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So recyceln Sie platinierte Titananoden, um die Produktionskosten zu senken

Jul 31,2025Reporter: DONGSHENG

In der Chloralkaliindustrie können mit herkömmlichen Recyclingmethoden für Schrott platinierter Titananoden (mit einer Platinbeschichtungsdicke von 5 bis 20 μm) lediglich 60 bis 70 % des Platins zurückgewonnen werden. Die elektrolytische Rückgewinnungstechnologie mit umgekehrtem Impuls hat die Situation der geringen Rückgewinnungseffizienz völlig verändert: Durch Anlegen eines 100-Hz-Impulsstroms (umgekehrter Arbeitszyklus von 30 %) in einem NaNO₃-Elektrolyten konnte die Platin-Rückgewinnungseffizienz auf 98 % gesteigert werden. Nach dem Sandstrahlen und Säureätzen (HF:HNO₃ = 1:3) zur Reparatur des Titansubstrats kann dieses neu beschichtet werden, wodurch sich die Lebensdauer der platinierten Titananode um das Dreifache verlängert. Nach der Einführung dieser Technologie konnte ein US-Unternehmen die Kosten der Anodenrückgewinnung pro Quadratmeter von 170 USD auf 55 USD senken und eine Recyclingrate für Titanlegierungen von 90 % erreichen. Dieses Verfahren kombiniert die Regeneration von Edelmetallen mit der Wiederverwendung des Substrats und senkt so die Rohstoffkosten direkt um über 30 %.

 

Arten von platinierten Titananoden


Industrielle platinierte Titananoden werden je nach Beschichtungsverfahren in zwei Typen unterteilt: galvanisch aufgebrachte Platinschichten (Dicke 0,5–5 μm) mit einem spezifischen Widerstand unter 0,1 Ω•cm², geeignet für hochpräzise Galvanisierungsanwendungen wie die Vergoldung elektronischer Bauteile; Sinterverfahren zur Platinbeschichtung sind kostengünstiger, weisen jedoch einen höheren spezifischen Widerstand auf und werden hauptsächlich in konventionellen Anwendungen wie der Abwasseraufbereitung eingesetzt. Strukturell können platinierte Titananoden individuell in Netz-, Platten-, Stab- oder Röhrenform gebracht werden. Netzdesigns (Porengröße 0,5–3 mm) verbessern die Diffusionseffizienz hochviskoser Salzschmelzelektrolyte um 20 %, während röhrenförmige platinierte Titananoden besser für geschlossene elektrochemische Reaktoren geeignet sind. Zusätzlich zu reinem Platin können IrO₂-Ta₂O₅-Verbundbeschichtungen die Lebensdauer in sauren Umgebungen weiter verlängern.

 

Markt für platinbeschichtete Titananoden


Der globale Markt für platinbeschichtete Titananoden wird sowohl von der technologischen Leistung als auch von Umweltvorschriften getrieben. In Nordamerika und Europa erreicht die jährliche Wachstumsrate von platinbasierten, metalloxidbeschichteten Titananoden 8,5 %, getrieben vom Modernisierungsbedarf der Chloralkaliindustrie . Japanische Unternehmen bevorzugen den Einsatz von 0,5–1 mm dicken, netzartigen platinierten Titananoden in der Wasseraufbereitung, da deren Sauerstoffentwicklungsüberspannung (1,385 V) 10 % niedriger ist als die von Ruthenium-Iridium-Beschichtungen, wodurch der Energieverbrauch bei der Elektrolyse deutlich gesenkt wird. Führende Marken wie das deutsche Unternehmen METAKEM und das US-amerikanische Unternehmen Jennings Anodes konzentrieren sich auf Hochtemperaturanwendungen und führen gradientenbeschichtete platinierte Titananoden mit Platin-Iridium-Verbundbeschichtung ein, die einer Salzschmelzeelektrolyse von 600 °C standhalten; während chinesische Anbieter mit kundenspezifischen Netzstrukturen in Nischenmärkte vordringen und 40 % der gesamten Produktionskapazität im asiatisch-pazifischen Raum ausmachen. Das künftige Wachstum des Marktes für platinbeschichtete Titananoden wird von einer stärkeren Durchdringung des Sektors der neuen Energien abhängen, insbesondere von der Nachfrage nach Elektrodenplatten auf Titanbasis in Festkörperbatterien. 

 

Recyclingwert der platinierten Titananode 


Nach der Entsorgung weisen recycelte platinierte Titananoden eine grauschwarze, lockere, poröse Struktur mit einem Platingehalt von ≥99,95 % auf. Durch das Recycling von 1 Kilogramm Platinschwamm lässt sich die Gewinnung von 10 Tonnen primärem Platinerz reduzieren und der Energieverbrauch um 80 % senken. Industriedaten des deutschen Unternehmens Umicore zeigen, dass beim Recycling von Autoabgaskatalysatoren aus jeder Tonne Abfallmaterial 1,2 bis 1,5 Kilogramm Platin gewonnen werden können. Dazu ist jedoch eine Hochtemperaturchlorierung und -verflüchtigung (1.000 °C mit 30 % Chlorgas) erforderlich, um das Platin umzuwandeln und aufzulösen. Aufgrund seiner porösen Beschaffenheit weist aus platinierten Titananoden gewonnener Platinschwamm jedoch eine elektrochemisch aktive Oberfläche (60–120 m²/g) auf, die die von Platinschwarzkatalysatoren bei weitem übertrifft, was bei der Regeneration der Brennstoffzellenelektroden zu einer Wertsteigerung von 15 bis 20 % führt. Die Ökobilanz bestätigt, dass die Kohlenstoffemissionen (3.200 kg CO₂) bei der Rückgewinnung von einem Kilogramm Platin mit dem Ionenaustauschverfahren nur 55 % derjenigen des traditionellen Königswasserverfahrens betragen und die Menge an Sekundärabfall um 76 % reduziert wird. Damit ist das Verfahren die optimale Lösung für die Verarbeitung im großen Maßstab. Die Rückgewinnung von Platin aus platinierten Titananoden hat sich von einem Kostenfaktor zu einem zentralen wertschöpfenden Prozess entwickelt. 

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