイオンが含まれます。 |
| メンテナンス要件 | 低い。コーティングは強力な自己修復性を備えているため、定期的な点検で十分です。 | 高い。頻繁な交換が必要で、破損や剥がれが発生しやすい。 | 中程度。アルカリ溶液中のNi²⁺の溶解を防ぐ必要があります。 |
| 費用 | 初期コストが高い（複雑なコーティングプロセス）、長期的な総合コストが低い（エネルギー消費量が少ない + 長寿命） | 初期コストは低いが、メンテナンス/交換コストは高い | 適度な初期コスト、バランスの取れたライフサイクルコスト |
| アプリケーションシナリオ | 塩素 – アルカリ産業、下水処理、陰極保護、電気めっき、電気触媒合成 | アルミニウム電解、低要件電解（実験室など） | 水素製造（酸素発生）のための水電気分解、アルカリ電解装置、ニッケル電気メッキ |
| 環境影響 | 重金属汚染がなく、環境に優しい | CO₂と炭素粉末の汚染物質を生成 | ニッケル資源は限られているため、廃棄された陽極はリサイクルして処理する必要があります。 |
| 構造の柔軟性 | 複雑なシナリオに適応するために、プレート状、管状、メッシュ状など、さまざまな形状にすることができます。 | 比較的脆く、単一構造 |
MMOアノードとDSAアノードの比較
電気化学の世界、特に塩素アルカリ製造と廃水処理の分野では、MMO（混合金属酸化物）とDSA（寸法安定性陽極）という用語が頻繁に用いられます。両者の用途には共通点がある一方で、相違点も存在します。特に、MMO陽極はすべて、電気分解プロセスにおける構造的完全性からDSAとして分類されます。しかし、DSAはより広範なカテゴリをカバーしており、MMOコーティングに限定されるものではありません。
| 比較 | MMOアノード | DSA アノード |
| 定義 | 混合金属酸化物陽極。工業用純チタンを基材とし、貴金属およびその他の金属酸化物の薄膜で覆われた金属電極です。 | 寸法安定性陽極。基材としてチタンを使用し、表面に薄く均一な混合金属酸化物（MMO）層を形成しています。 |
| 本質 | どちらもチタンベースの金属酸化物コーティング電極に属します。MMOは混合金属酸化物の特性を重視しています。 | DSAは寸法安定性の特性を重視します。 |
| コーティング組成物 | 通常、RuO₂やIrO₂などの貴金属酸化物を含み、TiO₂やTa₂O₅などの補助成分が含まれることもあります。 | MMOと同様に、ルテニウム系やイリジウム系酸化物などの白金族金属酸化物を主成分としています。用途に応じて比率を調整できます。MMOコーティングに限定されません。 |
| 電極触媒活性 | 高い。ナノスケールの活性点と特殊な結晶構造により、反応の活性化エネルギーが効果的に低減され、電気化学反応が促進されます。塩素発生の過電圧はグラファイトよりも0.3～0.5V低くなります。 | 高い。反応過電位を大幅に低減し、反応速度を向上させることができます。例えば、塩素-アルカリ反応においては、動作電圧を1ボルト以上低減できます。 |
| 耐食性 | 優れています。電解液中に形成される緻密な不動態膜は、Cl⁻、O₂などの侵食に耐えることができ、強酸・強アルカリ、高塩分などの過酷な環境にも適しています。 | 良好です。チタン基板の表面に保護酸化層が形成され、「自己修復特性」により複雑な環境下でも電極の性能を維持します。 |
| 耐用年数 | 長い。作業条件やコーティングの品質に応じて、15～25年（陰極防食）、5～10年（塩素アルカリ産業）に達することもあります。 | 長い。長年にわたり安定した動作を維持できるため、従来の炭素陽極に比べて耐用年数が大幅に延び、交換頻度も低減します。 |
| 電流密度 | 比較的高い電流密度に耐えることができ、通常は 5000 ～ 10000A/m² に達しますが、特殊な設計ではさらに高い電流密度に達することもあります。 | さまざまな電流密度要件に適応し、さまざまな産業用電気分解および電気化学反応のニーズを満たすことができます。 |
| 動作電圧 | 低い。過電圧が低いため、より低い電圧で電気化学反応が発生し、エネルギー消費が削減されます。 | 低い。電気化学プロセスにおける動作電圧を低減し、エネルギー利用効率を向上させます。 |
| アプリケーション分野 | 塩素アルカリ産業、下水処理、陰極保護、電気メッキ、電気触媒合成などの分野で広く使用されています。 | 主に塩素アルカリプロセス、電子機器製造産業（銅箔電着、PCB、リチウムイオン電池など）、電着（銅、ニッケル、コバルト）、表面処理、電気メッキ、陰極保護/腐食防止（従来型、コンクリートおよび海水設備）、水処理分野などで使用されます。 |
| 製造コスト | 比較的高い。チタン加工と高精度コーティングの適用を含む複雑な製造工程と、貴金属材料の使用が求められる。 | 比較的高い。チタン基材の加工と混合金属酸化物コーティングのプロセス要件は高く、コストは主に原材料と製造技術に起因します。 |
| 重量 | 軽量。基材にチタンを使用しているため、従来の金属陽極よりも大幅に軽量で、設置と操作が容易です。 | 軽量。チタンベースの素材の特性は、その軽量化の利点を決定づけており、大型機器においてはその優位性は明らかです。 |
| メンテナンス要件 | 比較的低い。コーティングには一定の自己修復能力があり、定期的な点検で十分です。傷、ショート、過熱などの異常事態は避けるべきです。 | 比較的低い。構造が安定しており、通常運転時のメンテナンス作業は最小限で済む。ただし、動作環境が電極に与える影響には注意が必要である。 |
