Bei der hocheffizienten Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung, in der Chlor-Alkali-Industrie und bei der elektrochemischen Synthese bestimmen die katalytische Aktivität und die Leitfähigkeit der Elektroden-Diffusionsschicht direkt die Energieeffizienz und Stabilität des Elektrolysesystems. Das mit Ruthenium-Iridium beschichtete Titanfilz von TOPTITECH mit den Abmessungen 100 × 100 mm und einer Dicke von nur 0,25 mm wird aus hochwertigem Titanfaserfilz durch ein Dualprozessverfahren (Vakuumplasmasintern + anodische Abscheidungselektroplattierung) hergestellt.

Nach der Ruthenium-Iridium-Beschichtung entwickelt die Titanfilzoberfläche einen dichten, hochoberflächigen „cracked-mud"-Oxidfilm. Diese Beschichtung reduziert signifikant das Überpotenzial sowohl für die Chlorentwicklungs- als auch für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (Sauerstoffentwicklungsüberpotenzial ≤270 mV bei 1000 A/m²) und bietet gleichzeitig eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Passivierung und Rückströme. Die ultradünne Dicke von 0,25 mm minimiert die Zunahme des Elektrodenabstands und senkt dadurch den ohmschen Widerstand im Elektrolyseur.

Especificaciones

Material: Titan Gr1

Abmessungen: 100 × 100 × 0,25 mm

Beschichtung: Ruthenium-Iridium

Verfahren: Sintern + Elektroplattierung

Produkteigenschaften

Hohe katalytische Aktivität mit signifikant reduziertem Überpotenzial – Die gemischte Ruthenium-Iridium-Oxidbeschichtung bietet zahlreiche aktive Zentren und erreicht ein Sauerstoffentwicklungsüberpotenzial (OER) von nur 250 mV (bei 1000 A/m²) sowie ein Chlorentwicklungsüberpotenzial (CER) von unter 30 mV. Im Vergleich zu unbeschichtetem Titanfilz sinkt die Elektrolysespannung um 0,2–0,5 V, was erhebliche Energieeinsparungen ermöglicht.

Dreidimensionale poröse Struktur für schnellen Stofftransport – Mit einer Porosität von ≥65 % und Faserndurchmessern von 20–50 μm bildet das Titanfilz ein vernetztes 3D-Kanalnetzwerk. Elektrolyt und Gasblasen können schnell eindringen; der Blasenablösedurchmesser beträgt ≤100 μm, was den Gasblaseneffekt stark reduziert. Dies macht das Filz besonders geeignet für Betrieb mit hohen Stromdichten (≥5000 A/m²).

Starke Beschichtungshaftung und Rückstromtoleranz – Der anodische Abscheidungsprozess erzeugt eine chemische Bindung zwischen dem Ruthenium-Iridium-Oxid und dem Titansubstrat mit einer Haftfestigkeit >5 MPa. Die Beschichtung löst sich auch unter häufigen Start-Stopp-Zyklen oder Rückstromstößen nicht ab und erreicht eine kontinuierliche Betriebslebensdauer von über 10 000 Stunden bei dynamisch belasteten Elektrolyseprozessen.

Ultradünn und flexibel für Nullspalt-Montage – Mit einer Dicke von 0,25 mm und ausgezeichneter Flexibilität kann das Filz direkt auf Protonenaustauschmembranen oder Separatoren laminiert werden, um eine Nullspalt-Elektrolyseurkonstruktion zu ermöglichen. Dadurch wird der Elektrodenabstand auf unter 0,3 mm reduziert und die ohmschen Verluste um mehr als 40 % gesenkt.

Anwendungsbereiche

PEM-Wasserelektrolyse zur Wasserstofferzeugung (Anoden-PTL) – Als anodische poröse Transportschicht (PTL) in einem PEM-Elektrolyseur katalysiert das mit Ruthenium-Iridium beschichtete Titanfilz effizient die Sauerstoffentwicklungsreaktion bei niedrigen Spannungen, leitet gleichzeitig den Sauerstoff ab und verhindert das Austrocknen der Membran, wodurch die Wasserstoffproduktionseffizienz auf über 78 % gesteigert wird.

Chlor-Alkali-Industrie (aktive Kathoden- oder Anodenmodifikatorschicht) – In Ionenaustauschmembranzellen als Chlorentwicklungsbeschichtungssubstrat auf der Anodenseite eingesetzt, kann es herkömmliche DSA-Titan-Gitter ersetzen und die Zellspannung um etwa 0,3 V senken. Auf der Kathodenseite für die Wasserstoffentwicklung verwendet, ermöglicht es ein bifunktionales Elektrodendesign, wodurch pro 10 000 Tonnen Chlor jährlich 50 000–80 000 kWh eingespart werden können.

Elektrochemische Synthese (organische Elektrooxidation / Abwasserbehandlung) – Bei der elektrokatalytischen Oxidation von organischen Schadstoffen (z. B. Phenol, Farbstoffe, Pestizidabwasser) dient das beschichtete Titanfilz als durchströmte Anode. Aufgrund seiner hohen spezifischen Oberfläche und des hohen Sauerstoffentwicklungsüberpotenzials erzeugt es effizient Hydroxylradikale (·OH) und erreicht eine um über 30 % höhere CSB-Eliminierung im Vergleich zu Flachelektroden.

Nullspalt-alkalische Wasserelektrolyse (Kompositelektroden-Diffusionsschicht) – In alkalischen Elektrolyseuren wird das Filz als integrierte katalytisch-diffusive Schicht auf nickellastige Elektroden laminiert. Die 0,25 mm dünne ultradünne Struktur ermöglicht extrem enge Elektrodenabstände und reduziert den Systemwiderstand.

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