在当今的工业生产中,水电解作为一种环保高效的分解工艺,广泛应用于氢气生产、水处理、电镀等领域。

 电解过程中,阳极材料的选择至关重要,不仅影响到反应的效率和质量,还会影响设备的使用寿命和维护成本。而钛阳极因其卓越的性能、优异的耐腐蚀性和可定制性,逐渐成为了众多工业电解领域的首选阳极材料。

 

一、什么是水电解?
 
水电解是利用电能将水分子分解为氢气和氧气的过程。在此过程中,阳极作为正极,在阳极处发生氧化反应生成氧气,而阴极作为负极,在阴极处发生还原反应生成氢气。这一过程不仅用于工业氢气的生产,还广泛应用于水处理、金属电镀、和化学合成等领域,是实现绿色生产和能源转型的重要技术之一。 

然而,电解的效率和可持续性在很大程度上取决于电极材料的性能。电极材料的选择不仅影响电解的效率,还决定了整个系统的能耗、设备维护频率及使用寿命。

 

 

二、阳极在电解中的作用及重要性

 
阳极是电解过程中的关键组件之一,在阳极表面发生的氧化反应不仅决定了反应的效率,还会直接影响电解的能耗。 

传统的阳极材料如石墨、铅和铁虽然成本较低,但它们容易腐蚀或损耗,导致电解效率下降且污染电解液。因此,寻找一种高效、耐腐蚀且环保的阳极材料成为了工业界的共识。

三、钛阳极的独特优势
 
钛阳极因其优越的性能在各种电解应用中脱颖而出。钛作为一种耐腐蚀性极高的金属,广泛用于航空、医疗和工业领域。而在电解中,钛基体经过特殊涂层处理后,成为性能极为优异的阳极材料。
 1、高耐腐蚀性:钛阳极能够在强酸、强碱等极端电解液环境中长期使用而不被腐蚀,这是因为钛表面能够形成一层致密的氧化膜,保护内部金属不受侵蚀。而经过涂层处理的钛阳极更是拥有更强的抗腐蚀能力,使用寿命大大延长。

 

2、优异的电导率和低电位损失:钛阳极的表面涂层通常由铂、铱、钌等贵金属氧化物或混合金属氧化物(MMO)组成,这些材料不仅提升了钛阳极的电导率,还显著降低了电极反应的过电位,减少了电解过程中的能量损失,提升了整体效率。 

3、长寿命和低维护成本:由于其极高的耐腐蚀性,钛阳极的使用寿命明显高于传统阳极,能够减少因频繁更换电极所产生的停工时间和维护成本。在长时间运行中,钛阳极表现出极高的稳定性和一致性,特别适合要求高连续性运行的工业生产环境。 

4、可定制性强:钛阳极可以根据客户的具体需求进行定制,无论是形状、尺寸还是涂层材料,都可以根据不同的电解环境和工艺要求进行调整。这种定制化的设计确保了钛阳极在各类应用中的最佳性能。 

5、环保性能优越:钛阳极在使用过程中不会释放有害物质,不会对环境产生污染。相比于传统的铅阳极和石墨阳极,钛阳极更加环保,这也是其在现代工业中备受推崇的重要原因之一。

 

四、钛阳极与其他阳极材料的对比分析
 
对比其他常见阳极材料,如石墨、铅、铂等,钛阳极的优势更加明显。 

  • 石墨阳极: 成本较低,但易降解,石墨颗粒可能污染电解液,影响反应效果。
  • 铅阳极: 铅阳极易腐蚀且污染环境,对健康也有危害。
  • 铂阳极: 虽然铂阳极性能出色,但成本高昂,不适合大规模工业应用。

 

相比之下,钛阳极能够在性能、成本和环保性之间取得良好的平衡,成为众多行业的最佳选择。

 

五、钛阳极的定制化涂层与性能提升

 

钛阳极的一大特色是可根据不同应用需求进行涂层定制。通过涂覆不同类型的贵金属氧化物或混合金属氧化物,钛阳极可以在各种电解环境下提供最优性能。 

  • 氧化铱-钌涂层: 适用于氯碱工业中的氧气析出反应,具有极佳的电催化活性。
  • 铂涂层: 高效氢气生产的理想选择,能够显著降低电解过程的能耗。
  • 混合金属氧化物(MMO)涂层: 具备卓越的耐腐蚀性和低过电位,确保钛阳极在长时间运行中的高效性。

 

产品类别-1-1

图源:亿海鑫Pt/Ti网状电极

 

钛阳极凭借其卓越的耐久性、高效性和环保性,已经成为电解行业不可或缺的重要材料。无论是在氢气生产还是水处理领域,钛阳极都能提供稳定而优异的性能表现。

 

在选择钛阳极时,需要考虑电解液的种类、工作环境、期望的使用寿命和具体的性能需求。未来,随着新型催化涂层材料的不断研发,钛阳极的性能将进一步提升,为水电解、氢气生产等绿色环保产业的发展提供更加有力的支持。

 

来源:亿海鑫金属

根据《中国氢能源及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030年中国氢气需求量达3715万吨,2050年达9690万吨。有分析认为,电解水制氢将逐步作为中国氢能供应的主体,在氢能供给结构的占比将在2040、2050年分别达到45%、70%。 因此,在“双碳”背景下,电解水制氢项目成为了市场关注的热点话题。为促进行业信息流通,艾邦建有制氢产业交流群,聚焦氢气生产、碱水/PEM电解槽(隔膜、极板、催化剂、极框、密封垫片等)、PPS、质子交换膜、钛金属、镍网等产业链上下游,设备,材料,配件等配套资源,欢迎大家加入

作者 808, ab