Eletrodos de titânio para eletrólise de água para produção de hidrogênio
A indústria de produção de hidrogênio por eletrólise de água tem uma longa história, e a célula eletrolítica geralmente adota uma estrutura bipolar tipo prensa de filtro ou uma estrutura monopolo tipo caixa.
A eletrólise da água consiste em passar uma corrente contínua na água para produzir hidrogênio e oxigênio. As células de combustível usam hidrogênio como combustível. A fim de otimizar o meio ambiente e reduzir a poluição, o hidrogênio será usado como energia para automóveis no futuro. A eletrólise da água é a única maneira industrial de produzir hidrogênio a partir da água.
Na eletrólise da água, o oxigênio é liberado no cátodo e o oxigênio é liberado no ânodo ao mesmo tempo. A equação da reação é:
H2O——(eletrólise) H2 mais (1/2 )O2
Na tensão da célula eletrolítica, o sobrepotencial do ânodo e o sobrepotencial do cátodo representam uma grande proporção. O tamanho do sobrepotencial tem muito a ver com o material do eletrodo usado.
A célula eletrolítica de eletrólise da água é composta basicamente por quatro elementos: ânodo, cátodo, eletrólito e diafragma. A perda de tensão varia amplamente pela combinação de material de eletrodo e eletrólito.
Em eletrolisadores de água em geral, o eletrólito usa 20-30 por cento de solução aquosa de KOH ou NaOH, e a temperatura operacional é de 50-70 graus. Folha de aço niquelada é usada para o ânodo insolúvel e aço carbono é usado para o cátodo. Vários métodos de tratamento de superfície têm sido considerados para reduzir o sobrepotencial de hidrogênio. A eletrodeposição de níquel contendo enxofre é amplamente utilizada no Japão. A adição de NaCNS a uma solução aquosa comum pode obter revestimento de níquel preto-cinza contendo enxofre. Comparado com o aço carbono, seu sobrepotencial de hidrogênio é 250-300mv menor. Comparado com a chapa de aço niquelada, o sobrepotencial de oxigênio também é cerca de 100mv menor.
O Japão desenvolveu um processo de eletrólise de água de polímero sólido, que pode usar uma membrana de troca iônica à base de fluororesina como eletrólito sólido para condutores de prótons. Devido ao adelgaçamento do eletrólito de polímero sólido, a resistência do eletrólito é reduzida, o que é benéfico para a operação de eletrólise em alta densidade de corrente.
Se for usado um eletrólito de óxido sólido, é possível aplicar um processo de eletrólise de água de alta temperatura usando vapor de água. A tensão de decomposição teórica desse processo é pequena, a quantidade de energia elétrica deve ser reduzida e, principalmente, o sobrepotencial, que é a resistência da reação de eletrólise, é reduzido. Método de eletrólise que opera a eletrólise nas tensões de célula mais altas e mais baixas.
Na eletrólise da água alcalina, aço niquelado é usado para o eletrodo, níquel do mesmo formato ou aço de baixo carbono niquelado e aço macio é usado para o cátodo. Como um novo material de cátodo, um eletrodo de níquel poroso com uma grande área de superfície deve ser testado.
Na eletrólise de água do tipo polímero sólido, uma vez que um eletrólito ácido forte é usado, o material do eletrodo deve ser resistente à corrosão ácida, de modo que materiais baratos, como níquel e ferro, não podem ser usados, e materiais caros de metal do grupo da platina devem ser usados.
O eletrodo de titânio revestido de platina-irídio, o produto modelo padrão tem uma capacidade de abastecimento de água de 1000 (L/h), que é econômico e prático, e ganhou o favor da maioria dos clientes com tecnologia avançada, tecnologia madura, confiável qualidade e preço razoável. O produto pode ser personalizado de acordo com as reais necessidades dos clientes.
A platina é um metal brilhante branco prateado com ponto de fusão de 1772 graus, ponto de ebulição de 3827 ± 100 graus, densidade de 21,45 g/cm3 (20 graus), macio, boa ductilidade, condutividade térmica e condutividade elétrica. A platina de esponja é uma substância cinza semelhante a uma esponja com uma grande área de superfície específica e forte capacidade de absorção de gases (especialmente hidrogênio, oxigênio e monóxido de carbono). Platina preta em pó pode absorver uma grande quantidade de hidrogênio. As propriedades químicas da platina são inativas e estáveis no ar e em ambientes úmidos. Quando aquecido abaixo de 450 graus, uma película de dióxido de platina é formada na superfície, que pode reagir com enxofre, fósforo e halogênio em altas temperaturas. A platina é insolúvel em ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico e soluções alcalinas, mas solúvel em água régia e álcali fundido. Os estados de oxidação da platina são mais 2, mais 3, mais 4, mais 5, mais 6. É fácil formar compostos de coordenação, como [Pt(NH3)2]Cl2, K[Pt(NH3)Cl5]. A platina e suas ligas são resistentes à oxidação e corrosão em altas temperaturas, e são usadas para fazer cadinhos, pratos de evaporação, eletrodos, bocais, reatores, etc. indústrias metalúrgica, vidreira e cerâmica. A platina também é usada para fazer joias.
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