海水淡水化技術において、 MMO（混合金属酸化物）チタン陽極 不可欠な中核的役割を果たします。逆浸透式海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極が海水を電気分解して次亜塩素酸を生成し、細菌、藻類、微生物を効果的に殺菌します。電気透析式海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極が電極として直接使用され、海水淡水化を実現します。熱式海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極が循環冷却水中の殺菌および藻類除去に使用されます。
海水淡水化用MMOコーティングシステム
MMOチタン陽極の性能は、主にその表面の混合金属酸化物コーティングに依存する。異なるコーティングは異なる電気化学的特性を示し、様々な海水淡水化技術や運転条件に適している。 チタン 同社は海水淡水化向けに4つの主要なコーティングシステムを開発しており、それぞれが厳格な実験室試験と現場検証を受けています。
- 塩素発生過電圧：≤1.13V（対SCE）@2kA/m²
- 高いコーティング接着強度：≥15MPa
- 典型的な組成は30%RuO₂-10%IrO₂-60%TiO₂である。
- 年間損失率が低い：≤1mg/A・a
- 電流効率：92%以上
ルテニウム・イリジウム・チタン（TiO₂）コーティングは、海水淡水化、特に塩素発生反応（CER）において最も広く用いられているコーティングシステムです。このコーティングシステムは、触媒活性成分として酸化ルテニウム（RuO₂）、安定剤として酸化イリジウム（IrO₂）、支持体として酸化チタン（TiO₂）を使用しています。
- 酸素発生過電圧：≤1.4V（対SCE）@2kA/m²
- フッ化物イオンに対する強い耐性
- 電流密度：≤5000A/m²
- 優れた電気化学的安定性
- 電流効率：95%以上
イリジウム・タンタル・チタンコーティングは、主に酸素発生反応（OER）に用いられ、電気透析式海水淡水化システムや高酸素海水処理環境に適しています。酸化イリジウム（IrO₂）が主要な触媒活性成分、酸化タンタル（Ta₂O₅）が安定剤、酸化チタン（TiO₂）が支持体です。
RuO₂-IrO₂-SnO₂
- 塩素発生過電圧：≤1.10V（対SCE）@2kA/m²
- 電流効率：97%以上
- 毒物に対する抵抗力の向上
- ルテニウム・イリジウム合金よりも寿命が20～30％長い
- 有機汚染に対する優れた耐性
RuO₂-IrO₂-SnO₂コーティングは、高性能な塩素電極コーティングです。酸化スズ（SnO₂）は、コーティングの電気触媒活性と耐食性を向上させます。同時に、酸化スズはコーティングの細孔を埋めることで、より緻密な構造を作り出します。これにより、耐食性と耐スケール性が向上します。
- 水を汚染しない
- 極めて高い化学的安定性
- フッ化物イオン腐食に対する優れた耐性
- 極めて低い電流密度でも安定した動作を実現
- 極めて低い水素発生量と酸素発生量
白金コーティングは、優れた化学的安定性と電気触媒性能を備えた高純度電極コーティングです。高価ではありますが、特定の特殊な海水淡水化用途において、他に代えがたい利点を提供します。様々な電解質に不溶性であり、極めて低い電流密度でも効率的に動作します。
MMOチタン陽極の比較
海水淡水化プロジェクトに最適なコーティングシステムをより直感的に選択できるよう、Wstitaniumは主要な4つのコーティングシステムの技術的パラメータを詳細に比較した資料を提供しています。（データ出典：Wstitanium研究所試験報告書（2026年）、ASTM G5-14電気化学試験規格）
| 技術パラメータ | RuO₂-IrO₂-TiO₂ （塩素進化、CER） |
IrO₂-TaO₅-TiO₂ （酸素発生反応、OER） |
RuO₂-IrO₂-SnO₂ （塩素進化、CER） |
Pt （水素発生／酸素発生） |
|---|---|---|---|---|
| 塩素発生過電圧（対SCE）@2kA/m² | ≦1.13V | ≧1.5V | ≦1.10V | ≧1.3V |
| 酸素発生過電圧（対SCE）@2kA/m² | ≧1.6V | ≦1.4V | ≧1.55V | ≦1.35V |
| 電流効率 | ≥95％で | ≥90％で | ≥97％で | ≥98％で |
