Електродните материали имат значение, когато електрохимичните системи трябва да работят последователно във времето.Титанов аноден пръттехниката надеждно третира промишлена вода, дезинфекцира басейни и генерира натриев хипохлорит. Анодите на базата на титан- запазват своята структурна цялост и каталитична активност при екстремни окислителни условия благодарение на обработката на повърхността. За фасилити мениджъри и инженери на процеси стабилността означава оперативна ефективност, по-ниски разходи за поддръжка и постоянно качество на продукцията.
Развитието на анодната технология разреши електрохимичните проблеми. В условията на отделяне на хлор графитът, неръждаемата стомана и медта са ограничени. Тези материали ерозират, пасивират или се разпадат, причинявайки нестабилност на системата и честа подмяна на компоненти. Съвременните технологии за каталитично покритие върху титаниеви субстрати позволяват продължителна работа в агресивни химически среди с ниска консумация на енергия и стабилно производство на хлор.
1.Спецификация
Общи форми: плоча, прът, мрежа, тръба или персонализиране
Покритие: Класическата формула на IrO2-Ta2O5, Ru-Ir, Pt или персонализиране
Електрохимична реакция: реакция на отделяне на кислород/хлор/водород
Вътрешен код: NAVI-1-011
Марка: NAVI Titanium®
Основен материал: чист титан Gr1
Разширени области на NAVI: PEM, PCB, пречистване на отпадъчни води и др.
2. Ръководство за закупуване
(1) Процес
NAVI Titanium (от 2008 г.) може да обработва според вашите дизайнерски чертежи
(2) Безплатна проба
NAVI Titanium доставя безплатна проба за общи спецификации
(3) Технологична поддръжка
Професионална-за-услуга, безплатен дизайн, добре дошли да се свържете с нас
Как каталитичната технология на титановата анодна пръчка поддържа стабилен електрохимичен изход?
Тъй като има уникален набор от качества, титанът е избран като основен материал за електрохимичните аноди. Благодарение на растежа на защитен оксиден слой при стандартни условия, титанът е много устойчив на ръжда. Но същият този оксиден слой обикновено предпазва метала от движение и спира тока да тече. Новата идея е да се промени повърхността на титана чрез добавяне на проводими каталитични покрития, които спират пасивацията, като същевременно запазват структурните предимства на субстрата.
Титанът е много здрав механично, така че могат да се използват тънкостенни анодни конструкции, за да се оползотвори максимално повърхността, без да се жертва издръжливостта. Материалът може да се справи с механичните напрежения, произтичащи от променящите се температури и налягания, които се случват често в промишлените електролизни клетки. Неговата ниска плътност прави настройките по-леки, което е особено полезно за големи проекти, които се нуждаят от много електродни единици. Тъй като материалът не е магнитен, той не създава проблеми в системи, които използват инструменти за електромагнитно проследяване.
Когато електричеството и химикалите се комбинират, те се случват върху активното покритие на титанов аноден прът. Хлоридните йони се придвижват към повърхността на анода и се окисляват, докато се произвежда натриев хипохлорит. Каталитичният слой намалява свръхпотенциала, необходим за тази реакция. Това означава, че по-малко електрическа енергия се губи като топлина и повече се използва за промяна на химикалите по желания начин. Оперативните разходи се намаляват директно от това увеличение на ефективността, което се измерва в киловат-часа на килограм произведен наличен хлор.
Смесените покрития от метален оксид работят по-добре при използване на еволюция на хлор, особено тези с рутений и иридий в тях. Оксидите на тези ценни метали са много добри в провеждането на електричество, производството на хлор и остават стабилни, когато се случи анодна поляризация. Кристалната структура на тези оксиди създава много активни петна, където хлоридните йони могат да се прикрепят, комбинират и след това да се освободят като хипохлорна киселина или хлорен газ.
