Die Rolle von Platin-Iridium-Legierungen in der Industrie verstehen

Elektroden aus Platin-Iridium-Legierungen spielen eine Schlüsselrolle in Elektrolyseuren der Chloralkaliindustrie. Netze aus einer Legierung aus 90 % Platin und 10 % Iridium sind korrosionsbeständig gegenüber Salzsäure und Chlorgas bei 80 °C. Mit einer offenen Fläche von 55,5 % gewährleisten sie eine Stromausbeute von 96 %. In Salpetersäure-Produktionslinien erreichen Katalysatoren aus Platin-Iridium-Legierungen bei Ammoniakoxidationsreaktionen bei 900 °C eine Konversion von 98 %. Das Iridiumelement verdreifacht die korrosionsbeständige Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Materialien.

In Brennstoffzellen tragen Kohlenstoffträger 2–3 Nanometer große Platin-Iridium-Legierungspartikel. Die Massenaktivität der Sauerstoffreduktionsreaktion erreicht 0,56 A pro Milligramm Platin und ist damit 48 % höher als bei reinen Platinelektroden. Autozündkerzen verwenden geschweißte Elektroden aus Platin-20%-Iridium-Legierung mit Nickelspitzen. Sie widerstehen Lichtbogenerosion 30 % besser als reines Platin und gewährleisten eine Lebensdauer von 240.000 km.

Wert der Platin-Iridium-Legierung für die Medizin- und Präzisionsfertigung

Tiefenhirnstimulatoren verwenden 60 Mikrometer dicke Drähte aus einer Platin-Iridium-Legierung (95 % Platin, 5 % Iridium). Diese zeigen über einen Zeitraum von 20 Jahren in menschlichen Körperflüssigkeiten keine Korrosionsschäden.

Mikroelektrodenarrays verfügen über elektrochemisch geätzte Spitzen aus Platin-Iridium-Legierung. Platin-10%-Iridium-Sonden mit einer Dicke von nur 200 Nanometern erfassen Sehnervsignale mit einer Präzision von 0,1 mV. Industriell gewalzte Platin-Iridium-Legierungen erreichen eine bahnbrechende Dicke von 12,7 Mikrometern. Platin-20%-Iridium-Folie ermöglicht hochpräzise Dehnungssensoren. Mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 1,3 × 10⁻⁶ pro Kelvin bleiben Messfehler in Umgebungen mit konstanter Temperatur unter 0,01 %.

Glukosesensoren verwenden Spiralelektroden aus einer Platin-Iridium-Legierung mit poröser Beschichtung, wodurch der Ladungsübertragungswiderstand auf 15 Ω·cm² reduziert wird.

Technische Durchbrüche bei der Herstellung von Platin-Iridium-Legierungen

Um den hohen Iridiumkosten entgegenzuwirken, wird die Iridiumseigerung in einer Platin-25-%-Iridium-Legierung durch Hochfrequenz-Vakuumschmelzen mit Warmwalzen und Alterung auf unter 0,8 % gesenkt.

Modifizierte Renishaw RenAM 500S Flex 3D-Drucker mit Inertgassystemen erreichen eine Pulverabfallrate von ≤0,5 % und senken so die Kosten für Glasfaser-Leckplatten um 62 %. Die Zugabe von 0,05 Gewichtsprozent Yttriumoxid zur dispersionsverfestigten Platin-Iridium-Legierung erhöht die Hochtemperaturzugfestigkeit (1200 °C) auf 186 Megapascal – 4,7-mal höher als bei herkömmlichen Legierungen.

Eine neue Recyclingtechnologie mit Salzsäure-Natriumchlorat-Lösungen gewinnt 99,2 % Platin und 98,7 % Iridium aus gebrauchten Elektroden zurück. Platin-Iridium-Legierungen sind über 1800 °C in der Hochtemperaturelektrolyse und in Flugzeugzündsystemen unersetzlich. Aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Reduzierung des Verbrauchs – Nanostrukturierung reduziert den Platin-Iridium-Betrag in Brennstoffzellen auf 0,1 Milligramm pro Quadratzentimeter bei gleichbleibender Leistungsdichte von 0,8 Watt pro Quadratzentimeter. Die wachsende industrielle Nachfrage treibt Innovationen in der Fertigung voran. Der globale Markt für Platin-Iridium-Legierungen wird bis 2025 voraussichtlich 100 Milliarden US-Dollar erreichen.

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