Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2022-06-24 Origen:Sitio
Solución acuosa Electrolizero
La forma de la solución acuosacélulas electrolíticasSe puede dividir en dos categorías: células electrolíticas de diafragma y células electrolíticas no diafragma. Las células electrolíticas de diafragma se pueden dividir en membranas homogéneas (lana de asbesto), membranas iónicas y membranas electrolíticas sólidas (como β-Al2O3); Las células electrolíticas no diafragma se dividen aún más en células electrolíticas de mercurio y células electrolíticas de oxidación.
Cuando se utilizan diferentes electrolitos, la estructura de la célula electrolítica también es diferente.
Los electrolizadores de solución acuosa se dividen en dos categorías: diafragma y no diafragma. Generalmente se usan células electrolíticas de diafragma. Los electrolizadores sin diafragma se utilizan en la producción de clorato y en la producción de cloro y refrescos cáusticos por el método de mercurio. Maximizar el área de superficie del electrodo por unidad de volumen puede mejorar la resistencia a la producción de la célula electrolítica. Por lo tanto, los electrodos en los electrolizadores de diafragma modernos son en su mayoría verticales. Los electrolizadores muestran diferentes rendimientos y características debido a diferentes componentes internos, como material, estructura e instalación.
Electrolizador de sal fundida
Se utiliza principalmente para la producción de metales de bajo punto de fusión. Se caracteriza por correr a alta temperatura y debe tratar de evitar la entrada de agua y evitar la reducción de iones de hidrógeno en el cátodo. Por ejemplo, cuando se produce metal de sodio, el potencial de reducción de los iones de sodio es muy negativo y la reducción es muy difícil. La sal fundida anhidra o el hidróxido fundido sin iones de hidrógeno debe usarse para evitar la evolución del hidrógeno en el cátodo. Por esta razón, el proceso de electrólisis debe llevarse a cabo a una temperatura alta, como 310 ° C cuando el electrolizado de hidróxido de sodio fundido, y cuando contiene cloruro de sodio como un electrolito mixto, la temperatura de electrólisis es de aproximadamente 650 ° C.
La alta temperatura de la célula electrolítica se puede lograr cambiando el espaciado del electrodo para convertir la energía eléctrica consumida por la caída de voltaje óhmico en energía térmica. Al electrolizar hidróxido de sodio fundido, se puede usar hierro o níquel para el cuerpo del tanque. El electrolito fundido electrolizado que contiene cloruro a menudo hace que el ánodo genere gas de cloro húmedo debido a la inevitable introducción de una pequeña cantidad de agua en la materia prima, que tiene un fuerte efecto corrosivo en el tanque electrolítico. Los electrolizadores para el cloruro fundido electrolizado generalmente usan materiales de cerámica o fosfato, y el hierro puede usarse para piezas no afectadas por el cloro. Los productos del cátodo y el ánodo en la célula de electrólisis de sal fundida también deben separarse adecuadamente, y deben extraerse de la celda lo antes posible para evitar que el producto de sodio de metal del cátodo flote en la superficie del electrolito durante mucho tiempo, que interactuará aún más con los productos de ánodo u oxígeno en el aire.
Célula electrolítica no acuosa
Debido a que el electrolizado de solución no acuosa a menudo se acompaña de varias reacciones químicas complejas cuando producen productos orgánicos o sustancias orgánicas electrolizadas, su aplicación es limitada y su industrialización no es mucho. El electrolito orgánico generalmente utilizado tiene baja conductividad y baja velocidad de reacción. Por lo tanto, se debe usar una densidad de corriente más baja y se debe minimizar el espacio del electrodo. Las estructuras de electrodos que utilizan lechos fijos o fluidizados tienen un área de superficie de electrodo más grande, lo que aumenta la productividad celular.
