不溶性阳极的突破性发现

20世纪70年代，工业化学领域最重大的进展之一便是DSA®电极技术的开发。这种金属不溶性阳极显著提高了氯碱工艺的能源效率。具体而言，DSA电极由钛基体构成，其表面涂覆有一层混合金属氧化物（MMOs）薄膜，该薄膜在多种电化学过程中充当电催化剂，包括电化学电池中阳极的氯气生成以及阴极的氢氧化钠和氢气生成。

在 DSA 电极取得突破之前，石墨和非晶碳等碳材料曾被用作阳极，但它们存在若干缺点。事实上，基于热力学的氯碱工艺反应理论电压（即阳极和阴极的可逆电位）略高于 2.1 V。然而，在引入 DSA 之前，由于反应动力学缓慢、物质传输受限以及欧姆损耗，实际电压接近 5 V，导致能耗高、生产成本增加。此外，碳阳极极易腐蚀（如方程 1 所示），导致反应器电压随时间推移进一步升高，且因必须更换阳极而频繁中断生产过程。

C + 2H2O → CO2 + 4H+ + 4e- (1)

为解决这些问题，荷兰工业研究员亨利·伯纳德·比尔（Henri Bernard Beer）申请了两项专利，他曾针对氯碱领域的氯气生产研究金属膜电极（MMOs）。后来，德诺拉工业公司（Industrie De Nora）购得这些专利，用于DSA®阳极的大规模商业化生产。德诺拉公司推出了一种基于阳极租赁而非直接销售的新商业模式，从而颠覆了DSA阳极领域。这种新商业模式保证了长期稳定的氯气产量，且无需停产，从而满足了要求严苛的氯碱工业的需求。

与碳阳极不同，DSA阳极具有机械稳定性。在传统电催化剂通常会发生降解的区域，钛基材会形成一层保护性氧化层，展现出钛特有的“自愈合特性”。值得注意的是，在催化区域用DSA不溶性阳极替代碳阳极后，运行电压降低了1伏以上。此外，它还能在多年的运行寿命中保持稳定的电极性能，与传统碳基阳极相比，标志着该行业的重大进步。

DSA®是德诺拉（De Nora）的注册商标。在DSA®商标下，我们提供广泛的产品系列，包括涂覆有催化混合氧化物溶液的金属阳极和阴极，适用于各种电化学反应。DSA电极具有长使用寿命，可确保卓越的电解性能和电池效率，并能实现显著的节能效果及最佳运行条件。其轻便且稳定的设计便于操作，可应用于精密设备（包括零电极间隙设备），同时消除了可溶性或不稳定阳极带来的污染问题。

DSA电极因其耐用性、高效率和耐腐蚀性，被广泛应用于电化学工艺中。应用领域包括但不限于：

• 电子制造（铜箔电沉积、PCB、锂离子电池）

• 电解提取（铜、镍、钴）

• 表面处理、电镀、电镀锌

• 氯碱工艺

• 阴极保护/防腐蚀（传统、混凝土及海水环境中的设施）

• DSA阳极的另一应用领域是水处理。事实上，DSA被用于氧化有机和无机污染物，将其转化为危害性较小的物质。在高级氧化工艺（AOPs）中，它们对降解持久性有机污染物特别有效，而这些污染物通过传统处理方法难以去除。最后，DSA电极已在新兴的绿色氢气生产领域得到应用，该电化学过程通过电解将水分解为氧气和氢气。

总而言之，DSA电极的问世恰逢工业界对更高效、更环保的工艺流程需求日益增长。随着各行业致力于减少废物和能源消耗，DSA提供了一种符合这些目标的解决方案，从而巩固了其作为现代电化学技术基石的地位。如今，在旨在提升其性能和可持续性的持续研发推动下，DSA的应用范围正在不断扩展，不仅涵盖广泛的传统电化学领域，还延伸至水处理与净化、绿色氢气生产等新兴领域。