Vật liệu điện cực titan mới thay thế điện cực truyền thống là xu hướng tương lai của vật liệu điện cực

Gmail:alisa@jmyunti.com

Là thành phần cốt lõi của điện phân,điện cực titancó ưu điểm là hiệu quả cao, xanh và tiết kiệm năng lượng, đang dần thay thế các điện cực truyền thống. Dưới nền tảng carbon kép, ngành công nghiệp điện cực titan đã mở ra những cơ hội phát triển. Việc tăng tỷ lệ sản xuất hydro bằng điện phân nước sẽ thúc đẩy việc mở rộng không gian thị trường của các vật liệu điện cực liên quan. Trong tương lai, ngành vật liệu điện cực titan sẽ tiếp tục đổi mới và nâng cấp công nghệ để giúp đạt được mục tiêu carbon kép.

1. Tổng quan về ngành điện cực titan

Công nghệ điện phân là công nghệ mới sử dụng phương pháp điện hóa để điện phân các dung dịch muối khác nhau thông qua cực dương và cực âm để điều chế vật liệu mới (vật liệu kim loại, vật liệu hữu cơ, v.v.), như điện phân lá đồng, lá nhôm, điện phân thủy luyện để tách niken, kim loại coban, đồng và kẽm, điện phân dung dịch natri clorua để tạo thành natri hypoclorit để khử trùng và khử trùng, điện phân nước để tạo ra hydro và điện tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác nhau. Các sản phẩm được sản xuất bằng điện phân là nguyên liệu thô quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Vật liệu điện cực titan là thành phần cốt lõi trong quá trình điện phân. Hiệu suất và cấu trúc điện cực của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ năng lượng của quá trình điện phân, độ tinh khiết, chất lượng và sản lượng của sản phẩm điện phân, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sản xuất và chi phí sản xuất của các doanh nghiệp hạ nguồn.

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ sản phẩm điện phân, vật liệu điện cực cũng đã trải qua ba thế hệ đổi mới và phát triển công nghệ do những đặc điểm riêng của chúng. Thế hệ đầu tiên là điện cực than chì truyền thống, thế hệ thứ hai là điện cực hợp kim chì và thế hệ thứ ba là điện cực phủ oxit kim loại gốc titan. Trong số đó, thế hệ đầu tiên của điện cực than chì truyền thống và thế hệ thứ hai của vật liệu điện cực, điện cực hợp kim chì, có độ khó kỹ thuật thấp và trình độ công nghiệp hóa cao nhưng độ bền kém và tiêu thụ năng lượng cao. Thế hệ thứ ba của điện cực oxit gốc titan là vật liệu điện cực hiện đang được phát triển. Nó có khả năng chống ăn mòn mạnh và xanh hơn, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả. Công nghệ đã dần hoàn thiện và hiện đang trong giai đoạn quảng bá sản phẩm. Trong một số ngành công nghiệp (chẳng hạn như lá đồng điện phân), nó đang dần thay thế các điện cực chì truyền thống. Xanh, tiết kiệm năng lượng, hiệu quả cao và độ bền cao là xu hướng phát triển trong tương lai của vật liệu điện cực. Dưới nền tảng "trung hòa carbon", nó nhất định thúc đẩy những đột phá và nâng cấp công nghệ liên tục của vật liệu điện cực phủ oxit kim loại gốc titan thế hệ thứ ba, đồng thời hiện thực hóa sự đổi mới về tiêu thụ năng lượng cao và tiêu thụ điện năng lớn trong lĩnh vực điện phân . Thúc đẩy việc hiện thực hóa các mục tiêu tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ, đồng thời giúp đạt được các mục tiêu carbon kép càng sớm càng tốt.

Trong lĩnh vực lá đồng điện phân, việc sử dụng và phát huy các điện cực phủ oxit kim loại gốc titan là hướng phát triển trong tương lai của lá đồng hiệu suất cao. Về hiệu suất, các điện cực được phủ oxit kim loại gốc titan có khả năng chống ăn mòn tốt, tiêu thụ điện năng thấp, điện áp tế bào ổn định trong quá trình điện phân và độ dày lá thô có độ đồng đều tốt; Về hiệu suất điện phân, do hoạt tính xúc tác điện cao của các oxit kim loại quý trên bề mặt nên tốc độ phản ứng có thể tăng lên rất nhiều, hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn, thay thế các điện cực chì truyền thống là xu hướng phát triển trong tương lai; Về quy trình, các máy tích hợp lá thô của nước ngoài thường áp dụng quy trình nhúng, với tấm điện cực titan 1mm, được cố định bằng vít chìm ở mặt trước, vì lớp phủ dễ bong tróc, khiến lá đồng siêu mỏng dễ bị mềm đường và cát bong bóng, trong khi loại kéo ngược trong nước là loại chính, sản xuất lá đồng siêu mỏng tương đối ổn định.

