Титановые электроды для электролиза

Производство хлорщелочной продукции — это самый ранний сценарий крупномасштабного-промышленного применениятитановые электроды для электролиза, и в настоящее время это область гальванолиза с самым большим потреблением титановых электродов в мире. В эпоху традиционного графитового электрода, где преобладал хлор-щелочной гальванолиз, рабочая плотность тока электролизера обычно ниже 3 кА/м², а потребление энергии на тонну хлора превышает 2600 кВтч. Кроме того, графитовые электроды быстро корродируют в средах с сильным содержанием хлора, средний срок службы которых составляет всего 8-12 месяцев. Частая замена электродов не только значительно увеличивает затраты на обслуживание производственной линии.

Но это также приводит к смешиванию большого количества графитовой золы с продуктами электролиза, а чистота газообразного хлора в течение длительного времени трудно превышать 98%. Благодаря широкому использованию титановых электродов с рутение-иридиевым покрытием рабочая плотность тока современных ионообменных мембранных ячеек хлорщелочного гальванолиза была увеличена до 5-6кА/м², а потребление энергии на тонну хлора снижено до уровня ниже 2200кВтч, экономя более 15% энергии по сравнению с традиционными процессами. В среде гальванолиза с насыщенной соленой водой и высокой концентрацией хлорид-ионов выше 300 г/л на поверхности образуется динамически стабильная пассивационная защитная пленка, а срок непрерывной стабильной работы может достигать 8-12 лет, что более чем в 10 раз превышает срок службы традиционных графитовых электродов.

Согласно общедоступным оперативным данным отечественной хлорщелочной промышленности, линия по производству хлорщелочи производительностью 100 000 тонн в год позволяет экономить более 20 миллионов киловатт-часов электроэнергии ежегодно за счет использования титановых электродов.

В то же время чистота газообразного хлора остается стабильной на уровне 99,9 %, что полностью удовлетворяет производственные потребности-высокого качества последующей химической продукции, такой как ПВХ и эпихлоргидрин. В настоящее время более 95% современных линий по производству хлорщелочи по всему миру завершили замену титановых электродов, а степень проникновения титановых электродов в отечественную хлорщелочную промышленность достигла 100%, что полностью исключает высокий-процесс гальванолиза графита с высоким-потреблением энергии и высоким уровнем загрязнения.

В новой энергетической отрасли гальванолиза титановые электроды для электролиза являются ключевым оборудованием для двух основных направлений: подготовки зеленого водорода и производства медно-литиевой фольги. В сценарии производства водорода электролизом воды с помощью протонообменной мембраны (ПЭМ) среда гальванолиза представляет собой сильнокислую систему с pH<2. Traditional iron-based and nickel based electrodes will corrode rapidly in a short period of time and cannot operate stably for a long time. However, the high stability titanium anode with iridium tantalum coating can work stably for a long time at high current densities of 2A/cm ² or more, withstand strong acidic environments, and the oxygen evolution overpotential is more than 150mV lower than that of ordinary electrodes, significantly reducing the unit energy consumption of green hydrogen production.

В настоящее время во всех основных мегаваттных электролизных элементах PEM в Китае используются изготовленные по индивидуальному заказу анодные компоненты большого-размера, производительность одной ячейки по производству водорода превышает 1000 Нм³/ч, а энергопотребление системы при производстве водорода контролируется в пределах 4,5 кВтч/Нм³, что способствует крупномасштабному-снижению затрат в отечественной промышленности экологически чистого водорода. При производстве электролитической медной фольги для литиевых батарей титановый катодный валик со специальной полировкой и модификационной обработкой поверхности является основным компонентом для производства сверхтонкой литий-медной фольги толщиной 6 мкм. Однородная проводимость поверхности обеспечивает равномерное осаждение ионов меди на поверхности валков.

Допуск по толщине производимой ультра-тонкой медной фольги контролируется в пределах ± 0,5 мкм, а прочность на разрыв превышает 500 МПа, что полностью соответствует требованиям к высокой плотности энергии, предъявляемым к новым энергетическим литиевым батареям.

Публичные данные ведущих отечественных компаний, производящих медную фольгу для литиевых батарей, показывают, что ультра-тонкая медная фольга, произведенная с использованием высококачественных-ти катодных роликов отечественного производства, имеет стабильный процент выхода продукции более 98 % и непрерывный срок службы более 10 лет, что полностью разрушает предыдущую технологическую монополию зарубежных компаний на высококачественные ти катодные ролики и поддерживает независимое и контролируемое развитие внутренней цепочки новой энергетической промышленности.

В процессе производства гальванолиза хлората натрия титановые электроды могут стабильно работать в электролите хлората натрия высокой концентрации в течение длительного времени. Процесс гальванолиза приводит к растворению свободных ионов свинца-, а чистота полученного продукта хлората натрия достигает более 99,5 %, что полностью соответствует требованиям к высококачественному-сырью для производства фейерверков, петард и гербицидов. В контексте тонкого органического электрохимического синтеза продукт высокой-чистоты может достигать направленного органического электрохимического синтеза в системах гальванолиза без диафрагмы, таких как электролитическая димеризация адипонитрила и электровосстановление L-цистеина. Высокая селективность продукта позволяет избежать чрезмерного окисления органических молекул, что приводит к выходу продукта более 90% и значительному сокращению выбросов трех видов отходов в традиционных процессах химического синтеза.

В сценарии гальванолиза с экстракцией брома из морской воды титановые электроды могут избирательно окислять ионы брома в элементарный бром в морской воде, содержащей 60-70 мг/л ионов брома в низкой концентрации. Эффективность извлечения брома превышает 90%, а срок непрерывной работы оборудования превышает 5 лет, что значительно снижает себестоимость добычи брома из морской воды. Кроме того, он играет незаменимую роль в десятках сценариев сегментированного гальванолиза, таких как электролитическое извлечение серебра, электролитическая очистка меди и производство гальванолиза озоновой воды, и является основным основополагающим компонентом, поддерживающим эффективную работу всей современной гальванолизной промышленности.