Има няколко начина, по които конвенционалните еднослойни-покрития се разрушават, което съкращава живота на анода. Микропукнатини се образуват в покритието, когато то многократно се разширява и свива по време на работа. Хлорните йони могат да преминат през тези дефекти и в титана отдолу, където могат да причинят пасивиране или ръждясване в определени области. Разслояването се случва, когато покритието не залепва достатъчно добре за основата, позволявайки електрохимични процеси да се случват на интерфейса вместо на желаната външна повърхност.
Тези слабости могат да бъдат отстранени с усъвършенствани много{0}}слойни градиентни покрития, които управляват напрежението по планиран начин. Титановият субстрат и каталитичният външен слой са силно прикрепени към преходен слой с междинен състав. Това позволява различните свойства на топлинно разширение на всеки материал. Вместо да събира механични напрежения на една граница, този дизайн ги разпространява върху няколко повърхности. В резултат на това експлоатационният живот се увеличава и сега надхвърля пет до десет години при приложения с непрекъснато обслужване.
Ролята на повърхностните катализатори на титановата анодна пръчка в ефективността на електролизата
Когато става въпрос за това колко добре a титанов аноден прътработи, металите, които се използват за покритие на повърхността, са много важни. Рутениевият оксид има най-присъщата активност за отделяне на хлор, но той се разпада доста бързо, когато е изложен на непрекъснати анодни условия. Докато иридиевият оксид е по-стабилен, той се нуждае от по-големи свръхнапрежения, за да работи. Чрез внимателно контролиране на количествата съставки, най-добрата рецепта намира баланс между тези различни нужди.
Лабораториите за наука за материалите са направили изследвания, които са разбрали как съставът на катализатора влияе върху неговата работа. Когато става дума за среди с високо-хлориди, покритията със съотношения-към-иридий между 60:40 и 70:30 винаги работят най-добре и издържат най-дълго. Добавянето на малки части като танталов оксид може да направи покритието още по-стабилно чрез промяна на кристалната структура и залепването му по-добре към титановата основа.
Съображения за текущо разпространение и масов транспорт
Равномерният поток през повърхността на анода поддържа производството на хлор стабилно и спира прегряването в една област, което ускорява разграждането. Как протича токът зависи от формата на титановия аноден прът. Цилиндричните форми са по-добри за равномерно протичане на тока от плоските пластини. Грапавостта на повърхността в микромащаб също е много важна. Текстурите, които са оптимизирани, правят повече повърхност достъпна за електрохимични реакции и помагат на газовите мехурчета да се отделят по-лесно.
По време на електролиза на повърхността на анода се образуват мехурчета хлорен газ. Тези мехурчета трябва да излязат, за да може новият електролит да достигне до активните места. Когато мехурчетата се натрупат твърде много, те създават блокиращ ефект, който повишава напрежението на клетката и намалява ефективността. Хидрофобните свойства на покритието и правилната микроструктура на повърхността улесняват излизането на мехурчетата. Анодите в стил -стил прът могат естествено да премахнат мехурчетата, тъй като са ориентирани вертикално, което не е възможно при хоризонтални конструкции.
Температурата на електролизната клетка има голям ефект както върху скоростта на реакцията, така и върху стабилността на материала. Когато температурата се повиши, йонното съпротивление намалява и движението на йони се увеличава. Това намалява напрежението, необходимо за дадена плътност на тока. Но температури над проектните граници могат да ускорят разграждането на покритието и да направят слоя от титанов оксид по-малко защитен. Топлинното управление, което работи добре, поддържа най-добрите работни условия между 30 градуса и 60 градуса, но това може да се промени в зависимост от приложението.
Способността на титана да провежда топлина помага да се отървете от топлината от повърхността на анода. За разлика от изолационните материали, които улавят топлината при контакта на електрода, металният титан отвежда топлината от местата на реакция. При приложения с много ток и много производство на топлина, тази характеристика става много важна. Правилният дизайн на охладителната система и свойствата на анодния материал работят заедно, за да поддържат температурата в безопасни граници.
