В хлорщелочной промышленности традиционные методы переработки платинированного титанового анода (с толщиной платинового покрытия 5–20 мкм) позволяют извлечь лишь 60–70% платины. Технология электролитической демонтажной очистки с обратным импульсом полностью изменила ситуацию с низкой эффективностью восстановления: при применении импульсного тока частотой 100 Гц (обратный рабочий цикл 30%) в электролите NaNO₃ эффективность демонтажа платины возросла до 98%. После пескоструйной обработки и травления кислотой (HF:HNO₃ = 1:3) для восстановления титановой подложки ее можно повторно покрыть, что продлевает срок службы платинированного титанового анода в три раза. После внедрения этой технологии американская компания снизила стоимость восстановления анода на квадратный метр со 170 до 55 долларов США, достигнув уровня переработки титанового сплава 90%. Этот процесс сочетает регенерацию драгоценного металла с повторным использованием подложки, что напрямую снижает затраты на сырье более чем на 30%.
Платинированные титановые аноды промышленного класса подразделяются на два типа в зависимости от процесса нанесения покрытия: гальванические слои платины (толщина 0,5–5 мкм) с удельным сопротивлением менее 0,1 Ом·см², подходящие для высокоточных гальванических применений, таких как золочение электронных компонентов; процессы спекания платиновых покрытий дешевле, но имеют более высокое удельное сопротивление, в основном используемые в обычных приложениях, таких как очистка сточных вод. Конструктивно платинированный титановый анод может быть изготовлен в форме сетки, пластины, стержня или трубки. Сетчатые конструкции (размер пор 0,5–3 мм) повышают эффективность диффузии расплавленных солевых электролитов высокой вязкости на 20%, в то время как платинированные титановые анодные трубки больше подходят для закрытых электрохимических реакторов. В дополнение к чистой платине , композитные покрытия IrO₂-Ta₂O₅ могут дополнительно продлить срок службы в кислых средах.
Мировой рынок титановых анодов с платиновым покрытием обусловлен как технологическими показателями, так и экологическими нормами. В Северной Америке и Европе, в связи с растущими потребностями в модернизации хлорщелочной промышленности , ежегодный темп роста производства титановых анодов с покрытием из оксидов металлов на основе платины достигает 8,5%. Японские компании отдают приоритет использованию платинированных титановых анодов сетчатого типа толщиной 0,5-1 мм в системах очистки воды, поскольку их перенапряжение выделения кислорода (1,385 В) на 10% ниже, чем у рутениево-иридиевых покрытий, что значительно снижает потребление энергии при электролизе. Ведущие бренды, такие как немецкая METAKEM и американская Jennings Anodes, фокусируются на высокотемпературных применениях, представляя платинированные титановые аноды с градиентным платино-иридиевым композитным покрытием, способные выдерживать электролиз расплавленных солей при температуре 600 °C; китайские поставщики, тем временем, выходят на нишевые рынки с индивидуальными сетчатыми структурами, на долю которых приходится 40% от общих производственных мощностей в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Будущий рост рынка титановых анодов с платиновым покрытием будет зависеть от расширения проникновения в новый энергетический сектор, в частности от спроса на электродные пластины на основе титана в твердотельных батареях.
После утилизации переработанные платинированные титановые аноды имеют серовато-черную, рыхлую, пористую структуру с содержанием платины ≥99,95%. Переработка 1 килограмма губчатой платины снижает добычу 10 тонн первичной платиновой руды и снижает потребление энергии на 80%. Промышленные данные немецкой компании Umicore показывают, что при переработке автомобильных выхлопных катализаторов каждая тонна отходов может дать 1,2–1,5 килограмма платины, но это требует высокотемпературного хлорирования и улетучивания (1000 °C с 30% газообразного хлора) для преобразования и растворения платины. Однако губчатая платина, извлеченная из платинированных титановых анодов, из-за своей пористой природы имеет электрохимически активную площадь поверхности (60–120 м²/г), значительно превышающую таковую у катализаторов на основе платиновой черни, что приводит к увеличению стоимости на 15–20% при регенерации электродов топливных элементов. Оценка жизненного цикла подтверждает, что выбросы углерода (3200 кг CO₂) при восстановлении одного килограмма платины методом ионного обмена составляют всего 55% от выбросов при традиционном методе «царской водки», а количество вторичных отходов сокращается на 76%, что делает этот метод оптимальным для крупномасштабной переработки. Восстановление платины из платинированных титановых анодов превратилось из статьи затрат в основной процесс создания стоимости.
Язык
