Dans le domaine de l'électrolyse de l'eau à haut rendement pour la production d'hydrogène, de l'industrie du chlore-alcali et de la synthèse électrochimique, l'activité catalytique et la conductivité de la couche de diffusion de l'électrode déterminent directement l'efficacité énergétique et la stabilité du système d'électrolyse. Le feutre de titane revêtu de ruthénium-iridium de TOPTITECH, aux dimensions de 100×100 mm et d'une épaisseur de seulement 0,25 mm, est fabriqué à partir d'un feutre de fibres de titane de haute qualité selon un double procédé : frittage par plasma sous vide + dépôt électrolytique anodique.

Après le dépôt de ruthénium-iridium, la surface du feutre de titane développe un film d'oxyde dense à haute surface spécifique, de type « boue craquelée ». Ce revêtement réduit significativement la surtension des réactions de dégagement de chlore et d'oxygène (surtension pour l'oxygène ≤ 270 mV à 1000 A/m²) tout en offrant une excellente résistance à la passivation et aux courants inverses. La très faible épaisseur de 0,25 mm minimise l'augmentation de la distance inter-électrodes, réduisant ainsi la résistance ohmique à l'intérieur de l'électrolyseur.

Spécifications du produitscription

Matière : titane grade 1
Dimensions : 100 × 100 × 0,25 mm
Revêtement : ruthénium-iridium
Technique : frittage + électrodéposition

Ruthenium-iridium coated titanium felt for the electrolysis industry

Activité catalytique élevée avec surtension fortement réduite

Le revêtement d'oxyde mixte de ruthénium-iridium fournit une abondance de sites actifs, atteignant une surtension pour la réaction de dégagement d'oxygène (OER) aussi faible que 250 mV (à 1000 A/m²) et une surtension pour la réaction de dégagement de chlore (CER) inférieure à 30 mV. Par rapport au feutre de titane nu ou non revêtu, la tension d'électrolyse est réduite de 0,2 à 0,5 V, ce qui se traduit par des économies d'énergie substantielles.

Structure poreuse tridimensionnelle pour un transfert de matière rapide

Avec une porosité ≥ 65 % et des diamètres de fibres de 20 à 50 µm, le feutre de titane forme un réseau tridimensionnel de canaux interconnectés. L'électrolyte et les bulles de gaz peuvent pénétrer rapidement, avec des diamètres de détachement des bulles ≤ 100 µm, ce qui réduit considérablement les effets de blocage par les bulles (gas‑locking) et le rend particulièrement adapté aux opérations à haute densité de courant (≥ 5000 A/m²).

Forte adhérence du revêtement et tolérance aux courants inverses

Le procédé de dépôt anodique crée une liaison chimique entre l'oxyde de ruthénium-iridium et le substrat en titane, avec une force d'adhérence > 5 MPa. Le revêtement ne se détache pas lors de cycles fréquents de démarrage-arrêt ni de pics de courant inverse, atteignant une durée de vie en continu supérieure à 10 000 heures pour les procédés d'électrolyse à charge dynamique.

Ultra‑mince et flexible pour un assemblage à espace nul (zero‑gap)

Avec une épaisseur de 0,25 mm associée à une excellente flexibilité, le feutre peut être directement laminé sur des membranes échangeuses de protons ou des séparateurs pour permettre une conception d'électrolyseur à espace nul, réduisant la distance inter-électrodes à moins de 0,3 mm et diminuant les pertes ohmiques de plus de 40 %.

Applications

1. Électrolyse de l'eau PEM pour la production d'hydrogène (couche de transport poreuse anodique)

En tant que couche de transport poreuse (PTL) anodique dans un électrolyseur PEM, le feutre de titane revêtu de ruthénium-iridium catalyse efficacement la réaction de dégagement d'oxygène à basse tension tout en guidant l'évacuation de l'oxygène et en empêchant l'assèchement de la membrane, augmentant ainsi le rendement de production d'hydrogène à plus de 78 %.

2. Industrie du chlore-alcali (couche modifiante cathode active ou anode)

Utilisé dans les cellules à membrane échangeuse d'ions comme substrat de revêtement pour le dégagement de chlore du côté anodique, il peut remplacer le grillage de titane DSA conventionnel, réduisant la tension de la cellule d'environ 0,3 V. Appliqué du côté cathodique pour le dégagement d'hydrogène, il permet une conception d'électrode bifonctionnelle, économisant ainsi de 50 000 à 80 000 kWh pour 10 000 tonnes de chlore produites annuellement.

3. Synthèse électrochimique (électro‑oxydation organique / traitement des eaux usées)

Dans la dégradation par oxydation électrocatalytique des polluants organiques (par exemple, phénol, colorants, effluents de pesticides), le feutre de titane revêtu sert d'anode à écoulement traversant. Grâce à sa surface spécifique élevée et sa forte surtension d'oxygène, il génère efficacement des radicaux hydroxyles (·OH), atteignant un abattement de la DCO supérieur de plus de 30 % par rapport aux électrodes à plaques planes.

4. Électrolyse alcaline à espace nul (couche de diffusion électrode composite)

Dans les électrolyseurs alcalins, le feutre est laminé sur des électrodes à base de nickel comme couche catalytique‑diffusante intégrée. La structure ultra‑mince de 0,25 mm permet de très faibles interstices inter-électrodes, réduisant ainsi la résistance du système.