Введение в продукт

В высокоэффективном электролизе воды для производства водорода, хлор-щелочной промышленности и электрохимическом синтезе каталитическая активность и проводимость диффузионного слоя электрода напрямую определяют энергоэффективность и стабильность системы электролиза. Титановый войлок с покрытием из рутения и иридия от TOPTITECH, размером 100×100 мм и толщиной всего 0,25 мм, изготавливается из высококачественного титанового волокна с использованием двухступенчатого процесса: вакуумное плазменное спекание + анодное электроосаждение.

После нанесения рутений-иридиевого покрытия на поверхности титанового войлока формируется плотная оксидная плёнка с высокой удельной поверхностью, имеющая структуру «растрескавшейся грязи». Это покрытие значительно снижает перенапряжение как при выделении хлора, так и при выделении кислорода (перенапряжение выделения кислорода ≤270 мВ при 1000 А/м²), обеспечивая при этом отличную устойчивость к пассивации и обратному току. Ультратонкая толщина 0,25 мм минимизирует увеличение межэлектродного расстояния, тем самым снижая омическое сопротивление внутри электролизёра.

Характеристики

Материал: титан Gr1
Размер: 100×100×0,25 мм
Покрытие: рутений-иридиевое
Технология: спекание + электроосаждение

Ruthenium-iridium coated titanium felt for the electrolysis industry

Особенности продукта

Высокая каталитическая активность со значительно сниженным перенапряжением

Смешанное оксидное покрытие рутений-иридий обеспечивает множество активных центров, достигая перенапряжения реакции выделения кислорода (OER) всего 250 мВ (при 1000 А/м²) и перенапряжения реакции выделения хлора (CER) ниже 30 мВ. По сравнению с голым или непокрытым титановым войлоком напряжение электролиза снижается на 0,2–0,5 В, что даёт существенную экономию энергии.

Трёхмерная пористая структура для быстрого массопереноса

При пористости ≥65% и диаметре волокон 20–50 мкм титановый войлок образует взаимосвязанную трёхмерную сеть каналов. Электролит и пузырьки газа быстро проникают через неё, при этом диаметр отрыва пузырьков ≤100 мкм, что значительно снижает эффекты газового запирания и делает материал особенно подходящим для работы при высоких плотностях тока (≥5000 А/м²).

Высокая адгезия покрытия и устойчивость к обратному току

Процесс анодного осаждения создаёт химическую связь между оксидом рутения-иридия и титановой подложкой с прочностью сцепления >5 МПа. Покрытие не отслаивается при частых циклах пуска-остановки или скачках обратного тока, достигая непрерывного срока службы более 10 000 часов для процессов электролиза с динамической нагрузкой.

Ультратонкий и гибкий для сборки с нулевым зазором (zero‑gap)

Благодаря толщине 0,25 мм и отличной гибкости войлок может быть непосредственно прижат к протонообменным мембранам или сепараторам, что позволяет реализовать конструкцию электролизёра с нулевым зазором, сократить межэлектродное расстояние до менее 0,3 мм и снизить омические потери более чем на 40%.

Применение

1. PEM-электролиз воды для производства водорода (анодный PTL)

В качестве анодного пористого транспортного слоя (PTL) в PEM-электролизёре титановый войлок с рутений-иридиевым покрытием эффективно катализирует реакцию выделения кислорода при низких напряжениях, одновременно отводя кислород и предотвращая высыхание мембраны, повышая эффективность производства водорода до более чем 78%.

2. Хлор-щелочная промышленность (активный катод или модифицирующий слой анода)

При использовании в ячейках с ионообменной мембраной в качестве подложки со стороны анода для выделения хлора он может заменить традиционную титановую сетку DSA, снижая напряжение на ячейке примерно на 0,3 В. При нанесении на катодную сторону для выделения водорода он обеспечивает бифункциональную конструкцию электрода, экономя до 50 000–80 000 кВт·ч на 10 000 тонн производимого хлора в год.

3. Электрохимический синтез (электроокисление органических веществ / очистка сточных вод)

При электрокаталитическом окислительном разложении органических загрязнителей (например, фенола, красителей, сточных вод пестицидов) покрытый титановый войлок служит проточным анодом. Благодаря высокой удельной поверхности и высокому перенапряжению выделения кислорода он эффективно генерирует гидроксильные радикалы (·OH), обеспечивая удаление ХПК более чем на 30% выше по сравнению с плоскими пластинчатыми электродами.

4. Щелочной электролиз воды с нулевым зазором (композитный диффузионный слой электрода)

В щелочных электролизёрах войлок прижимается к электродам на основе никеля как интегрированный каталитически-диффузионный слой. Ультратонкая структура толщиной 0,25 мм позволяет работать с чрезвычайно узкими межэлектродными зазорами, снижая сопротивление системы.