Разбиране на каталитичните покрития, използвани в-високоефективни титанови анодни пръти
За да направите високо{0}}качествени каталитични покрития, трябва внимателно да контролирате много различни параметри на процеса. При методите на термично разлагане металните соли се разтварят в прекурсорни разтвори и се нанасят върху подготвена титанова повърхност. След това прекурсорите се нагряват до висока температура, която ги променя в техните оксидни форми. Използването на покритието повече от веднъж го прави по-дебел слой по слой, със стъпки на изпичане между приложенията, за да се гарантира, че слоевете се оформят правилно.
Подготовката на повърхността преди нанасяне на покритието има голям ефект върху качеството на крайния продукт. Химическото ецване премахва мръсотията и други неща по повърхността и я прави по-груба, което прави механичното свързване по-добро. Специализираните методи за предварителна обработка променят химическия състав на повърхността на титания, за да подпомогнат залепването на покритията. Като част от контрола на качеството се използват пробни аноди от всяка производствена партида, за да се провери дебелината на покритието, да се види колко добре залепва и да се прецени неговата електрохимична ефективност.
Има някои проблеми с филмите с един-композиция, тъй като свойствата на металния титан и керамичните-като метални оксиди не съвпадат добре. Този проблем се решава чрез градиентни дизайни на покритие, които променят грима постепенно с увеличаване на дълбочината на покритието. Най-дълбокият слой има повече титан от най-външния слой, който е съставен от чист каталитичен оксид. Тази стъпаловидна структура прави функционално градиран материал, който има най-добрите качества във всяка точка.
Системата за облекчаване-на стреса на градиентната архитектура прави експлоатационния живот много по-дълъг. Вместо внезапни промени в свойствата, които концентрират механичните напрежения, бавното преместване разпространява силите върху по-голяма площ. По време на работа термичните цикли причиняват по-малко натрупване на щети и рискът от катастрофално разслояване намалява. Данните за ефективността на място показват, че анодите с градиентно-покритие винаги издържат по-дълго от еднородните покрития с поне 40%, когато се използват по същия начин.
Защитни механизми срещу проникване на хлориди
Един от основните начини, по които анодите в услугата за генериране на хипохлорит се провалят, е когато хлоридните йони проникнат през покриващи дефекти. Когато хлоридът стигне до титановия субстрат, електрохимичните процеси могат да образуват комплекси от титанов хлорид, които се разтварят и затрудняват залепването на слоя. От друга страна, образуването на екраниращ титанов оксид при контакта повишава съпротивлението и намалява ефективността на анода. По-дълъг полезен живот се постига чрез предотвратяване на това навлизане чрез силен дизайн на покритието и минимизиране на дефектите.
Първата линия на защита срещу навлизането на хлорид е покриваща микроструктура, която е плътна и има малко дупки. Покритията, направени с усъвършенствани техники за наслояване, са по-плътни от покритията, направени с нормални методи. Покритията могат да бъдат направени така, че да имат само-възстановяващи се качества, където малки дефекти се запълват с реакционни продукти, които възстановяват бариерните свойства. Тези функции за безопасност продължават да работят през цялото време по време на полезния живот на анода, променяйки се с промяната на повърхностните условия.
Как промишлените приложения се възползват от оптимизиран дизайн на титаниев аноден прът
Всеки ден общинските пречиствателни станции обработват милиони галони вода, така че по-ефективното им функциониране може да спести много пари. Чрез понижаване на пренапрежението и увеличаване на ефективността на тока, оптимизирантитанов аноден прътсборките използват по-малко енергия като цяло. Чрез преминаване към по-модерна анодна технология, инсталация, която произвежда 100 kg наличен хлор всеки ден, може да спести хиляди киловат{2}}часа всяка година. Тези икономии на енергия имат пряк ефект върху намаляването на разходите и опазването на околната среда.
