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            亞氧化鈦導電陶瓷電極

            更新時間:2019-04-03 14:47:34點擊次數:1380次

            亞氧化鈦導電陶瓷電極材料(全方位介紹)

              

            亞氧化鈦導電陶瓷電極材料

            化學電源與電極材料

            亞氧化鈦是一種新能源材料,具有超導電的性質,亞氧化鈦可以做電池的電極材料,具有低碳,環保等性能.

            亞氧化鈦在水和樹脂中具有良好的分散性能,亞氧化鈦可以廣泛應用于電池,電極,電池薄膜等電子行業.亞氧化鈦材料環保無毒,符合食品級安全標準,不會對皮膚產生損害,符合低碳經濟的發展需求.

            作為一種將化學能轉化為電能的裝置,化學電源是解決當前全球能源短缺的途徑之一提高化學電源的能量轉化效率和充放電性能,增加必能,延長使用壽命,降低生產成本和貴重金屬催化劑的使用量,減少環境污染等,是化學電源領域的首要任務。

            電極是化學電源的核心部分之一,電極材料的優劣直接關系到化學電源的綜合性能。

            亞氧化鈦是一種全新的節能高效環保型電極材料。

            對電極材料的基本要求

            ·優良的導電性能;

            ·高的耐酸堿腐蝕性和耐磨損性;

            ·電極反應特性的穩定性和耐久性;

            ·良好的催化活性或與催化劑的相容性;

            ·適當的體積密度和機械強度;

            ·活化物及原料的可回收性;

            ·無毒或低毒性及環境相容性;

            ·原料來源充分;

            ·生產成本低廉;

            亞氧化鈦(Ti4O7)陶瓷電極材料

            亞氧化鈦陶瓷電極材料是由稱作Magneli相的不同價態的氧化鈦所組成的多晶無機材料。Magneli相是一系列非化學計量氧化鈦的通稱,其通式可表述為TinO2n-1(4≤n≤10),包括Ti4O7,Ti5O9等亞氧化鈦相。

            Magneli相不是二氧化鈦的摻雜物或者TiOx(X<2)的混合物,而是晶體結構穩定的非化學計量氧化物。

            其晶體結構可以看做是以金紅石型二氧化鈦為母體,每n層為一個氧缺失層所構成。如Ti4O7,其每3層TiO2后為一個TiO層。

            自上世紀八十年代以來,對以Ti4O7為主晶相的陶瓷電極材料的物理化學和電化學性能已進行了廣泛的研究,對其生產制造工藝和應用也進行了深入的探索?,F在國外已有工業規模的生產和實際的應用。

            Magneli相氧化鈦

            亞氧化鈦(Ti4O7)導電陶瓷電極材料 - 科勒顏料CEO - 陶瓷顏料—首選科勒顏料

             

            亞氧化鈦導電陶瓷電極材料(Ti4O7)亞氧化鈦(Ti4O7)導電陶瓷電極材料 - 科勒顏料CEO - 陶瓷顏料—首選科勒顏料

             

            1.亞氧化鈦陶瓷電極材料由高純二氧化鈦粉末在1200°以上的高溫下由氫氣還原生成。

            2.其主晶相為Ti4O7.

            3.產品外觀為藍黑色流動態粉末

            4.類金屬的高導電性

            5.優秀的抗酸堿化學穩定性

            6.獨特的電化學性能

            7.機械強度高,可以方便的成型為板、管和棒等電極形狀。

             

            亞氧化鈦陶瓷電極材料的物理化學性能

            物理化學性能

            數據

            密度(g/cm----3-)

            3.6-4.3

            比熱容(J/Kg.k)

            750

            導熱系數(W/M.k)

            10-20

            線性膨脹系數(10-6//k)

            6

            抗彎強度(MPa)

            60-180

            威氏硬度(Hv)

            230

            導電率(S/M)

            3,000~30,000

            氧過電位(V/SHE)

            H2SO4(1 M/L)

            NaOH (1 M/L)

             

            +1.75

            +1.65

            氫過電位(V/SHE)

             

            H2SO4(1 M/L)

            -0.75

            NaOH (1 M/L)

