電解水用チタン陽極のカスタム製造
チタン陽極は、その優れた性能、高い耐腐食性、高い電気触媒活性、長寿命、低エネルギー消費などにより、水電気分解の分野で多くの利点を示しており、技術開発を促進する鍵の1つとなっています。
- 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
電気分解水用チタン陽極
持続可能な水素製造方法として、水電解は広く注目を集めています。水電解システムにおいて、電極材料の性能は、電解効率、エネルギー消費、安定性、そして寿命において重要な役割を果たします。先進的な電極材料であるチタン陽極は、その独自の性能上の利点により、水電解分野において大きな応用可能性を示しています。
酸化ルテニウムコーティングは、塩素発生の過電圧を効果的に低減します。水電気分解では主に酸素と水素が発生しますが、ルテニウム酸化物コーティングは陽極反応全体の過電圧を低減する効果があり、比較的低い電圧で電気分解を行うことで電力を節約します。
イリジウムコーティングチタン陽極は、酸素発生反応用に特別に設計されており、酸素発生の過電圧を約0.2～0.3Vと大幅に低減します。イリジウムコーティングは複雑な電気化学環境に適応し、水電解水素生成に広く使用される高性能陽極材料です。
白金コーティングチタン陽極は、実験室研究など、電極性能に対する要求が極めて高い精密水電解水素製造シナリオに適しています。反応プロセスを正確に制御することで高品質の水素が得られます。しかし、白金の高コストが大規模応用を制限しています。
動作原理
チタンアノード チタンをベースとし、表面に電気触媒活性金属酸化物コーティング（白金、ルテニウム、イリジウムなど）を施したものです。チタン基板は優れた機械的強度を有し、電極の構造安定性を確保します。同時に、チタン自体は耐腐食性があり、様々な電解質環境において比較的安定した状態を維持します。この金属酸化物コーティングはチタン陽極の電気触媒効果の鍵であり、チタン陽極に優れた導電性と優れた電気触媒性能をもたらします。
水の電気分解陽極では酸化反応が起こり、陰極では還元反応が起こります。チタン陽極の場合、酸素発生反応を例にとると、電流が電解セルを通過すると、水分子（H₂O）が酸化反応を起こします：2H₂O – 4e⁻ = O₂↑ + 4H⁺。コーティング中の活性成分は水分子を吸着し、水分子の電子雲分布を変化させ、反応の活性化エネルギーを低減し、反応速度を加速します。同時に、コーティングの良好な導電性により、電流は陽極表面に均一に分布し、局所的な過熱や過剰な電流密度を回避し、反応が比較的安定した条件下で行われることを確保し、電解効率と電極寿命を向上させます。
優位性
- 高耐食性
チタン陽極は、強力な酸化剤や強力な腐食性イオン（塩化物イオンなど）を含む酸性、アルカリ性、電解質環境において、比較的安定した性能を維持します。
- 高い電極触媒活性
チタン陽極は、酸素発生や水素発生といった電極反応の過電圧を大幅に低減します。同じ電気エネルギーを投入した場合、より多くの水素と酸素が生成されます。
- エネルギー消費を削減する
チタン陽極は電極反応の過電位を低減できるため、水の電気分解による水素製造コストを削減するだけでなく、エネルギー市場における競争力も向上します。
- 高い製品純度
チタン陽極は、従来の陽極（グラファイト陽極や鉛陽極など）の溶解の問題を克服し、水素と酸素の純度を向上させます。
ルテニウムコーティング、イリジウムコーティング、白金メッキチタン陽極など、様々なタイプのチタン陽極は、様々な用途やニーズに応じた電極性能の要件を満たすことができます。動作原理的には、チタンマトリックスと金属酸化物コーティングの相乗効果により、水の電気分解を効率的に触媒します。その優れた耐食性、高い電気触媒活性、長寿命、低消費電力、製品純度の向上といった利点は、電気分解水システムの性能と経済効果を向上させるだけでなく、クリーンエネルギー産業の持続可能な発展を強力にサポートします。