Стабилността на капацитета за третиране позволява на операторите да поддържат стабилни нива на дезинфекция, без да се налага да купуват по-голямо оборудване, за да се справят с лошото представяне. За да се поддържа стабилен добив на хлор, традиционните електродни системи често трябва да работят при по-високи токове, тъй като анодите остаряват. Тази компенсация оскъпява енергията и ускорява процеса на спад. Анодите със стабилна-производителност продължават да работят толкова ефективно, колкото и в деня, в който са били инсталирани, така че не е необходимо да бъдат заменени или компенсирани за мощността, което би означавало по-високи разходи.
Търговските водни съоръжения се нуждаят от системи за дезинфекция, които работят добре и поддържат водата чиста, като същевременно намаляват количеството химикали, с които трябва да се работи. Използването на технология с титаниев аноден прът за производство на хипохлорит на-на място премахва необходимостта да се съхранява насипен хлор, което прави нещата по-безопасни и намалява правните притеснения. Автоматичните системи могат точно да контролират нивата на дезинфектанта, тъй като производството на хлор е винаги едно и също. Това спира както недостатъчното-хлориране, което прави водата по-малко чиста, така и прекомерното-хлориране, което уврежда оборудването и кара къпещите се да се чувстват неудобно.
Особено важно е да помислите колко дълго оборудването ще издържи във водни условия, където поддръжката може да е трудна. Когато електродните модули са потопени и влязат в контакт с пречистена вода, те трябва да работят надеждно за дълго време. Системите, базирани на-титан, работят добре в тези трудни ситуации на монтаж, защото не ръждясват и издържат дълго време механично. Фасилити мениджърите харесват тази усъвършенствана анодна технология, която прави плановете за подмяна по-надеждни и намалява броя на ремонтите, които трябва да се извършват.
Широка гама от индустрии използват пречистена вода в своите фабрики за охлаждане, измиване и технологични цели. Контролирането на биологичния растеж в системи, които използват повторно вода, предпазва топлообменниците и другото оборудване от запушване. Използването на титаниеви анодни модули за електрохлориране ефективно контролира биообрастването без проблемите, които идват с доставянето на химически дезинфектанти. Да можеш да променяш скоростта, с която се произвежда хлор, за да отговаря на промените в сезонното търсене, е най-доброто както за ефективността, така и за-разходната ефективност.
Приложения, които използват морска вода или висока соленост, представляват много трудни проблеми, които показват колко добре могат да работят усъвършенстваните анодни материали. Когато количествата сол са по-високи от 3%, те правят корозията на нормалните неща много по-бърза. Титанът не ръждясва естествено и когато се смеси със специално направени каталитични покрития, той може да работи надеждно в тези тежки условия. Тази технология се използва за почистване и предотвратяване на замърсяване на офшорни платформи, инсталации за обезсоляване и морски електроцентрали, когато други методи не са възможни.
Иновации в титанов аноден прът за последователни и ефективни електрохимични процеси
Напрежението, необходимо за стартиране на електрохимичните процеси, се състои от термодинамичния минимум плюс различни свръхпотенциали, които са причинени от неща като бариери за активиране, ограничения на масовия транспорт и омични загуби. Основната цел на интерфейсния инженеринг е да се намалят свръхпотенциалите на активиране чрез подобряване на електрическия контакт и максимално оптимизиране на катализатора. На фабрично ниво всеки миливолт спад на работното напрежение спестява енергия, която може да бъде измерена.
Съвременните методи за подготовка на субстрати правят повърхности с миниатюрни текстури, които правят повече повърхностна площ достъпна за каталитична активност. Плътността на тока на единица реална повърхност намалява, тъй като площта е по-голяма, което намалява свръхпотенциалите на активиране. В същото време, текстурираният интерфейс прави механичното свързване между субстрата и покритието по-добро, което намалява контактното съпротивление. Комбинираният резултат позволява на клетката да работи при по-ниски напрежения, като същевременно произвежда същото количество хлор, както при традиционните гладки -субстратни конструкции.