            -0.60

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            亞氧化鈦陶瓷電極材料的物理性能

            1.亞氧化鈦的突出物理性能是在室溫下具有很好的導電性能,尤其是其中的Ti4O7相,其單晶導電率可達1500s/cm,幾乎具有金屬的導電性。實際的亞氧化鈦由于是多晶相構成,導電率因Ti4O7的含量和粉體顆粒大小不同而有所差異,但是完全可以滿足作為電極材料的要求。

            2.亞氧化鈦的比重較小,有利于產品的輕量化,提高必能。

            3.耐磨損性很強,抗沖刷,電極尺寸穩定。機械強度高,可加工。

            4.亞氧化鈦沒有磁性,不易團聚,在水中的分散性很好,作為導電添加劑時,便于與其他電池活性物均勻混合,有利于電流的均勻分布。

            5.亞氧化鈦與有機聚合物的相容性很高,可以與各種塑料混合成型,以克服陶瓷材料韌性差的確定,便于做成柔性好的各種形狀的電極。

            亞氧化鈦陶瓷電極材料的化學性能

            1.亞氧化鈦具有特別優秀的化學穩定性和抗腐蝕能力,在鉛酸強堿環境下都非常穩定,超過絕大多數工業常用的電極材料,包括其母體鈦金屬。

            2.在能腐蝕鈦金屬的一些強蝕刻液(包括氟化物,鹽酸等)中穩定,如40%的硫酸或草酸能嚴重腐蝕鈦金屬,但是亞氧化鈦卻幾乎是惰性的。

            樣品

            電解質

            150小時失重

            3500小時失重

            金屬鈦

            1000PPM F

            22%

            100%

            亞氧化鈦

            0.017%

            0.29%

            金屬鈦

            4000PPM F

            52%

            100%

            亞氧化鈦

            0.66%

            2.4%

            金屬鈦

            FH/HNO3、H2O

            160,000單位

            100%

            100%

            亞氧化鈦

            0.56%

            12.7%

            與鈦金屬的耐腐蝕性對比

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            亞氧化鈦陶瓷電極材料的電化學性

            1.亞氧化鈦陶瓷電極的室溫工作電流約為5-20mA

            2.既可作為正極,也可作為負極進行析氫析氧反應,并且析氫析氧過電位都很高。

            3.作為電極支撐材料,可以電鍍,化學沉積或涂敷各種金屬氧化物或貴金屬催化劑,并且與這些催化劑的化學結合性很好,催化活性幾乎不變,效果好。

            亞氧化鈦陶瓷電極材料的突出特點

            1.高導電:亞氧化鈦具有高于石墨的導電率,可被電鍍;

            2.高耐化學腐蝕:在包括氟離子,氯離子的強酸和強堿環境下非常穩定,超過絕大部分現有的電極材料。

            3.析氫析氧過電勢很高:高的析氧過電勢有利于抑制氧氣的溢出,提高氧化性能。

            4.耐機械磨損:抗液體沖刷,使用壽命長。

            5.安全環保:原料資源豐富,無毒安全。

            亞氧化鈦陶瓷電極材料的應用

            以Magneli相中的Ti4O7為主晶相的亞氧化鈦陶瓷電極材料因其優異的物理化學和電化學性能而自上世紀八十年代問世以來備受世界各國科學家和企業的重視,對其性能和應用進行了廣泛的研究和探索。以Ebonex為商品名的亞氧化鈦陶瓷電極和相關產品已經在國外實現了商業化生產,并在鉛酸電池。環境凈化,陰極保護等領域得到了實際應用,效果十分優越,前景廣闊。

            亞氧化鈦陶瓷電極材料的應用舉例

            1.鉛酸蓄電池:板柵材料,活性物添加劑,雙極板材料;(已產品化)

            2.鋰電池、鎳氫電池和堿錳電池:正極導電添加劑;

            3.全釩液流電池:電極和雙極板材料;

            4.燃料電池:電極材料;

            5.鋅-空氣電池:電極材料;

            6.陰極保護電池:儲油罐、橋梁碼頭、房屋建筑的防腐;(已產業化)

            7.廢水和工業污水處理:電極材料。(已產業化)