2. Trên nền tảng của các mục tiêu carbon kép, xu hướng phát triển là các điện cực titan hiệu quả, xanh và tiết kiệm năng lượng để thay thế các điện cực truyền thống

Dưới nền tảng của các mục tiêu carbon kép và sự hỗ trợ của Kế hoạch làm việc toàn diện "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14" về bảo tồn năng lượng và giảm phát thải, việc phát triển vật liệu điện cực nhất định phải nâng cấp và lặp lại theo hướng hiệu suất cao, xanh và thấp. tiêu thụ năng lượng. Việc chuẩn bị các điện cực titan là phủ lên bề mặt chất nền titan bằng các oxit kim loại quý. Vật liệu điện cực này có đặc điểm là điện thế quá thấp, điện áp bể làm việc thấp, hiệu suất sản xuất cao và tiêu thụ năng lượng thấp. So với cực dương than chì và chì truyền thống, nó hiệu quả hơn, xanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Hiện nay, điện cực titan được sử dụng rộng rãi trong lá đồng điện phân, lá nhôm điện phân, thủy luyện, xử lý nước thải, tổng hợp hữu cơ điện phân, sản xuất hydro nước điện phân và các ngành công nghiệp khác. Các lĩnh vực này đều yêu cầu sử dụng điện phân để điều chế các sản phẩm liên quan. Vì vậy, giảm tiêu thụ điện năng và tiêu thụ năng lượng là nhiệm vụ trọng tâm để thực hiện các mục tiêu chiến lược “carbon kép” quốc gia trong lĩnh vực này. Công nghệ "điện phân xanh" sẽ cung cấp vật liệu điện cực titan quan trọng và các thiết bị liên quan cho ngành, giúp các công ty liên quan đạt được mục tiêu "giảm lượng carbon". Việc thay thế điện cực truyền thống bằng vật liệu điện cực mới là xu hướng phát triển của vật liệu điện cực trong tương lai.

3. Tỷ trọng củasản xuất hydro bằng điện phân nướcđang dần tăng lên và không gian thị trường cho các vật liệu điện cực liên quan sẽ rộng lớn trong tương lai

Năng lượng hydro là một thành phần quan trọng của hệ thống năng lượng không carbon trong tương lai. Là một trong những hướng phát triển chính của năng lượng mới trong tương lai, các nước trên thế giới đang tích cực tiến hành nhiều nghiên cứu chuyên sâu. đất nước tôi đã liên tiếp ban hành các kế hoạch chính sách cấp cao nhất như "Kế hoạch phát triển trung và dài hạn cho ngành năng lượng hydro (2021-2035)" và "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 cho hệ thống năng lượng hiện đại" để khuyến khích đột phá trong các nút thắt kỹ thuật của ngành năng lượng hydro và nâng cao tính ổn định và khả năng cạnh tranh của chuỗi công nghiệp và chuỗi cung ứng. Về mặt công nghiệp, ngành năng lượng hydro là ngành công nghiệp mới nổi mang tính chiến lược và là hướng phát triển then chốt cho các ngành công nghiệp trong tương lai. Trong sự phát triển của ngành năng lượng hydro, việc sản xuất hydro là rất quan trọng. Hiện tại, năng lượng hydro trong nước của nước tôi chủ yếu đến từ sản xuất than thành hydro, chiếm khoảng 64% công suất sản xuất hydro của nước tôi, sản xuất hydro phụ phẩm công nghiệp chiếm 21%, sản xuất hydro khí tự nhiên chiếm 14%, và sản xuất hydro điện phân nước chiếm dưới 2%. Theo Sách trắng về ngành công nghiệp pin nhiên liệu và năng lượng hydro của Trung Quốc (2020), tỷ lệ hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước sẽ tăng dần lên 10% vào năm 2030 và khả năng cải thiện sẽ vượt quá 4 lần trong 10 năm tới. Tỷ lệ hydro được sản xuất bằng điện phân nước sẽ tăng lên 70% vào năm 2060. Trong tương lai, khi công nghệ sản xuất hydro bằng điện phân nước trở nên trưởng thành hơn và giá thành giảm, thị trường hydro sản xuất bằng điện phân nước sẽ dần được giải phóng, điều này sẽ làm tăng nhu cầu về các vật liệu điện cực liên quan như tấm lưỡng cực cho hydro được sản xuất bằng phương pháp điện phân nước và không gian thị trường rất rộng.

news-750-750