Предсказуема поддръжка чрез мониторинг на производителността
В наши дни електрохимичните системи имат функции за проследяване, които следят колко добре работи анодът във времето. Когато тествате напрежението на клетка при постоянен ток, можете да видите какво се случва с анода. Постепенното повишаване на напрежението показва, че покритието се разрушава или замърсява. Когато анодите се настройват за първи път, операторите могат да открият големи промени в производителността, които трябва да бъдат разгледани чрез задаване на основни параметри. Този метод на предварително планиране спира грешките, които се случват изневиделица и спират производството.
Производителите могат да предположат как даден продукт ще работи на полето въз основа на контролирани лабораторни тестове, които използват методи за ускорено стареене по време на разработката. Анодите се тестват при високи температури и с висока плътност на тока, за да се види колко години служба могат да осигурят за кратко време. Подобренията на покриващите състави се основават на това как протича разграждането, когато условията се ускорят. Този цикъл на продуктов растеж създава поколения стоки, които очевидно са по-трайни и стабилни.
Различните употреби изискват различни смеси от съдържание на сол, pH, температура и плътност на тока. В сравнение с общия-един размер-пасва-на всички подходи,титанов аноден прътдизайни, които са оптимизирани за специфични условия на работа, дават по-добри резултати. Покрития, които са направени да издържат на повечето хлориди, са по-добри за използване в зони с висока-соленост. Различни типове катализатори може да са по-добри за употреба с ниска-концентрация, защото работят по-добре в тези ситуации. Инсталациите, които са чувствителни към температура, получават покрития, които ги правят по-термично стабилни.
Геометричното персонализиране помага при проблеми с инсталирането и подобряване на моделите на потока. Разпределението на тока и движението на масата се влияят от дебелината, дължината и разположението на прътите. Изчислителното моделиране на динамиката на флуидите прогнозира как електролитът ще тече около различни анодни форми, като помага да се намерят най-добрите мерки за намаляване на поляризацията на концентрацията и най-ефективно отстраняване на мехурчета. Персонализираните-решения дават ясно предимство на приложенията, които се нуждаят от много скорост.
Заключение
Използването на усъвършенствана каталитична технология върху титанови повърхности превърна електролитното генериране на хлор от процес, който се нуждаеше от много поддръжка, в такъв, който работи надеждно и бързо. Устойчивите-на корозия основни материали, внимателно формулираните каталитични покрития и проектираното управление на напрежението работят заедно, за да осигурят стабилна производителност през работния живот, измерен в години вместо в месеци. Индустриалните обекти могат да правят точни дългосрочни-бюджетни планове, като използват по-малко енергия, нуждаят се от по-малко поддръжка и знаят колко точно ще бъдат текущите им разходи.
Технологиите за нанасяне на покрития непрекъснато се променят, което означава, че те ще работят по-добре и ще издържат по-дълго. В академичните и индустриални лаборатории по целия свят хората все още търсят нови формули на катализатори, усъвършенствани техники за отлагане и различни комбинации от благородни метали. Тези подобрения ще направят вече невероятната технология на титаниеви анодни пръти още по-добра. Те ще направят възможно използването на технологията по нови начини и ще намалят общите разходи за притежание на електрохимични системи, които почистват и окисляват.
ЧЗВ
1. Какво прави титана необходим за анодите за генериране на натриев хипохлорит?
+
-
Титанът е много устойчив на корозия при отделяне на хлор, което е агресивна окислителна среда. Когато са изложени на високи концентрации на хлорид и анодни потенциали, необходими за производството на хипохлорит, други материали като графит, неръждаема стомана, желязо и мед се разпадат бързо чрез окисляване, разтваряне или пасивиране. Защитният оксиден слой на титания спира ръждата на субстрата, а неговото електрическо каталитично покритие улеснява протичането на ток. Тази смес ви дава издръжливостта и стабилността, от които се нуждаете за текуща промишлена експлоатация.