| 電流密度 | 100～2000A/m² | 100～5000A/m² | 100～2500A/m² | 50～10000A/m² |
| pH | 0-12 | 0-14 | 0-12 | 0-14 |
| 適用温度 | ≤NNUMX℃ | ≤NNUMX℃ | ≤NNUMX℃ | ≤NNUMX℃ |
| コーティング厚さ | 5-15μm | 8-20μm | 6-18μm | 1-5μm |
| 貴金属の積載 | 8-35g /m² | 12-40g /m² | 10-38g /m² | 5-20g /m² |
| 年間消費率 | ≤1mg/A·a | ≤0.5mg/A·a | ≤0.8mg/A·a | ≤0.1mg/A·a |
| 耐用年数 | 5-15年 | 10-30年 | 7-20年 | 15-40年 |
| フッ化物イオン除去能力 | 不良（10ppm未満） | 一般（20ppm未満） | 不良（10ppm未満） | 良好（100ppm未満） |
| スケール防止能力 | 全般 | グッド | 素晴らしい | グッド |
| 有機汚染防止能力 | 全般 | グッド | 素晴らしい | 素晴らしい |
| 費用 | 技法 | 比較的高い | 中高 | ハイ |
| 用途 | RO塩素前処理、循環水処理 | 電気透析/CEDIシステム、酸性廃水処理 | 大規模海水淡水化プラントにおける電気塩素処理、高濁度海水処理 | 高純度水の製造、フッ素含有海水の処理 |
MMOチタン陽極構造
Wstitanium社は、さまざまな海水淡水化装置の構造および設置要件に合わせて、多様な形状のMMOチタン陽極のカスタム製造サービスを提供しています。陽極の形状ごとに、それぞれ特有の利点と適用可能なシナリオがあります。
1. チタン製陽極板
板状チタン陽極は最も一般的な陽極形状であり、構造がシンプルで製造が容易、かつ電流分布が均一である。機械的強度が高く、変形しにくく、コストも低い。
- 厚さ：0.5-10mm
- ASTM B265-25 グレード1/2チタンプレート
- 最大サイズ：2000mm × 1000mm
- コーティング：片面または両面
- 端子：チタン製ネジまたは銅製ネジ
- 表面処理：サンドブラスト、酸洗
- 公差：±0.1mm
- 平面度：≤0.5mm/m
2. チタンメッシュ陽極
チタンメッシュ陽極は、比表面積が大きく、流体透過性に優れているため、高流量の海水処理システムに適しています。流体抵抗が低く、エネルギー消費量も少なく、スケール付着も起こりにくいという特長があります。一般的なメッシュの種類としては、菱形、正方形、六角形などがあります。
- ASTM B265-25 グレード1/2チタン
- メッシュサイズ：5×5mm～20×20mm
- 板厚：0.5～3mm
- 線径：0.5-2mm
- 最大サイズ：2000mm×1000mm
- コーティング：両面コーティング
- 接続部：チタン製ネジ
- 表面仕上げ：サンドブラスト、酸洗
3. 管状チタン陽極
チタン管アノードは、360°均一な電流分布を実現し、全方位保護を必要とする用途に適しています。高い機械的強度と優れた耐衝撃性を備えています。用途としては、海水パイプライン内の殺菌および藻類抑制、大型貯蔵タンクの陰極防食、海洋プラットフォームの陰極防食、パイプライン電気塩素発生装置などが挙げられます。
- ASTM B338 Gr1/2 チタン管
- 直径：Φ10mm～Φ100mm
- 壁の厚さ：0.5-5mm
- 長さ：100mm-6000mm
- エポキシ樹脂シーリングまたはPTFEシーリング
- 表面処理：サンドブラスト、酸洗
- 公差：±0.1mm
- コーティング：外面コーティング
4. チタン棒陽極
チタン棒状陽極はコンパクトで、設置スペースが限られた小型機器に適しています。高い機械的強度を持ち、設置や交換が容易で、均一な電流分布を実現し、コスト効率にも優れています。用途としては、小型海水淡水化装置、携帯型海水淡水化装置、実験室用電解槽、小型次亜塩素酸ナトリウム発生装置、小型貯蔵タンクなどの陰極防食が挙げられます。
- ASTM B348/B348M グレード 1/2 バー
- 直径：Φ5mm～Φ50mm
- 長さ：50mm-2000mm
- コーティング：外面コーティング
- 表面処理：サンドブラスト、酸洗
- 公差：±0.1mm
5. チタンストリップ陽極
