Platina anodi

NAVI Titaniumplatinaanodion pohjimmiltaan erittäin kemiallisesti stabiili jalometallianodi, jota käytetään vain elektronien siirtoon ja katalyyttisiin rajapintoihin, ja se ei kulu. Sitä voidaan käyttää tieteelliseen tutkimukseen ja seurantaan, sähkökemialliseen hapetukseen ja jätevesien hajoamiseen sekä sovelluksiin, kuten uima-altaiden tai juomaveden desinfiointiin. NAVI Titanium pystyy räätälöimään erilaisia ​​platinakerrospaksuuksia ja prosessisuunnitelmia asiakkaan todellisten työolosuhteiden, virrantiheyden, väliaineen koostumuksen, käyttölämpötilan ja käyttöajan perusteella.

NAVI Titanium toimittaa luotettavia platinaanodeja. Tasaisesta, hyvin-kiinnittyneestä platinapinnoitteesta hyötyvät anodimme toimivat vakaasti erilaisissa työskentelyalustoissa, kuluvat vähän ja ne kestävät erinomaisesti-korroosiota. Ne tarjoavat laajan valikoiman sähkökemiallisia skenaarioita, mukaan lukien tarkkuuspinnoitus ja elektrolyysi. Jos sinulla on kysyttävää tai teknisiä vaatimuksia, ota rohkeasti yhteyttä.

Suorituskykyisenä{0}}jalometallielektrodimateriaalina, NAVI Titaniumplatinaanodisillä on ratkaiseva rooli protoninvaihtokalvoon (PEM){0}} perustuvissa sähkökemiallisissa laitteissa, jotka helpottavat katalyyttisiä reaktioita ja varauksen siirtoa ja varmistavat rajapinnan vakauden. PEM-järjestelmissä anodi on tyypillisesti vastuussa hapetusreaktiosta. Otetaan esimerkkinä PEM-vesielektrolyysi vedyn tuottamiseksi, hapen kehittymisreaktio (OER: 2H2O → O2 + 4H⁺ + 4e-) tapahtuu anodilla; tämä prosessi sisältää monimutkaisia ​​moni-elektroni- ja moni-protonisiirtoja, ja se edustaa yhtä hitaimmista ja energiaintensiivisimmistä-sähkökemiallisista vaiheista koko elektrolyysiprosessissa. Tästä syystä anodikatalyyttimateriaalien on oltava korkea OER-katalyyttinen aktiivisuus, stabiilius korkeissa hapetuspotentiaalissa, kestävyys pitkäaikaista korroosiota vastaan, erinomainen sähkönjohtavuus ja hyvä rajapintojen yhteensopivuus protoninvaihtokalvon kanssa.

 

PEMWE (protoninvaihtokalvon vesielektrolyysi)

PEM-järjestelmissä sähkökemialliset reaktiot tapahtuvat ensisijaisesti kaasun, nestemäisen veden ja kiinteän katalyytin rajapinnassa -alue, joka tunnetaan kolmoisvaiheen-rajapinnana. Suorituskykyisten-platinoitujen titaanianodien ydinarvo on tämän kolmivaiheisen-liitännän tehollisen alueen maksimoiminen. Perinteisissä metallielektrodeissa on tyypillisesti sileät pinnat, mikä rajoittaa reaktioihin todellisuudessa käytettävissä olevaa aluetta. Tästä syystä teollisissa PEM-elektrodeissa käytetään usein platinananohiukkasia, platinamustaa, platinaseoksia tai platina{7}}kuormattuja hiilimateriaaleja. Huokoisen katalyyttikerroksen muodostaminen lisää aktiivista pinta-alaa, reaktiokohtien lukumäärää ja vesimolekyylien adsorptiokykyä. Esimerkiksi platinahiukkasten koon pienentäminen nanomittakaavaan lisää pinta-alaa massayksikköä kohti, paljastaa enemmän aktiivisia kohtia ja kiihdyttää sähkökemiallisten reaktioiden nopeutta. Siksi PEM-elektrodien suunnittelussa platinoitu anodi ei edusta pelkästään materiaalia, vaan katalyyttistä rajapintaa, jolla on suuri ominaispinta-ala.

