電解水器具用のチタン電極

河南チャルコは、家庭用電化製品の内蔵電解水消毒用のチタン電極および電気分解モジュールを供給しています。

当社は、Ruベース、Ru-Ir、Sn-Sb、プラチン化の5つの表面システム(メッシュ、プレート、シート、チューブ、ロッドの各形態で、描画や給水条件に合わせてカスタマイズしています)。

河南チャルコが提供するもの

供給量:

カスタマイズカバー:寸法の概要、開口部とメッシュ開口部、端子位置と伝導方法、電極ギャップ、流路設計、ハウジングインターフェース、コーティングシステム、コーティング負荷。

基材:ASTM B265に準拠したグレード1/グレード2のチタン。

文書:材料証明書、寸法報告書、コーティングシステムの説明書、RoHS試験報告書

河南查業は安定した量出力、社内製品検査、コーティングの製剤およびプロセスに関する独自の研究開発能力を備えた自動電極生産ラインを運営しています。

品質管理システムはISO 9001認証を受けており、認証範囲は金属アノード製品の製造を対象としています。

電極図面またはセル図面と給水TDS、硬度を一緒にお送りいただければ、コーティングシステムと構造の最初のレビューを行います。

クイック・引用

コーティングの選択肢と進化

コーティングを選ぶ際は、どれが最も長持ちするかの問題ではありません。重要なのは、水に何が入っていて、どんな酸化剤を作る必要があるかです。

最初の3つは混合金属酸化物(MMO)コーティングされたチタン電極で、業界では一般的にDSA(寸法安定アノード)とも呼ばれます。

プラチナイズチタンはMMOではなく、金属酸化物コーティングではなく金属プラチナメッキです。

必要な酸化剤のコーティングを選ぶこと

HOCl生成のための塩素進化コーティング

Ru系およびRu-Ir混合酸化物は、塩化物を含む水中で塩素の過剰発生率が低いです。陽極反応は2Cl⁻−2e⁻ →Cl₂で、その後Cl₂ + H₂O → HOCl + HClが次亜塩素酸を生成します。

電解水消毒の主流はこの方法で、塩分添加の野菜洗濯機や食器洗いシンク、スマートトイレや床洗い機などが水道水を直接電解するものです。

これらのコーティングは水中の十分な塩化物イオンに依存します。供給が純水に近づき、塩化物が非常に不足すると、陽極反応は塩素生成から酸素生成へと移行します。塩素生成コーティングは持続的な酸素発生を想定して設計されていないため、その状態で長期的に稼働するとコーティングの損失が加速します。

酸素進化サービス用のイリジウム系コーティング

IR系コーティングは、塩素生成ではなく、酸素発生時の安定性を重視して配置されています。低塩化物水や酸性かつ酸化性のある電解質に適しており、その価値はそれらの条件下でのコーティング耐久性にあります。

Ir系コーティングはしばしば「ヒドロキシルラジカル生成に非常に効率的で、有機物の分解に適している」と表現されます。しかし、受け入れられているアクティブ/非アクティブアノードの分類では逆で、研究グループRuO₂、IrO₂、Ptはアクティブアノードとして発表されています。これらのグループは酸素の発生過ポテンシャルが低く、表面ヒドロキシルは化学吸着かつ密に結合し、反応可能な遊離ヒドロキシルは少ないです。

一方、SnO₂、PbO₂、BDDは非活性陽極として分類され、高い酸素進化による過ポテンシャルと、物理吸着性でより自由に利用可能なヒドロキシルが存在します。これが、OH優勢の酸化の背景にある物質ファミリーです。

ですので、もしあなたの目的が有機残留物を分解することであれば、OH、選択は私たちの範囲内の高酸素過ポテンシャル材料ファミリー、すなわちSn-Sb系を指すべきであり、Ir系コーティングには該当しません。