Clasificación por conexión de electrodo
Los electrolizadores se pueden dividir en electrolizadores unipolares y bipolares de acuerdo con el método de conexión de los electrodos. Los electrodos de la misma polaridad en la célula electrolítica unipolar están conectados en paralelo con la fuente de alimentación de CC, y las polaridades de los dos lados de los electrodos son las mismas, es decir, ambos son anodes o cátodos al mismo tiempo. Los electrodos en ambos extremos de la célula electrolítica bipolar están conectados respectivamente con los electrodos positivos y negativos de la fuente de alimentación de CC para convertirse en el ánodo o el cátodo. Cuando la corriente fluye a través de la célula electrolítica a través de los electrodos en serie, un lado de cada electrodo en el medio es el ánodo y el otro lado es el cátodo, por lo que tiene bipolaridad. Cuando el área de electrodo total es el mismo, la corriente de la célula electrolítica bipolar es menor, el voltaje es mayor y la inversión de la fuente de alimentación de CC requerida es menor que la del tipo unipolar. El tipo bipolar generalmente adopta la estructura de una prensa de filtro, que es relativamente compacta. Sin embargo, es fácil de fugas y cortocircuito, y la estructura de la ranura y el manejo de la operación son más complicados que el tipo unipolar. La sección transversal de la célula electrolítica unipolar es generalmente rectangular o cuadrada, la forma cilíndrica ocupa un área grande, la velocidad de utilización del espacio es baja y el uso es menor.
La distancia entre el cátodo y el ánodo es uno de los factores importantes que afectan el voltaje celular. Como el electrodo
El espacio aumenta, la caída del voltaje óhmico en la ranura aumenta y el voltaje de la ranura aumenta. Especialmente cuando se trabaja con alta corriente, esta pérdida de voltaje es más grave. Las células electrolíticas modernas usan diversas medidas para reducir el espaciado de los polos, como el uso de ánodos de difusión y diafragmas modificados para hacer estructuras de células electrolíticas de espaciado de polo cero.
El tiempo de residencia del electrolito en la célula electrolítica no solo afecta la capacidad de producción del equipo, sino que también afecta la eficiencia actual del proceso de electrólisis en algunos casos, como la producción de clorato de sodio por electrólisis, debido a los productos intermedios de El ácido hipocloro (HCLO) y la secundaria, la velocidad de reacción química entre los iones de clorato (CLO3) es muy lenta. Si permanece en la célula electrolítica durante mucho tiempo, no solo reducirá la tasa de utilización de la célula electrolítica, sino que los iones de hipoclorito se oxidarán en la superficie del ánodo o se reducirán en la superficie del cátodo, reduciendo la eficiencia actual. . Como resultado, los diseños de células modernas buscan reducir el volumen y permitir que el electrolito fluya rápidamente a lo largo de los electrodos. Si se requieren reacciones adicionales, se puede instalar un reactor químico separado fuera de la celda de electrólisis.
Los electrodos en la célula electrolítica se instalan compacta verticalmente, las placas conductoras son fáciles de conectar y es beneficioso reducir el efecto de burbuja. Debido a que las burbujas de gas a menudo se unen a la superficie del electrodo con evolución del gas, se reducirá el área de superficie de trabajo del electrodo. Además, la solución cerca del electrodo también se llenará con burbujas, aumentando la resistencia de la solución, un fenómeno llamado \"efecto de burbujas \". Sin embargo, en la vecindad de la superficie del electrodo vertical, las características de alta aireación, baja densidad de solución y velocidad de aumento rápida en la solución pueden usarse para formar una circulación natural del electrolito, de modo que las burbujas puedan acelerar lejos de la superficie del electrodo y reducir el efecto de burbuja. Cuando el electrodo vertical se usa como electrodo de gas, la forma del electrodo es principalmente malla, lo que no solo aumenta el área de la superficie de trabajo, sino que también facilita el escape de las burbujas de aire.
Los materiales de electrolizado pueden ser acero, cemento, cerámica, etc. El acero es resistente a álcali y es el más utilizado. Para electrolitos altamente corrosivos, el interior del tanque de acero está revestido con plomo, resina sintética o caucho.
En la actualidad, los electrolizeros se están desarrollando en la dirección de gran capacidad y bajo consumo de energía. El electrolizado bipolar es adecuado para la producción a gran escala, y se ha utilizado en las industrias de agua electrolizada y clor-alcali sucesivamente.
Electrólisis de la electrólisis de agua Los electrolizeros usan principalmente hierro como lado del cátodo y níquel como el lado del ánodo de los electrolizeros de la serie (como una prensa de filtro) para electrolizar la solución acuosa de potasa cáustica o refresco cáustico. Oxígeno del ánodo e hidrógeno del cátodo. El costo de este método es alto, pero la pureza del producto es alta, y el hidrógeno con una pureza de más del 99.7% puede producirse directamente.