Lataa napsauttamalla

Tarkan anodien valinnan ja projektin arvioinnin tukemiseksi NAVI Titanium tarjoaa keskeiset tekniset tiedot platinoiduille titaanianodeillemme. Parametrit, kuten titaanilaatu, platinapinnoite, mitat, virrantiheys, käyttöolosuhteet ja liitäntärakenne, voidaan mukauttaa sovelluksesi mukaan.

Platinaanodi vs platinoitu titaanianodi

Parasta anodia ei määritä pelkästään platinapitoisuus; se riippuu elektrolyytin kemiasta, virrantiheydestä, lämpötilasta, elektrodin geometriasta ja vaaditusta käyttöiästä.

Proton Exchange Membrane (PEM) -teknologia on yksi kriittisimmistä sähkökemiallisista teknologioista uudella energiasektorilla, ja se löytää laajan sovelluksen PEM-vesielektrolyysissä vedyn tuotannossa, polttokennoissa, sähkökemiallisessa energian muuntamisessa ja vihreän vedyn tuotantojärjestelmissä. Näiden joukossa PEM-vesielektrolyysiä pidetään keskeisenä teknologisena väylänä tulevassa teollisuus-mittakaavan vihreän vedyn tuotannossa, koska sen etuja ovat korkea virrantiheys, korkea vedyn puhtaus, nopea dynaaminen vaste ja kyky kytkeytyä suoraan satunnaisiin uusiutuviin energialähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkovoimaan. Platina (Pt) on jalometallikatalyytti, jolla on poikkeuksellinen elektroninen rakenne; sen d-orbitaaliset elektronit adsorboivat ja aktivoivat tehokkaasti vesimolekyylejä ja helpottavat happivälituotteiden muodostumista ja muuntumista. Näin ollen NAVI Titaniuminplatinaanodivoi alentaa hapen kehitysreaktion energiaestettä ja parantaa PEM-elektrolysaattorien toimintatehokkuutta.

Erityiset sovellukset PEM-polttokennojärjestelmissä

 

Vaikka anodi helpottaa ensisijaisesti hapen kehittymisreaktiota teollisessa PEM-vesielektrolyysissä vedyn tuotantoa varten, platina{0}}päällystetyt anodit ovat pitkään toimineet katalyyttisen ydinmateriaalina toisessa tärkeässä PEM-tekniikassa: protoninvaihtokalvopolttokennoissa (PEMFC). PEM-polttokennot tuottavat sähköä vedyn ja hapen sähkökemiallisella reaktiolla anodisen reaktion ollessa H₂ → 2H⁺ + 2e⁻. Vaikka tämä prosessi on teoreettisesti yksinkertaisempi kuin hapen kehitysreaktio, se vaatii erittäin tehokkaan katalyytin aktivointienergian alentamiseksi, koska vetymolekyylin H-H-sidos on katkettava. Platinalla on erinomaiset vedyn adsorptio- ja dissosiaatio-ominaisuudet (H₂ + 2Pt → 2Pt-H), jota seuraa vaihe Pt-H → Pt + H⁺ + e⁻; elektronit virtaavat ulkoisen piirin läpi tuottaen virtaa, kun taas protonit siirtyvät PEM:n kautta katodille, jossa ne yhdistyvät hapen kanssa muodostaen vettä.