ストリップ状チタン陽極は優れた柔軟性を持ち、様々な形状に曲げることができるため、不規則な表面の処理に適しています。均一な電流分布を実現し、コスト効率にも優れています。用途としては、タンク内部、パイプ外部、コンクリート構造物、小型海水淡水化装置、船舶の船体などの陰極防食が挙げられます。
- ASTM B265 グレード1/2 チタンストリップ
- 厚さ：0.1-1mm
- 幅：10-100mm
- 最大長さ：10000m
- コーティング：両面コーティング
- 表面処理：サンドブラスト、酸洗
- 曲げサイクル数：1000回以上
- 曲げ半径：ストリップ厚さの5倍以上
6. カスタマイズされたチタン陽極
上記で述べた標準形状に加え、Wstitaniumは、ディスク、リング、バスケット、コーム、スパイラルなど、お客様の特定のニーズに合わせて様々な特殊形状のチタン陽極をカスタマイズ製造しています。Wstitaniumは、高度なCNC加工センターと専門技術チームに投資し、図面やサンプルに基づいた1対1のカスタマイズ製造を提供しています。
- 公差：±0.1mm
- 最大寸法：3000×2000×1000mm
- 表面粗さ：Ra≤6.3μm
- アルゴンアーク溶接、プラズマ溶接
Wstitaniumによる海水淡水化のためのカスタマイズソリューション
Wstitaniumは、すべての海水淡水化プロジェクトにはそれぞれ独自の運転条件と要件があることを理解しています。そのため、コーティングから陽極構造の最適化、製造から設置指導まで、包括的なカスタマイズソリューションを提供し、お客様の海水淡水化プロジェクトをワンストップでサポートいたします。
1. カスタマイズコーティング
Wstitaniumは、海水質、運転温度、電流密度、設計寿命などの特定の運転条件に基づいて、お客様に最適なコーティング配合をカスタマイズします。
- コーティングの厚さ
- 貴金属の充填
- 貴金属酸化物コーティング
- コーティング構造（単層、多層、グラデーション層）
- コーティング技術（熱分解法、ゾルゲル法、電気めっき法）
- 塩素および酸素発生過電圧の測定
- 電流効率と安定性の判定
- 加速寿命試験
- コーティング接着試験
- 耐食性試験
2. カスタマイズされた基板仕様
| 特性 | グレード1 | グレード2 | グレード5 |
|---|---|---|---|
| 引張強さ（MPa） | ≥240 | ≥345 | ≥895 |
| 降伏強さ（MPa） | ≥170 | ≥275 | ≥825 |
| 伸び（％） | ≥24 | ≥20 | ≥10 |
| 硬度（HB） | ≤120 | ≤140 | ≤350 |
- 基材材質：グレード1、グレード2、グレード5（Ti-6Al-4V）
- 形状とサイズ：図面に基づいてカスタマイズ
- 表面仕上げ：サンドブラスト、酸洗、研磨など
- 公差：±0.1mm
- 溶接：TIG溶接、プラズマ溶接
| 素子 | グレード1 | グレード2 | グレード 5 (Ti-6Al-4V) |
|---|---|---|---|
| Ti | 残高 | 残高 | 残高 |
| Al | ≤0.20 | ≤0.20 | 5.5-6.75 |
| V | ≤0.10 | ≤0.10 | 3.5-4.5 |
| Fe | ≤0.20 | ≤0.30 | ≤0.40 |
| C | ≤0.08 | ≤0.08 | ≤0.10 |
| N | ≤0.03 | ≤0.03 | ≤0.05 |
| H | ≤0.015 | ≤0.015 | ≤0.015 |
| O | ≤0.18 | ≤0.25 | ≤0.20 |
3. 電気透析海水淡水化用カスタムチタン陽極
| 技術パラメータ | 技術仕様 |
|---|---|
| ベース材料 | ASTM B265-25 グレード1チタン板 |
| コーティング | IrO₂-TaO₅-TiO₂勾配コーティング |
| コーティングの厚さ | 10-15μm |
| 酸素発生過電圧（対SCE）@500A/m² | ≦1.35V |
| 塩素発生過電圧（対SCE）@500A/m² | ≧1.5V |
| 動作電流密度 | 100～1000A/m² |
| 適用可能なpH範囲 | 0-12 |
| 適用温度 | ≤NNUMX℃ |
| 設計耐用年数 | 8-15年 |
| プレート厚 | 0.8-3mm |
| 最大寸法 | 1200mm×600mm |
