Kjerneverdien og den tekniske sammensetningen av titananoder i klor-alkaliindustrien

Kjerneverdien og den tekniske sammensetningen av titananoder i klor-alkaliindustrien

I klor-alkaliindustrien er kjerneprosessen elektrolyse av mettet saltlake for å produsere klor, kaustisk soda og hydrogen. Anoden, som en nøkkelkomponent i elektrolyseprosessen, bestemmer direkte energiforbruk, effektivitet og driftsstabilitet. Titananoden, ofte kjent som en dimensjonsstabil anode (DSA), har fullstendig erstattet tradisjonelle grafittanoder som industristandard siden 1970-tallet på grunn av dens revolusjonerende teknologiske fremskritt.

Essensen av en titananode er et komposittelektrodemateriale. Substratet er laget av industriell rent titan (kvaliteter TA1/TA2), formet til et nett eller plate for å gi mekanisk støtte og ledningsevne. Den funksjonelle kjernen er et elektrokatalytisk aktivt belegg på mikron-nivå som er lastet på titansubstratoverflaten gjennom prosesser som termisk dekomponeringsoksidasjon. Dette belegget består primært av edle metalloksider, oftest rutenium-titanbaserte systemer (f.eks. RuO₂-TiO₂) og iridium-tantalbaserte systemer (f.eks. IrO₂-Ta₂O₅).

Denne strukturen gir grunnleggende fordeler. For det første passiveres titansubstratet under elektrolyseforhold, og lider av minimal dimensjonsendringer. Dette sikrer et langsiktig-stabil elektrodegap i elektrolysatoren, og forhindrer kontinuerlig spenningsøkning forårsaket av elektrodeforbruk. For det andre viser det aktive belegget utmerkede katalytiske egenskaper for klorutviklingsreaksjonen, og reduserer det elektrokjemiske overpotensialet betydelig og oppnår dermed betydelige besparelser i DC-strømforbruk. Til slutt undertrykker dens høye katalytiske selektivitet effektivt oksygenutviklingssidereaksjonen. Dette forbedrer ikke bare renheten til klorproduktet, men forlenger også levetiden fra noen få måneder for grafittanoder til seks år eller mer. For tiden bruker konvensjonelle membrancelleprosesser hovedsakelig det kostnadseffektive-effektive rutenium-titanbaserte belegget, mens prosesser med sterke oksygenutviklingssidereaksjoner (f.eks. de paret med oksygen-depolarisert katodeteknologi eller kloratproduksjon) må bruke det mer stabile iridium{{12}baserte belegget.}