電解オゾンおよび高過ポテン熱サービス用の錫-アンチモンコーティング

Sn-Sbコーティングは上記の非活性系に属し、高い酸素進化過ポテンシャルを示します。

主な用途は電解オゾン生成です。陽極反応は3H₂O − 6e⁻ →O₃ + 6H⁺であり、典型的な用途は口腔洗浄器やコンパクトな脱臭装置などで、塩添加された塩素生成が実用的でない非常に少量の水量を持つ製品です。

SbドープおよびNi-Sb共ドープされたSnO₂システムは、室温で酸性電解質中でかなり高いオゾン電流効率に達することができます。

コンパクトで低電流セル用のプラチン化チタン

Ti/Ptのプラチン化電極は、電流密度や耐用年数に応じて0.5〜20μmのメッキ厚で選ばれています。

これらはアクティブマテリアルファミリーに属し、セルがコンパクトで、現在の予算が限られている場合、またはサービス条件がMMOに適さない場合に選ばれます。

MMO酸化膜と比べて、プラチナは明らかに材料コストが高く、大面積電極の第一選択とは言えません。

選び方

給水条件とターゲット酸化剤を教えていただければ、最適なコーティングを選びます。

クイック・引用

電極仕様

電位値は試験条件なしには、電源間で比較することはできません。完全な記述には、基準電極、電解質組成と濃度、温度、電流密度、有効電極面積、試験方法が含まれます。

設計時に調整が必要ないくつかの組立レベルの項目も必要です。吸気口と出口の方向や流場(気泡放出や濃度の均一性を決定)、端子位置と伝導方法、取り扱いや組立時のコーティング面の保護などです。コーティング面の傷は局所的な破損点となります。

電極シート、マッチングされた電解板のペア、または完全な電極パックなど、すべて図面で組み立てることができます。

クイック・引用

家庭用電化製品用のチタン陽極

塩水極性反転電極

水道水の極性反転電極

塩素生成電極

オゾン発生電極

シンク下電解セル

陽極、陰極、極性反転ペア

このセクションでは、選択表では通常飛ばされがちですが、構造設計が必ず関わる質問に答えます。上記のコーティングはどの面に適用されるのか?

固定極性設計

アノードとカソードの要件は全く異なります。

アノードは酸化反応を担い、電気触媒コーティングが必要です。カソードは主に水素を発生させ、コーティングの要件ははるかに低く、多くの設計ではコーティングされていないチタンや他の導電性材料を用いています。

極性反転設計は異なるケースです

ペアが定期的に反転すると、両面が順に陽極の役割を担うため、通常はコーティングが必要で、配合は繰り返しの極性切り替えに耐えなければなりません。これが、反転電極が固定極性のものよりも1枚あたりコストが高い直接の理由です。

家電設計の場合、これは試作前に確定しなければならない3つの入力を意味します。

• 固定極性または周期反転
• 逆行する場合は、どの間隔で
• カソード側もコーティングが必要かどうか(これは項目1から導かれます)

これら3つが解決するまでは、コーティングの推奨や見積もりは範囲に過ぎません。

極性反転電極2列:水道水と塩水

逆転電極は単一の仕様ではなく、電気分解媒体によって分かれた2つの製品ラインで構成されています。媒体はコーティングの配合や塩素の発生ポテンシャルを決定し、価格も決定します。

水道水タイプは塩化物濃度とスケールが低いです。塩水タイプは高濃度の塩化物で持続的な塩素発生負荷に直面します。

この二つは互換性がなく、塩分添加装置を水道電極で駆動すると、塩素発生負荷が設計条件を超えてしまいます。

電極対から完全な電解モジュールまで

すでにフローパスやシーリング設計能力があるなら、電極シートの購入は通常、より柔軟で安価です。もしアプライアンスプロジェクトで開発サイクルを短くし、フローフィールドやバブルリリースの検証を自分で行いたくない場合は、モジュールがより速い方法です。

5種類のアプライアンスグレードモジュールの動作ウィンドウは以下の通りです。

作動圧力:最初の2タイプは0.07–3.0 kgf/cm²;最後の3つは0.2 MPa≤。膜フリー型および酸性アルカリ型の典型的な作動寿命は>5,000時間です。