電気透析式海水淡水化システムでは、チタン陽極に対して、高い酸素発生活性、低い塩素発生活性、優れた耐食性など、特定の要件が求められます。Wstitanium社は、電気透析式海水淡水化専用のチタン陽極製品を開発しました。
4. 逆浸透電気塩素化用カスタムチタン陽極
| 技術パラメータ | 技術仕様 |
|---|---|
| ベース材料 | ASTM B265-25 グレード2 チタンメッシュ |
| コーティング | RuO₂-IrO₂-SnO₂コーティング |
| コーティングの厚さ | 8-12μm |
| 塩素発生過電圧（対SCE）@1000A/m² | ≦1.10V |
| 現在の効率 | ≥97％で |
| 動作電流密度 | 500～2000A/m² |
| pH | 3-10 |
| 温度 | ≤NNUMX℃ |
| 設計耐用年数 | 7-12年 |
| メッシュ仕様 | 10×10mm |
| プレート厚 | 1.0-2.0mm |
| 最大寸法 | 2000mm×1000mm |
| コーティング範囲 | 両面コーティング |
| 端子接続 | 溶接チタンフレームとチタン製ネジ |
| 表面処理 | サンドブラスト、酸洗 |
逆浸透式海水淡水化システムの電気塩素化前処理には、高い塩素発生活性、低エネルギー消費、長寿命を備えたチタン陽極が必要です。Wstitanium社は、逆浸透システム専用のルテニウム・イリジウム・スズ被覆チタン陽極を開発しました。
5. 熱式海水淡水化用カスタムチタン陽極
| 技術パラメータ | 技術仕様 |
|---|---|
| ベース材料 | ASTM B338-17 (2021) グレード2 シームレスチタン管 |
| コーティング | RuO₂-IrO₂-TiO₂コーティング |
| コーティングの厚さ | 10-15μm |
| 塩素発生過電圧（対SCE）@1000A/m² | ≦1.13V |
| 現在の効率 | ≥95％で |
| 動作電流密度 | 500～1500A/m² |
| 適用可能なpH範囲 | 2-12 |
| 適用温度 | ≤NNUMX℃ |
| 設計耐用年数 | 5-10年 |
| 管径 | Φ25mm～Φ50mm |
| 壁の厚さ | 1.0-2.0mm |
| 長さ | 1000mm-3000mm |
| コーティング範囲 | 外面コーティング |
| 端子接続 | 片端が溶接されたチタン製ネジ |
| シーリング | エポキシ樹脂シーリング |
熱式海水淡水化システムにおける循環冷却水は、熱交換器のスケール付着や腐食を防ぐため、効率的な殺菌および藻類除去処理が必要です。Wstitanium社は、熱式海水淡水化システム専用のチタン陽極製品を開発しました。
FAQ
MMOチタン陽極は、海水淡水化において主に2つの役割を果たします。
電気分解による前処理：逆浸透式海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極が海水を電気分解し、次亜塩素酸（HClO）と次亜塩素酸イオン（ClO⁻）を生成します。これらの強力な酸化剤は、海水中の細菌、藻類、微生物を殺菌し、逆浸透膜の生物付着を防ぎます。同時に、次亜塩素酸は海水中の有機物や還元性物質を酸化し、膜の汚染を軽減します。
電気透析による海水淡水化：電気透析による海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極が電極として機能します。直流電場の影響下で、陽極は海水中のイオンをイオン交換膜を通して移動させ、海水の淡水化を実現します。
さらに、熱式海水淡水化システムでは、MMOチタン陽極は循環冷却水の殺菌および藻類除去にも使用され、熱交換器のスケール付着や腐食を防ぎます。
コーティングシステムの選択は、主に海水淡水化技術と運転条件によって決まります。
逆浸透電気塩素化前処理：ルテニウム-イリジウム-チタン（RuO₂-IrO₂-TiO₂）またはルテニウム-イリジウム-スズ（RuO₂-IrO₂-SnO₂）コーティングが推奨されます。どちらのコーティングも優れた塩素発生活性と塩化物イオン腐食耐性を備えています。ルテニウム-イリジウム-スズコーティングはスケールや有機汚染に対する耐性が優れているため、大規模な海水淡水化プラントや水質の悪い状況に適しています。
電気透析（ED）および連続電気脱イオン（CEDI）システム：イリジウム・タンタル・チタン（IrO₂-Ta₂O₅-TiO₂）コーティングが推奨されます。このコーティングは、優れた酸素発生活性と耐酸性を備えています。
