電解塩素処理用カスタマイズされたチタン陽極
チタン陽極は、チタンを基材とし、特定の活性コーティングを施した不溶性陽極です。チタン陽極は、電解塩素産業の発展を大きく促進し、従来の電解生産方式を変革し、効率と製品品質を向上させ、コストと環境汚染を軽減しました。
- 亜鉛陽極
- 銀陽極
- ニッケル陽極
- 銅陽極
塩素電解用チタン陽極サプライヤー
現代産業において、塩素とその関連製品は多くの分野で重要な役割を果たしています。化学原料製造、飲料水処理、製紙業から食品・下水処理まで、塩素はあらゆる場所で使用されています。電気分解は塩素を製造する主要な方法の一つであり、その鍵となるのは陽極です。従来の陽極材料は、寿命が短い、エネルギー消費量が多い、効率が低いなど、電気分解プロセスにおいて多くの問題を抱えていました。材料科学の継続的な発展により、チタン陽極はその優れた性能で際立っており、電解塩素分野における理想的な選択肢となっています。
ルテニウムチタンアノード
ルテニウム-チタン酸化物コーティングは優れた電気触媒活性を有し、電気分解中の塩素発生の過電位を低減し、塩化物イオンの酸化反応を促進し、電気分解効率を向上させます。塩化物イオンを効果的に吸着し、塩素ガスへの酸化反応速度を加速します。
イリジウムチタン陽極
イリジウムチタン陽極は、その優れた耐食性と安定性から、電解塩素分野で大きな注目を集めています。コーティングは主に酸化イリジウム（IrO₂など）で構成されています。IrO₂は化学的安定性が非常に高く、特に酸性および強酸化環境において優れた電気触媒性能を発揮します。
ルテニウムイリジウムチタン陽極
ルテニウム-イリジウム-チタン陽極は、ルテニウム系陽極の優れた電気触媒活性とイリジウム系陽極の優れた耐食性を兼ね備えています。ルテニウム-イリジウム系チタン陽極は、塩素発生時の過電位を効果的に低減し、良好な安定性を維持します。
混合金属酸化物チタン陽極とは、チタン基板上に複数の金属酸化物からなる複合コーティングを施した陽極を指します。ルテニウム、イリジウム、タンタルなどの前述の金属酸化物に加えて、白金、ロジウム、パラジウムなどの貴金属酸化物や、鉄、マンガン、コバルトなどの遷移金属酸化物も含有しています。これらの異なる金属酸化物の相乗効果により、陽極の電気触媒活性、耐食性、導電性などの特性が総合的に向上します。例えば、一部の混合金属酸化物コーティングは、塩素発生の過電圧を低減するとともに、副反応の発生を抑制し、塩素の純度を向上させることができます。コーティング中の各金属酸化物の割合と構造を適切に調整することで、異なる電解質組成および温度条件下での陽極の適応性も最適化されます。
動作原理
塩素電気分解は電解槽の原理に基づいています。電解槽では、電解液（通常は塩化ナトリウム水溶液）に直流電流が流れ、陽極では酸化反応、陰極では還元反応がそれぞれ起こります。陽極では酸化反応が起こり、塩化物イオン（Cl⁻）は電子を失い、塩素ガス（Cl₂）に酸化されます。陰極では還元反応が起こり、水溶液中の水素イオン（H⁺）は電子を得て水素ガス（H₂）に還元されます。同時に水酸化物イオン（OH⁻）が生成され、これが水溶液中のナトリウムイオン（Na⁺）と結合して水酸化ナトリウム（NaOH）となります。全体の反応式は、2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑です。
チタン陽極は、塩素電気分解において重要な電気触媒的役割を果たします。表面の活性コーティングは、塩素発生反応の過電位を低減することができます。過電位とは、電極反応が実際に起こる電位と可逆的な電極反応の電位との差を指します。過電位の存在は、電気分解プロセスのエネルギー消費を増加させます。チタン陽極の活性コーティングは、反応の中間段階と活性化エネルギーを変化させ、塩化物イオンが電子を失い、陽極表面で塩素ガスに酸化されやすくします。ルテニウム系チタン陽極を例にとると、電気分解プロセス中、塩化物イオンはまずRuO₂コーティングの表面に吸着され、次に電界の作用下で電子移動が起こり、吸着塩素原子（クラッド）が生成されます。これらの吸着塩素原子はさらに結合して塩素ガス分子（Cl₂）を形成し、陽極表面から溶液中に脱離します。この一連の反応は、活性コーティングの触媒作用によりより効率的に実行され、塩素発生反応に必要なエネルギーが削減されます。
チタン陽極の安定性は、その独特な構造とコーティング特性によるものです。チタン基板自体は優れた機械的特性と耐腐食性を有し、活性コーティングを安定的に支持することができます。表面の金属酸化物コーティングは、電解プロセス中に緻密な不動態膜を形成します。この不動態膜は、チタン基板が電解液に直接接触するのを防ぎ、チタンの腐食を防ぎます。例えば、イリジウムチタン陽極の表面のIrO₂コーティングは、電解プロセス中に陽極表面に安定した酸化膜を形成します。この酸化膜は優れた化学的安定性を有し、高濃度塩化物イオンや強力な酸化性塩素ガスによる腐食に耐えることができます。同時に、コーティング中の他の成分（Ta₂O₅、TiO₂など）はIrO₂と相乗作用を起こし、不動態膜の安定性と保護性をさらに高めます。これにより、イリジウムチタン陽極は長期電解においても安定した性能と長寿命を維持できます。
塩素の電気分解において、電極反応速度論は電解効率と陽極性能に重要な影響を及ぼします。チタン陽極表面の活性コーティングは、反応速度定数や移動係数などの電極反応の速度論的パラメータを変化させることができます。コーティングの組成と構造を最適化することで、電極反応速度を高めることができ、電解プロセスはより短時間で平衡状態に達し、電解効率が向上します。さらに、電極反応速度論は、電解液の温度、濃度、流量などの要因とも密接に関連しています。チタン陽極は、ある程度の異なる作動条件に適応できます。コーティング性能を調整することで、異なる電解液環境において良好な電気触媒活性と安定性を維持し、電解プロセスの効率的で安定した運転を保証します。
電解塩素分野における中核材料であるチタン陽極は、その独特な種類と顕著な利点により、現代の塩素アルカリ産業および関連産業においてかけがえのない役割を果たしています。ルテニウム、イリジウム、ルテニウムイリジウム、混合金属酸化物チタン陽極など、様々な種類のチタン陽極はそれぞれ異なる性能特性を持ち、様々な作業条件や生産ニーズに対応できます。