膜型と酸アルカリ型は多層電解構造を用いており、段ごとに出力量や濃度に合わせて積み重ねることができます。酸アルカリタイプは3段/5段/7段/9段/11段で提供され、外形は206×105mmで、厚さは段数によって35mmから76.5mmまであります。

アンダーシンクタイプは、ストレージなしでオンデマンドで生産できるフロースルー設計です。分割ハウジングは簡単に開けられ、電極パックは単独で交換可能です。これにより、後のメンテナンスコストや機器のスペアパーツ戦略が直接的に改善され、構造設計段階で検討する価値があります。

最初の2つは水道水を直接電解するため、出力はすでに水に含まれる塩化物に依存します。供給TDSがウィンドウを下回ると、遊離塩素の出力は目に見えて減少します。これはモジュールの故障ではなく、単に電気化学的条件が満たされていないだけです。軟水地域に販売される機器は、設計段階でこの点を考慮する必要があります。

オゾン・塩素消毒セル

純粋な次塩素酸細胞(膜)

純粋な次塩素酸細胞(膜フリー)

酸アルカリ水電解セル

家電の種類別電極選択

水量、デューティサイクル、給水条件は機器の種類によって大きく異なり、電極の選択も異なります。

食器洗い機と生果洗機

共通しているのは、大量の水量、広い接触面積の必要性、そして食べ物との接触です。

コーティングの方向は塩の添加の有無により決まります。塩の場合、塩素の生成経路でHOClが生成されます。塩がなければ、まず水中の塩化物が塩素発生を維持するのに十分であることを検証します。

形状としては、大面積のシートやメッシュ電極パックが一般的です。

RFQには、セルのサイズと取り付け方法、塩の投与量、サイクルあたりの稼働時間、ターゲット市場が必要です。

スマートトイレとビデシート

ここでの電解水は主にノズルセルフクリーニングやセラミックボウルスプレーに使われており、1サイクルあたりの水量は少なく、作業は断続的で、設置スペースも狭いです。

コーティングは主に塩素発生性で、電極は通常小さなシートで、動作電流は低くなります。選定は長期間の断続的作業における安定性に焦点を当てています。

RFQには、利用可能な設置スペース、稼働時間およびサイクルあたりの間隔、給水水質が必要です。

床掃除機とモップ掛けロボット

これらは塩分添加なしで直接水道水を電解し、異なるTDSの地域に出荷し、連続的に稼働します。

このカテゴリーは反転戦略に最も敏感であり、硬水域ではカソードのスケールが速く、反転間隔は短くする必要がありますが、より頻繁な反転はコーティングを消費します。選定前にターゲット市場の水質範囲を固定する価値があります。

RFQには、ターゲット市場の水道水のTDSと硬度範囲、タンク容量、サイクルあたりの稼働時間が必要です。

口腔洗浄器、オゾンウォッシャー、コンパクトな消臭装置

このグループはSn-Sb電解オゾンのルートを踏襲しており、口腔洗浄器、家庭用オゾン消毒水ユニット(手洗い、食器消毒、台食器具、室内ペットの臭い)、コンパクトな除臭清浄機(冷蔵庫、靴戸、浴室)を扱っています。

水の量は非常に小さいから中程度まで幅があり、電極は通常小型から小さなシートです。制約は電気分解面積ではなく構造空間と電力方式によるものです。より充実した試作検証ウィンドウを許容します。

RFQには、電解室の寸法、電源供給方法と電流上限、サイクルあたりの稼働時間が必要です。

キャビネット、洗濯機、空気消毒剤の消毒

これらの製品は主にフィルターの濡れやスプレーを用いています。塩分を用いた電気分解で生成された次塩素酸溶液がフィルターを湿らせ、汚染された空気はガスと液体の接触で消毒・除臭され、一部のモデルでは排気ファンが微量の次亜塩素酸を排出して周囲の細菌を抑制します。

同じ構造は壁掛けやダクト式の新鮮空気システムにも見られます。電極は主に塩素を発生させるシートやメッシュで構成されており、重要なのは循環方法をデューティサイクルに合わせることです。

