电解技术是利用电化学的方式通过阴阳极电解各种盐溶液,从而制备新材料(金属材料、有机材料等)新技术,如电解铜箔、铝箔、湿法冶金电解提取镍钴铜锌金属、电解氯化钠溶液形成次氯酸钠进行杀菌消毒、电解水制氢以及各类有机物的电合成等,电解所产生的产品是国民经济中重要的原材料。钛电极材料是电解过程中的关键核心部件,其性能和电极结构直接影响着电解过程能耗的高低、电解产品的纯度、品质及产量,直接影响下游企业的生产环境好坏及生产所带来的成本的高低。
随着电解产品技术的持续不断的发展,电极材料由于自身的特征也经历了三代的技术创新与发展,第一代传统石墨电极,第二代为铅基合金电极,第三代为钛基金属氧化物涂层电极。其中,第一代传统石墨电极及第二代电极材料铅基合金电极技术难度较低,产业化程度高,但耐久性差,能耗较高,第三代钛基氧化物电极是目前重点发展的电极材料,抵抗腐蚀能力强且更加绿色、节能、高效,技术发展已逐渐成熟,目前正处于产品推广阶段,在部分行业(如电解铜箔)正在慢慢地实现对传统铅基电极的替代。绿色、节能、高效、耐久性强是未来电极材料发展的趋势,在“碳中和”背景加持下,势必会推动第三代钛基金属氧化物涂层电极材料的不断技术突破与升级,实现对电解领域能耗较高、电耗较大的革新。促进节能降耗目标的实现,助力双碳目标的早日达成。
在电解铜箔领域,钛基金属氧化物涂层电极的使用与推广是未来高性能铜箔的发展趋势。在性能方面,钛基金属氧化物涂层电极抵抗腐蚀能力较好、电耗低、电解过程槽电压稳定,生箔厚度均匀性好;在电解效率方面,由于表面贵金属氧化物的电催化活性高,反应速度能大幅度的增加,具有更高的能量转换效率,替代传统的铅基电极是未来发展的趋势;在工艺方面,国外生箔一体机普遍采用内嵌式工艺,搭配 1mm 钛电极板,正面用沉头螺钉固定,由于涂层易剥落,做超薄铜箔易产生软纹及泡泡沙,而国内以背拉式为主,生产超薄铜箔较为稳定;在行业竞争方面,目前国内钛电极行业企业最重要的包含泰金新能、宝鸡昌立、安诺电极、江阴米尔克、马赫内托(苏州)等。
在双碳目标背景及《“十四五”节能减排综合工作方案》的加持下,电极材料发展势必会朝着高性能化、绿色化、低能耗化的方向升级迭代。钛电极的制备是通过在钛基体表面涂覆贵金属氧化物,该电极材料具备过电位低,工作槽电压低,生产效率高,能耗低等特点,相对于传统的石墨、铅基阳极更高效、绿色、节能。目前,钛电极在电解铜箔、电解铝箔、湿法冶金、废水净化处理、电解有机合成、电解水制氢等行业应用较多,该领域都需要用电解的方式制备有关产品,因此,降电耗、能耗是该领域落实国家“双碳”战略目标的中心工作,“绿色电解”技术将为该行业提供关键的钛电极材料及相关装备,助力相关企业“降碳”目标的实现。新型电极材料替代传统电极是未来电极材料的发展趋势。
氢能是未来零碳能源体系中至关重要的组成部分,作为未来新能源重大发展趋势之一,世界各国都在积极地做着大量深入的研究,我国先后出台了《氢能产业高质量发展中长期规划(2021-2035 年)》《“十四五”现代能源体系规划》等顶层政策规划,鼓励突破氢能产业技术瓶颈,增强产业链供应链稳定性和竞争力。在产业端,氢能产业是战略性新兴起的产业和未来产业重点发展趋势,而在氢能产业的发展中,氢的制取至关重要,目前,我国国内氢能主要来自于煤制氢,约占我国氢产能 64%,工业副产氢制氢占 21%,天然气制氢占 14%,电解水制氢占比不到 2%。根据《中国氢能及燃料电池产业白皮书(2020)》预测,2030 年电解水制氢占比将逐渐提升到 10%,未来十年提升空间超 4倍,2060年电解水制氢占比将提升到 70%。未来,随着电解水制氢的技术日趋成熟及成本降低,电解水制氢的市场将逐步释放,继而提高对电解水制氢双极板等相关电极材料的需求,市场空间广阔。
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