            產業化應用實例:鉛酸蓄電池雙極板

            亞氧化鈦(Ti4O7)導電陶瓷電極材料 - 科勒顏料CEO - 陶瓷顏料—首選科勒顏料

            亞氧化鈦陶瓷電極材料最突出的革命性應用是被成功地做成了雙極板,并由此誕生了世界上第一種實用性雙極式閥控鉛酸蓄電池。(英國,Atraverda公司,2009)

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            與傳統蓄電池相比,雙極式蓄電池取消了柵板、聯結物和中間隔,而以雙極板取代,是的蓄電池的重量大大減輕,體積縮小,電流分布更加均勻,有效的提高了重能比和體能比,這是鉛酸蓄電池的革命性改進。

            在鉛酸蓄電池領域的應用:雙極式閥控電池

             

             

            亞氧化鈦(Ti4O7)導電陶瓷電極材料 - 科勒顏料CEO - 陶瓷顏料—首選科勒顏料

            在鉛酸蓄電池領域的應用:雙極式電池雙極板

            雙極板在鉛酸蓄電池中的應用概念和優勢早已為業界所知,但是一直沒有找到合適的極板材料。鉛板是可以作為雙極板,但是其比重很大,一者增加電池的重量和體積,二者鉛片易被電解液蝕穿,縮短電池的壽命。

            經過多年的實驗和開發,亞氧化鈦證明完全能夠滿足對雙極板材料的要求。由其做成的雙極蓄電池體積可減小原體積的40%,重量下降20%。減少了鉛的用量,既提高了電池的生產效率,又大大減少了鉛的污染。

            亞氧化鈦雙極板的特點

            1.良好的導電性;

            2.在硫酸環境下抗腐蝕性強;

            3.可以很好的防止電解液滲漏;

            4.適用于各種形狀的電池設計制造;

            5.與活性物的相容性好;

            6.比重較輕;

            7.有足夠的機械強度,柔韌度強;

            8.資源豐富,可大量生產;

            9.價格具有競爭性。

            雙極式閥控蓄電池與傳統電池的比較

             

             

            亞氧化鈦(Ti4O7)導電陶瓷電極材料 - 科勒顏料CEO - 陶瓷顏料—首選科勒顏料

            在鉛酸蓄電池領域的應用:雙極式閥控電池

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            亞氧化鈦的其他應用

            電池領域:

            1.鉛酸蓄電池:與塑料結合的符合材料可以做成板柵,提高了電池的壽命和比能。作為正極導電添加物可以提高正極活性物的成型性和利用率以及電流分布的均勻性。容量增加15%;

            2.鋰電池:作為陰極替代石墨可減少充放電循環帶來的電容衰減;

            3.燃料電池、鋅-空氣電池和液流電池:由于其高導電性和耐腐性,是非常有前景的電極和雙極材料;

            化工領域:

            4.因其優異的化學穩定性和導電性,可用于氯堿工業,氯酸鹽制造,重鉻酸制備以及有機電合成;

            電冶金領域:

            5.在高電流密度,高酸條件下不鈍化不腐蝕而優于石墨和鈦金屬,作為電極用于電積鋅,金屬回收,電解氧化錳,金屬箔生產以及印刷線路板蝕刻液的回用處理;

            電鍍領域:

            6.由于電解液中含有氟離子等強腐蝕性物質,常用陽極很易惡化,而亞氧化鈦電極析氧過電位高,耐腐蝕性強,抗磨損,電極尺寸穩定;

            環保行業和水處理領域:

            7.由于亞氧化鈦電極的析氧電勢高,有利于陽極氧化,可廣泛應用于電催化降解有機污染物和垃圾滲濾液,電催化處理苯酚廢水,印染廢水處理,油田廢水處理,醫院污水處理以及電解海水制氫,海水淡化,電解水消毒和臭氧的制造;

            陰極保護領域:

            8.現已實際應用于儲油罐,船舶,碼頭,橋梁和鋼筋混凝土的防腐、土壤的陰極保護;

            攜手合作 共創未來

            科勒顏料新能源研發中心經過多年研究,已開發出具有獨立知識產權的Magneli相(Ti4O7)亞氧化鈦新型電極材料的生產技術,并已投入生產,歡迎合作并開發相關產品和開拓市場。我們將竭誠為您提供高質量的產品和服務。

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