Électrodes en titane pour l'électrolyse de l'eau pour la production d'hydrogène
L'industrie de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau a une longue histoire et la cellule électrolytique adopte généralement une structure bipolaire de type filtre-presse ou une structure monopôle de type boîte.
L'électrolyse de l'eau consiste à faire passer un courant continu dans l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène. Les piles à combustible utilisent l'hydrogène comme carburant. Afin d'optimiser l'environnement et de réduire la pollution, l'hydrogène sera utilisé comme énergie pour les automobiles à l'avenir. L'électrolyse de l'eau est le seul moyen industriel de fabriquer de l'hydrogène à partir de l'eau.
Dans l'électrolyse de l'eau, de l'oxygène est libéré sur la cathode et de l'oxygène est libéré sur l'anode en même temps. L'équation de la réaction est :
H2O——(électrolyse) H2 plus (1/2 )O2
Dans la tension de la cellule électrolytique, la surtension d'anode et la surtension de cathode représentent une grande proportion. La taille de la surtension a beaucoup à voir avec le matériau d'électrode utilisé.
La cellule électrolytique de l'électrolyse de l'eau est essentiellement composée de quatre éléments : anode, cathode, électrolyte et diaphragme. La perte de tension varie considérablement en fonction de la combinaison du matériau d'électrode et de l'électrolyte.
Dans les électrolyseurs à eau en général, l'électrolyte utilise 20-30 % de solution aqueuse de KOH ou de NaOH, et la température de fonctionnement est de 50-70 degrés. La tôle d'acier nickelée est utilisée pour l'anode insoluble et l'acier au carbone est utilisé pour la cathode. Diverses méthodes de traitement de surface ont été envisagées afin de réduire la surtension d'hydrogène. La galvanoplastie au nickel contenant du soufre est largement utilisée au Japon. L'ajout de NaCNS à une solution aqueuse commune peut obtenir un placage de nickel noir-gris contenant du soufre. Comparé à l'acier au carbone, sa surtension d'hydrogène est inférieure de 250-300mv. Par rapport à la tôle d'acier nickelée, la surtension d'oxygène est également inférieure d'environ 100 mv.
Le Japon a mis au point un procédé d'électrolyse de l'eau en polymère solide, qui peut utiliser une membrane échangeuse d'ions à base de résine fluorée comme électrolyte solide pour les conducteurs de protons. En raison de l'amincissement de l'électrolyte polymère solide, la résistance de l'électrolyte est réduite, ce qui est bénéfique pour l'opération d'électrolyse à haute densité de courant.
Si un électrolyte à oxyde solide est utilisé, il est possible d'appliquer un procédé d'électrolyse de l'eau à haute température utilisant de la vapeur d'eau. La tension de décomposition théorique de ce procédé est faible, la quantité d'énergie électrique doit être réduite, et surtout la surtension, qui est la résistance de la réaction d'électrolyse, est réduite. Méthode d'électrolyse qui exploite l'électrolyse aux tensions de cellule les plus élevées et les plus basses.
Dans l'électrolyse alcaline de l'eau, l'acier nickelé est utilisé pour l'électrode, le nickel de la même forme ou l'acier à faible teneur en carbone nickelé et l'acier doux est utilisé pour la cathode. En tant que nouveau matériau de cathode, une électrode poreuse en nickel avec une grande surface doit être essayée.
Dans l'électrolyse de l'eau de type polymère solide, puisqu'un électrolyte acide fort est utilisé, le matériau de l'électrode doit être résistant à la corrosion acide, de sorte que des matériaux peu coûteux tels que le nickel et le fer ne peuvent pas être utilisés, et des matériaux métalliques coûteux du groupe du platine doivent être utilisés.
L'électrode en titane revêtue de platine-iridium, le produit modèle standard a une capacité d'alimentation en eau de 1000 (L/h), ce qui est économique et pratique, et a gagné la faveur de la majorité des clients avec une technologie de pointe, une technologie mature, fiable qualité et prix raisonnable. Le produit peut être personnalisé en fonction des besoins réels des clients.
Le platine est un métal brillant blanc argenté avec un point de fusion de 1772 degrés, un point d'ébullition de 3827 ± 100 degrés, une densité de 21,45 g/cm3 (20 degrés), doux, bonne ductilité, conductivité thermique et conductivité électrique. Le platine spongieux est une substance grise semblable à une éponge avec une grande surface spécifique et une forte capacité d'absorption des gaz (en particulier l'hydrogène, l'oxygène et le monoxyde de carbone). Le noir de platine en poudre peut absorber une grande quantité d'hydrogène. Les propriétés chimiques du platine sont inactives et stables dans l'air et les environnements humides. Lorsqu'il est chauffé en dessous de 450 degrés, un film de dioxyde de platine se forme à la surface, qui peut réagir avec le soufre, le phosphore et l'halogène à des températures élevées. Le platine est insoluble dans l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique, l'acide nitrique et les solutions alcalines, mais soluble dans l'eau régale et l'alcali fondu. Les états d'oxydation du platine sont plus 2, plus 3, plus 4, plus 5, plus 6. Il est facile de former des composés de coordination, tels que [Pt(NH3)2]Cl2, K[Pt(NH3)Cl5]. Le platine et ses alliages résistent à l'oxydation et à la corrosion à haute température et sont utilisés pour fabriquer des creusets, des plats d'évaporation, des électrodes, des buses, des réacteurs, etc. Les alliages de platine et de platine-rhodium sont utilisés comme fils de four et thermocouples dans les fours à haute température dans les industries métallurgiques, verrières et céramiques. Le platine est également utilisé pour fabriquer des bijoux.
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Nicolas
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