| 環境影響 | 重金属汚染がなく、環境に優しい。一部の貴金属は廃棄後にリサイクル可能です。 | 重金属汚染がなく、環境に優しい。適切なリサイクルと処理により、資源の無駄を削減できます。 |
| 構造形態 | プレート状、管状、メッシュ状、ストリップ状などさまざまな形状があり、さまざまな用途シナリオや要件に応じてカスタマイズできます。 | 多様性。さまざまな産業機器やプロセスのニーズに合わせて、さまざまな形状やサイズに加工できます。 |
MMOアノード製造
熱分解法は、MMO陽極を製造する最も古典的な方法の一つです。原理は、金属塩（金属塩化物、アルコキシドなど）を含む溶液をチタン表面に塗布し、加熱によって金属塩を分解し、最終的に基板上に金属酸化物コーティングを形成するというものです。
具体的なプロセスは以下のとおりです。まず、選択した金属塩を適切な有機溶媒（エタノール、アセトンなど）に溶解して均一な溶液を形成します。次に、この溶液を前処理（研磨、酸エッチングなど）したチタン基板の表面に、浸漬、スプレー、またはブラシ塗布などの方法で塗布します。塗布したサンプルを低温で乾燥させて溶媒を除去します。最後に、乾燥したサンプルを高温炉に入れます。熱分解温度は通常400～600℃です。金属塩は徐々に金属酸化物に分解し、チタン基板の表面と化学反応を起こして強固な結合を形成します。
熱分解法で製造されるMMO陽極は、プロセスが簡単でコストが低く、大規模生産が容易という利点があります。製造された陽極コーティングは基板への密着性に優れているため、電気化学プロセスにおける陽極の安定性をある程度確保できます。この方法で製造されたMMO陽極は、塩素アルカリ産業、一般廃水処理など、陽極性能に対する要求が比較的標準的な分野で広く使用されています。
MMOアノードアプリケーション
MMOアノードは、高い電気触媒活性、優れた耐腐食性、長い耐用年数、低い過電圧、良好な安定性など多くの利点があるため、塩素アルカリ産業、下水処理、陰極保護、電気めっきなどの多くの分野で広く使用されており、大きな経済的および環境的利益を実現しています。
クロールアルカリ工業
塩素アルカリ産業では、主に塩水（NaCl溶液）を電気分解することで、塩素（Cl₂）、水素（H₂）、水酸化ナトリウム（NaOH）が生成されます。MMO陽極は、このプロセスにおいて塩化物イオンの酸化を触媒します。高い電気触媒活性により塩素発生反応を効率的に進行させるとともに、低過電圧によりエネルギー消費量を削減します。従来のグラファイト陽極と比較して、MMO陽極の低過電圧特性により、電気分解プロセスのエネルギー消費量を15～20%削減できます。MMO陽極は化学反応に関与せず、不純物も混入しないため、塩素純度は99.5%以上に達します。塩素アルカリ産業の強酸性・強酸化環境において、MMO陽極は優れた耐食性を備え、15～20年の耐用年数を実現します。これにより、陽極交換回数とダウンタイムが大幅に削減され、生産効率が向上します。
下水処理
MMO陽極は、主に下水処理における電気触媒酸化や電気凝集などのプロセスに用いられています。MMO陽極の高い電気触媒活性は、陽極表面で水中の有機汚染物質の酸化反応を促進し、二酸化炭素と水などの無害な物質に分解します。印刷・染色廃水、製薬廃水など、分解が難しい有機汚染物質に対しては、MMO陽極の電気触媒酸化により、廃水中の化学的酸素要求量（COD）と色素を効果的に除去し、廃水の生分解性を向上させることができます。研究によると、印刷・染色廃水処理において、MMO陽極を電気触媒酸化処理に用いると、COD除去率は70%以上に達することが示されています。
陰極防食
陰極防食とは、保護対象の金属構造物に陰極電流を流し、その電位を腐食電位以下に下げることで、金属の腐食を抑制することです。MMO陽極は、陰極防食システムにおいて補助陽極として機能し、安定した電流出力を提供します。MMO陽極は、出力電流を正確に調整することで、様々なサイズや形状の金属構造物の陰極防食ニーズに対応します。土壌や海水などの過酷な環境下でも、MMO陽極は頻繁に交換する必要がないため、陰極防食システムの信頼性と有効性が大幅に向上します。MMO陽極自体には有害物質が含まれておらず、運転中に環境汚染を引き起こすことはありません。
電気めっき
電気めっきプロセスにおいて、MMO陽極は電気めっき液中の金属イオンを安定的に溶解し、電気めっきのための継続的な金属供給源を提供します。また、優れた導電性と電気触媒活性により、電気めっきプロセス中の電流密度の均一な分布を確保します。MMO陽極は安定した電流密度を提供し、めっき層の厚さを均一にし、表面を滑らかにすることで、電流変動によるピンホールやピットなどのめっき欠陥を低減します。銅めっき、ニッケルめっき、クロムめっきなどのプロセスにおいて、MMO陽極を使用することで、めっきの品質と性能を向上させ、めっきと基材との密着性を高めることができます。
科学技術の継続的な進歩に伴い、MMOアノードは、新しいコーティング材料の研究開発、構造の最適化と革新、インテリジェント化と多機能性、新しい応用分野の拡大、他の技術との融合、そしてグリーンで持続可能な開発において、幅広い発展の見通しを示しています。今後もMMOアノードは、さまざまな分野のニーズに適応し、性能を継続的に向上させ、エネルギー、環境、工業生産などの分野における重要な課題の解決を強力にサポートし、関連産業の技術進歩と持続可能な開発を促進していきます。
