Состояние развития электролизеров

Расстояние между катодом и анодом является одним из важных факторов, влияющих на напряжение элемента. По мере увеличения расстояния между полюсами омическое падение напряжения в резервуаре увеличивается, и напряжение резервуара увеличивается. Эта потеря напряжения является более серьезной, особенно при работе с высоким током. В современных электролизерах применяются различные меры для уменьшения расстояния между полюсами, например, использование диффузионных анодов и модифицированных сепараторов для создания структур электролитических ячеек с нулевым расстоянием между полюсами. Время пребывания электролита в электролизере влияет не только на производственную мощность оборудования, но и в ряде случаев влияет на выход по току процесса электролиза. Например, при производстве хлората натрия электролизом промежуточным продуктом является хлорноватистая кислота (HClO) и хлорноватистая кислота. Химическая реакция между хлорат-ионами (ClO3) протекает очень медленно. Если оставить его в электролизере на длительное время, это не только снизит степень использования электролизера, но и ионы гипохлорита будут окисляться на поверхности анода или восстанавливаться на поверхности катода, снижая выход по току. . Поэтому в современных конструкциях электролизеров стремятся уменьшить объем и обеспечить быстрое течение электролита по электродам. Если требуются дальнейшие реакции, вне электролизера можно установить независимый химический реактор.
Электроды в электролитической ячейке установлены вертикально, чтобы сделать их более компактными, проводящие пластины легко подсоединить и это помогает уменьшить эффект пузырьков. Поскольку на поверхности электрода, где выделяется газ, часто появляются пузырьки, это приводит к уменьшению площади рабочей поверхности электрода. Кроме того, раствор возле электрода также будет наполнен пузырьками, увеличивая сопротивление раствора. Это явление называется «эффектом пузыря». Однако вблизи вертикальной поверхности электрода характеристики высокой аэрации, низкой плотности раствора и быстрого роста скорости раствора можно использовать для формирования естественной циркуляции электролита, ускорения выхода пузырьков с поверхности электрода и уменьшения количества пузырьков. эффект. При использовании вертикального электрода в качестве газового электрода форма электрода преимущественно сетчатая, что не только увеличивает площадь рабочей поверхности, но и облегчает выход пузырьков.
Материалами электролизеров могут быть сталь, цемент, керамика и т. д. Сталь устойчива к щелочам и является наиболее широко используемой. Для сильнокоррозионных электролитов внутренняя часть стального резервуара должна быть покрыта свинцом, синтетической смолой или резиной.
В настоящее время электролизеры развиваются в направлении большой мощности и низкого энергопотребления. Биполярный электролизер подходит для крупномасштабного производства и используется в электролизной и хлорщелочной промышленности.
В большинстве электролизеров для производства водорода посредством электролиза воды железо используется в качестве поверхности катода, а никель — в качестве поверхности анода в последовательном электролизере (выглядящем как фильтр-пресс) для электролиза водных растворов каустического калия или каустической соды. Кислород выходит из анода, а водород — из катода. Этот метод более дорогой, но продукт имеет высокую чистоту и позволяет напрямую получать водород чистотой более 99,7%.