Näin ollen PEM-polttokennon anodikatalysaattorikerroksessa platina helpottaa nopeaa vedyn dissosiaatiota, nopeuttaa vedyn hapetusreaktion (HOR) kinetiikkaa, minimoi anodisen polarisaatiohäviön, parantaa käynnistyksen vasteaikoja ja ylläpitää korkeaa tehoa alhaisesta jalometallikuormituksesta huolimatta. Autojen polttokennosektorilla toistuvat käynnistys-pysäytyssyklit ja ajoneuvon toiminnalle ominaiset nopeat kuormituksen vaihtelut edellyttävät, että anodikatalyytit ovat korkean aktiivisuuden lisäksi myös kestäviä myrkytyksille. Platinan kyky kestää tietyn tason hiilimonoksidialtistusta (CO) on tehnyt siitä yhdeksi kypsimmistä katalyyttimateriaaleista PEM-polttokennoanodeissa.

Suojarooli PEM-vedytuotannon käynnistys- ja sammutusprosesseissa

 

Teolliset PEM-elektrolysaattorit eivät toimi tasaisessa tilassa; Sen sijaan ne vaativat dynaamista sopeuttamista uusiutuvan energian panokseen. Esimerkiksi aurinkosähköjärjestelmät toimivat suurella teholla päivällä, tuulivoima vaihtelee tuulen nopeuden mukaan ja energian varastointijärjestelmät vaativat nopeaa reagointia. Tästä johtuen PEM-vetyn tuotantolaitteet käynnistetään, sammutetaan, kuormitetaan ylös ja alas usein. Käynnistys ja sammutus ovat kuitenkin vaiheita, joissa elektrolyysilaitteet ovat alttiimpia suorituskyvyn heikkenemiselle. Tärkeimmät syyt ovat kaasun risteytys, paikalliset potentiaalipiikit, katalyytin hapettuminen ja kalvo{4}}elektrodikokoonpanon vaurioituminen.

Etenkin sammutuksen aikana jäännösvety ja -happi voivat laukaista paikallisen käänteisen -virtavaikutuksen-, kuten vedyn esiintymisen katodialueella ja hapen kertymistä anodialueelle. Uudelleenkäynnistyksen yhteydessä tapahtuu ohimenevä korkea-potentiaalitila, joka voi johtaa katalyytin liukenemiseen, tukihapettumiseen ja kalvon rakenteellisiin vaurioihin. Korkean stabiiliutensa ansiosta platina parantaa elektrodin kestävyyttä ohimeneviä rasituksia vastaan. Tietyissä edistyneissä PEM-malleissa platina{6}}pohjaisen suojakerroksen lisääminen vähentää ohimenevän hapettumisen riskiä, ​​vähentää katalyytin hävikkiä ja pidentää dynaamisen syklin käyttöikää. Tämä on ratkaisevan tärkeää tuleville suurille-uusiutuvaan energiaan- perustuville vedyn tuotantojärjestelmille, sillä teollisuuslaitteiden odotetaan kestävän kymmeniä tuhansia kuormitusjaksoja.

Katalyyttinen mekanismi PEM-sähkökemiallisissa hapetusreaktioissa

 

Esityksenplatinaanodijohtuu pohjimmiltaan niiden ainutlaatuisesta elektronisesta rakenteesta. Platina on metalli, jolla on pinta-keskitetty kuutiorakenne (fcc), ja sen 5d-orbitaaliset elektronit voivat olla vuorovaikutuksessa reaktion välituotteiden kanssa. Hapenkehitysreaktio (OER) PEM-anodeissa sisältää adsorboituneet välituotteet, kuten OH, O ja OOH. Täydellinen reaktioreitti esitetään tyypillisesti seuraavasti: ensin H20 + Pt → Pt-OH + H⁺ + e-; toinen, Pt-OH → Pt-O + H⁺ + e⁻; kolmas, Pt-O + H₂O → Pt-OOH + H⁺ + e⁻; ja neljäs, Pt-OOH → Pt + O₂ + H⁺ + e⁻. Avaintekijöitä, jotka määrittävät reaktionopeuden, ovat Pt-OH:n adsorptiovoimakkuus, Pt-O:n sitoutumiskyky ja Pt-pinnan elektroninen tila. Liiallinen adsorptiovoima estää hapen desorptiota ja johtaa katalyytin peittoon, kun taas riittämätön adsorptiovoimakkuus vaikeuttaa vesimolekyylien aktivoitumista. Platinalla on optimaalinen tasapaino happivälituotteiden adsorption suhteen, mikä osoittaa erinomaisen katalyyttisen suorituskyvyn; tämä on ensisijainen syy siihen, miksi platinaa on käytetty pitkään PEM-sähkökemiallisissa järjestelmissä.