RFQには循環方法、サイクル時間、チャンバーまたはタンク容量、塩の添加量の有無が必要です。

使用寿命、極性反転および水質窓

電極の使用寿命は製品の固有の特性ではなく、使用条件の関数です。少なくとも3つの変数がそれをまとめています:電流密度、極性反転間隔、そして水の化学反応です。

なぜ極性反転が必要なのか

水道水、特に硬水では、陰極側が主にCa(OH)₂、CaCO₃、Mg(OH)₂からなるスケールを継続的に堆積させます。

堆積物は電極と水の接触を遮断し、セル電圧を上げ、遊離塩素やオゾンの排出量を引き下げます。周期的な極性反転により、元カソードが一時的に陽極に変わり、堆積物が緩み、自己洗浄のために剥がれます。

逆転のコスト

リバーサルは無料ではありません。

発表された研究では、電流反転下での被覆チタン電極を体系的に研究しており、結論は明確です:反転周波数が高く電流密度が高いほど、コーティング寿命は短くなります。同じ反転条件下では、コーティング配合によって寿命が何倍にも異なることがあります。

私たちが定義する軍歴

データソース:河南チャルコ試験データ(記載条件下)。試験報告書はサンプルとともに提供可能です。

クイック・引用

水質窓

• TDSフロア:モジュールウィンドウの下では出力が目立って減少します。給料が純水に近づくにつれて、塩素の発生が酸素の発生に移り、これは塩素発生コーティングにとって有害な状態です。
• 硬度:CaとMgの含有量が高いほどスケーリングが速くなり、必要な反転間隔も短くなります。これによりコーティングの寿命が直接消費されます。硬水域をカバーする輸出モデルでは、設計段階でこの問題を解決する必要があります。
• 温度:モジュールの作業ウィンドウはタイプによって5–40°C(41–104°F)または0–40°C(32–104°F)です。

失敗を見極める方法

• 遊離塩素やオゾンの排出量は同じ設定でも着実に減少します
• 電極表面に白い沈着物が現れ、洗浄後も出力は回復しません
• 定電流運転下ではセル電圧が異常に上昇します
• 被覆された表面に見える剥離や露出基質

再塗装のための返品

電極やセルは再塗装やリファービッシュのために返品できるため、後のメンテナンスコストを削減できます。

適用されるかどうかは基材の状態や故障モードにより、修理評価後に確認できます。

電極サプライヤーが認証できるものとできないもの

認証可能な内容:基板材料の同一性(ASTM B265に基づくグレード1/グレード2)、コーティングシステム、定められた試験条件下での電気化学的性能および逆寿命結果、および提供可能な物質適合書類。

代替できないものは、家電レベルの消毒効果の検証、ターゲット市場における製品の承認およびラベル表示の遵守、そしてエンドユーザー指示の具体的な文言です。これらは、家電メーカーが販売市場で行う必要があります。

供給、検査書類

以下の書類が見積もりで確認できます:チタン基板材料証明書、コーティングシステムの説明、寸法報告書、RoHS試験報告書、REACH SVHC声明。

パッケージングは顧客の要件や製品形状に合わせて設計されます。コーティングされた面は取り扱いや組み立て時に傷がついてはならず、パッケージデザインはその面を保護することから始まります。

関税分類について:電極および電気分解モジュールの関税分類は、製品の完全性(ハウジングや電源の含み込みの有無)、製品が完成品として申告されるか部品として申告されるか、輸入国の現在の関税解釈によって異なり、適用される関税率や貿易措置もそれに応じて異なります。

購入前に、最終商品フォームと目的地国と照らし合わせて別途確認することをお勧めします。

関連製品

以下の製品ラインは、このページの内蔵アプライアンスモジュールと同じコーティングシステムおよびチタン基板プロセスを共有しています。

もしあなたの家電ソリューションにモジュール以外の単極や完全な電気分解機器が含まれている場合は、同じRFQに記載し、各サービス条件に応じた仕様推奨を行います。

ル・イール・チタン陽極

プラチン化チタン陽極

チタンメッシュアノード

チタンプレート陽極

次亜塩素酸ナトリウム電極

水処理電解電池

よくある質問

電解水電極の耐用年数はどのように定義されているのでしょうか?