2. Колко дълго трябва да издържи високо{1}}качествен титанов аноден прът при непрекъсната работа?
+
-
Работните условия, като плътност на тока, температура, състав на електролита и качество на покритието, влияят върху продължителността на експлоатационния живот. При продължаващо пречистване на вода в общините стандартните еднослойни-покрития обикновено издържат между 2 и 4 години. Усъвършенстваните аноди с градиентно- покритие с най-добрата подготовка на основата винаги работят надеждно от 5 до 10 години при подобни обстоятелства. Анодите издържат възможно най-дълго, ако системата е проектирана правилно и се спазват препоръчителните работни параметри. Редовното наблюдение на производителността позволява предсказуема поддръжка, която спира проблемите, преди да се появят.
3. Могат ли системите с титанов анод да намалят оперативните разходи в сравнение с доставената химическа дезинфекция?
+
-
Използването на електрохлориране на място-намалява разходите за транспортиране, съхранение и работа с химикали, като същевременно ги прави по-безопасни. Когато работят титаниеви анодни системи, основната цена е енергията, която те използват. Модерните енергийно-ефективни конструкции използват 3,2 до 4,0 kWh на килограм произведен хлор, което означава, че са по-евтини от доставянето на натриев хипохлорит, когато се вземат предвид-специфичните за съоръжението тарифи за комунални услуги и цените на химикалите. Началната цена на инструментите се разпределя за много години, защото добрите аноди издържат дълго време. Технологията за електрохлориране обикновено има икономически смисъл за съоръжения, които произвеждат повече от 50 kg хлор всеки ден.
Партньор с NAVI Titanium: Вашият доверен доставчик на титаниев аноден прът
NAVI Titanium е на върха на електрохимичните иновации. Те предлагат високо-качествени титанови аноди, покрити с рутений и иридий, които са проектирани да работят безупречно в трудни ситуации. Нашата технология за много-слойно градиентно покритие коригира проблеми в индустрията като микропукнатини, разслояване и основна пасивация. Той използва само 3,2–3,8 kWh/kg използваем хлор и прави нещата да издържат до 8–10 години. Нашите специализирани електроди работят чудесно при високо{10}}солеви, непрекъснати-работни настройки, независимо дали вашият проект се нуждае от 50 g/h за търговски басейни или 5000 g/h за пречистване на градска вода. Като специализиранатитанов аноден прътдоставчик, ние използваме авангардна -наука за материалите и специфично-приложение персонализиране, за да намалим общите ви оперативни разходи с 10–25% в сравнение с други електродни технологии. Говорете с нашия експертен екип наSales@ntitanium.comза това как изпитаните-и-истински методи на NAVI Titanium могат да направят вашите електрохимични процеси по-добри. За вашите важни нужди от почистване на вода, вижте разликата, която прецизното инженерство и високо-качествените материали могат да направят.
Референции
1. Чен, Г. (2018). Електрохимични технологии в пречистването на отпадъчни води: основи и приложения. Наука за околната среда и изследване на замърсяването, 25 (1), 1-19.
2. Трасати, С. (2000). Електрокатализа: Разбиране на успеха на DSA®. Electrochimica Acta, 45 (15-16), 2377-2385.
3. Kraft, A., Stadelmann, M., & Blaschke, M. (2003). Анодно оксидиране с легирани диамантени електроди: Нов усъвършенстван процес на окисление. Вестник за опасни материали, 103 (3), 247-261.
4. Comninellis, C., & Chen, G. (2010). Електрохимия за околната среда. Ню Йорк: Springer Science & Business Media.
5. Bergmann, ME, Rollin, J., & Iourtchouk, T. (2009). Появата на перхлорат по време на електролиза на питейна вода с използване на BDD аноди. Electrochimica Acta, 54 (7), 2102-2107.
6. Panizza, M., & Cerisola, G. (2009). Директно и медиирано анодно окисление на органични замърсители. Химически прегледи, 109 (12), 6541-6569.