高純度飲料水システム：白金（Pt）コーティングが推奨されます。このコーティングは極めて高い化学的安定性を示し、重金属イオンの溶出がなく、水質を汚染しません。
フッ化物イオンを含む海水淡水化システムの場合、フッ化物イオン腐食に対する優れた耐性を持つため、白金（Pt）コーティングが推奨されます。
熱式海水淡水化システムにおける循環水処理には、優れた耐熱性と塩化物イオン腐食耐性を有するため、ルテニウム・イリジウム・チタン（RuO₂-IrO₂-TiO₂）コーティングが推奨されます。
ASTM B265-25：チタンおよびチタン合金のシート、プレート、ストリップに関する規格
ASTM B338-17 (2021): 凝縮器および熱交換器用シームレスおよび溶接チタンおよびチタン合金管の規格
ASTM B348/B348M-21：チタンおよびチタン合金の棒材および線材に関する規格
ASTM G5-14：電気化学参照電極の試験方法に関する規格
GB/T 3620.1-2016：チタン及びチタン合金のグレード及び化学組成
GB/T 23756-2021：電気化学用途向けチタン系酸化物被覆電極の規格
HG/T 2471-2007：電解槽用金属陽極のコーティングに関する技術的条件
ISO 9001:2015：品質マネジメントシステム規格
RoHS: 有害物質の使用制限に関する指令
CE：欧州適合性認証
いいえ。MMOチタン陽極のコーティングは、安定した貴金属酸化物で構成されています。電気分解の際、重金属イオンを溶解または放出することはないため、水を汚染することはありません。Wstitanium製品は飲料水衛生基準を満たしており、飲料水製造システムでの使用に安全です。
プラチナコーティングは純度99.99%以上であり、有害物質を一切放出しないため、医療・製薬業界における高純度飲料水製造システムや海水淡水化システムに特に適しています。
電気透析システムで使用されるMMOチタン陽極と電気塩素化システムで使用されるMMOチタン陽極の主な違いは、コーティングシステムと性能要件にある。
コーティングシステム：電気透析システムは主に酸素発生反応を利用するため、イリジウム-タンタル-チタン（IrO₂-Ta₂O₅-TiO₂）コーティングが使用されます。電気塩素化システムは主に塩素発生反応を利用するため、ルテニウム-イリジウム-チタン（RuO₂-IrO₂-TiO₂）またはルテニウム-イリジウム-スズ（RuO₂-IrO₂-SnO₂）コーティングが使用されます。
性能要件：電気透析システムでは、塩素生成量を削減し水質を改善するために、酸素発生活性が高く塩素発生活性が低い陽極が必要です。電気塩素化システムでは、次亜塩素酸ナトリウムの生成量を増やしエネルギー消費量を削減するために、塩素発生活性が高く酸素発生活性が低い陽極が必要です。
構造設計：電気透析システムでは一般的に、片面コーティングを施した板状の陽極が使用されます。電気塩素化システムでは一般的に、比表面積と流体透過性を向上させるために、両面コーティングを施したメッシュ状の陽極が使用されます。
運転条件：電気透析システムは一般的に運転電流密度が低く（100～1000 A/m²）、pH範囲が広い（0～12）のに対し、電気塩素化システムは一般的に運転電流密度が高く（500～2000 A/m²）、pH範囲が狭い（3～10）です。
海水淡水化システムにおけるMMOチタン陽極のエネルギー消費量は、動作電流密度とセル電圧に依存する。
電気分解式塩素処理システム：エネルギー消費量は次亜塩素酸ナトリウム1kgあたり約2～4kWhです。
電気透析システム：エネルギー消費量は淡水1立方メートルあたり約3～6kWhです。
従来の陽極と比較して、MMOチタン陽極は塩素および酸素発生過電圧が低いため、エネルギー消費量を10～30%削減できます。例えば、グラファイト陽極と比較すると、MMOチタン陽極は電気塩素化システムにおいてエネルギー消費量を20%以上削減できます。また、鉛陽極と比較すると、MMOチタン陽極は電気透析システムにおいてエネルギー消費量を30%以上削減できます。
Wstitaniumの高性能コーティング製品は、エネルギー消費量をさらに削減できます。例えば、当社のルテニウム・イリジウム・スズコーティングチタン陽極は、電気塩素化システムにおいて、次亜塩素酸ナトリウム1kgあたり2kWh未満という低いエネルギー消費量を実現できます。