サイクルカウントや稼働時間で、定められた水質、流量密度、逆転間隔で計算します。包括的な年数としてではありません。

硬水は電極の寿命を短くしますか?

はい。硬水はカソードのスケーリングを加速し、通常は逆転間隔が短くなり、より頻繁な反転はコーティングを消費します。

これはターゲット市場の水質に合わせて調整されるトレードオフであり、「より良いコーティング」で回避できるものではありません。

水道水の電解モジュールが遊離塩素を生成するために必要なTDSはどれくらいですか?

各モジュールタイプには給水TDSウィンドウがあり、それ以下は出力が明らかに低下します。参考までに、水道水を直接電解するモジュールはTDSが約160〜225 ppmであり、電極生命試験ではTDS ≥ 350 ppmが条件の一つとして用いられます。

どのコーティングを選ぶべきでしょうか?Ru-Ir、イリジウム系、Sn-Sb、それともプラチン化?

どのコーティングが優れているかではなく、電解するために必要なものを選びましょう。

HOClにはRuまたはRu-Irを使用;オゾンや高酸素過ポテンシャルのサービスにはSn-Sbを使います。酸素発生に対する安定性のためにIrベースのコーティングが選ばれます。空間と電流が制限されている場合はプラチン化を考えます。

イリジウム系コーティングはヒドロキシルラジカルを生成するのでしょうか?

受け入れられているアクティブ/ノンアクティブアノードの分類では、IrO₂はアクティブアノードであり、その酸素発生過ポテンシャルは低く、反応可能な遊離ヒドロキシルが少ないです。

・OH優位の経路は一般的にSnO₂やBDDなどの高酸素過ポテンシャル物質ファミリーに属します。

極性反転を頻繁に行うことは常に良いのでしょうか?

いいえ。頻繁に反洗すればカソードは清潔になりますが、コーティングは早く消費されます。

適切な間隔は給水の硬度とデューティサイクルに依存し、試作段階で校正が必要です。

極性反転設計の場合、両方の電極にコーティングが必要ですか?

通常はそうです。

反転時は両面が順に陽極の役割を担うため、両面とも一般的にコーティングが必要であり、配合は繰り返しの極性切り替えに耐えなければなりません。これが逆転電極が固定極性の電極よりもコストが高い理由でもあります。

私の家電の消毒料金を宣伝してもいいですか?

対象市場や有効性データによって異なります。米国では有効性主張は試験データによって裏付けられる必要があります。EUでは、活性塩素を生じる製品は製品承認が必要です。有効性データは機器レベルで取得されなければなりません。

これは水素-水電極やアルカリ水電極と同じものですか?

いいえ。このページでは塩素発生、酸素発生、消毒用のオゾン電極について扱っています。水素を豊富に含む水とアルカリイオン水は、異なる電極系で異なる用途に属します。

「電解水」「EO水」「ECA」は同じものなのでしょうか?

これらは基本的に同じ技術であり、業界や規制文書ごとに名称が異なります。「Electrolysed」はイギリス英語の綴りで、EO waterは電解酸化水、ECAは電気化学活性化を意味します。

RFQに添付するもの

以下の情報を一緒に送っていただければ、すぐに見積もりを出せます。

• 電極寸法図面またはセル図面、開口部や取り付けを含む
• ターゲット酸化剤:遊離塩素/オゾン/高酸素過ポテンシャルサービス
• 給水品質:TDS範囲、硬度、塩量か酸かの投与量
• 電気的条件:電圧、電流、定電圧または定電流
• 極性スキーム:固定極性または周期的反転;反転する場合はどの間隔で
• 流量と運転温度
• 単位あたりの量と推定年間体積
• 文書の整合性のためのターゲット市場
• OEMやホワイトラベルの供給が必要かどうか