Erilaisten rakennekonfiguraatioiden soveltaminen PEM:ssä

 

Pt/C-komposiittikatalyyttianodi edustaa PEM-polttokennojen kypsin rakennesuunnittelua. Se koostuu platinananohiukkasista, hiilikantajasta ja ionomeerista. Keskeisiä ominaisuuksia ovat suuri ominaispinta-ala, korkea katalyyttisen hyötysuhteen tehokkuus ja alhainen platinakuormitus; Sitä käytetään ensisijaisesti PEM-polttokennojen anodikatalyyttikerroksessa.
Pt-mustan anodin rakenne on puhdasta platinahiukkasia ilman hiilitukea, jolle on ominaista korkea stabiilisuus ja vahva korroosionkestävyys. Sitä käytetään kokeellisissa PEM-elektrolysaattoreissa ja erikoistuneessa kestävyystestauksessa.
Pt{0}}pinnoitettu titaanianodi koostuu titaanisubstraatista, platinapinnoitteesta ja sähkökemiallisesti aktiivisesta pinnasta, jossa titaanin lujuus yhdistyy platinan stabiilisuuteen. Sitä käytetään ensisijaisesti PEM-elektrolysaattorianodeihin ja huokoisten kuljetuskerrosten suojaamiseen.

Käyttö PEM-kalvoelektrodikokoonpanoissa (MEA)

 

Membraanielektrodikokoonpano (MEA) on PEM-elektrolysaattorin ydinkomponentti, ja sen suorituskyky määrittää suoraan vedyn tuotannon tehokkuuden. MEA koostuu pääasiassa protoninvaihtokalvosta, katalyyttikerroksesta ja kaasudiffuusiokerroksesta. Vaikka katalyyttikerros on tyypillisesti vain kymmeniä mikroneja paksu, se vastaa koko sähkökemiallisesta reaktiosta. Päällystetyn anodin päätehtävä MEA:ssa on tarjota erittäin aktiivinen rajapinta hapetusreaktiolle; PEM-anodireaktio sisältää moni-elektronin siirtoprosessin (H₂O → O₂), joka etenee useiden adsorboitujen välitilojen läpi. Näitä vaiheita ovat vesimolekyylin adsorptio, O-H-sidoksen pilkkominen, happivälituotteiden muodostuminen, O-O-sidoksen muodostuminen ja hapen desorptio. Platinapinnat osoittavat erinomaista katalyyttista aktiivisuutta näille prosesseille.

Lisäksi materiaali parantaa elektronien kuljetustehokkuutta katalyyttikerroksen sisällä, joka koostuu katalyyttihiukkasista, protonijohtimista ja elektronijohtimista. Platinahiukkaset muodostavat jatkuvan elektroniverkoston, mikä mahdollistaa nopean elektronien siirron ulkoiseen piiriin. Riittämätön elektronien kuljetus voi johtaa paikalliseen polarisaatioon, pienentyneeseen virrantiheyteen ja lisääntyneeseen energiankulutukseen. Lisäksi se parantaa katalyyttikerroksen rakenteellista stabiilisuutta; sähkökemiallisia vaihteluita esiintyy väistämättä PEM-toiminnan aikana käynnistyksen, sammutuksen ja kuormituksen vaihteluiden vuoksi. Platinamateriaaleilla on erinomainen rakenteellinen stabiilisuus, mikä auttaa vähentämään katalyytin kulkeutumista, hiukkasten agglomeraatiota ja aktiivisen pinta-alan menetystä.

Suositut Tagit: platinaanodi, Kiina platinaanodien valmistajat, toimittajat, tehdas