Kuinka kehittää elektrolyysilaitteita

Katodin ja anodin välinen etäisyys on yksi tärkeimmistä kennojännitteeseen vaikuttavista tekijöistä. Kun napaväli kasvaa, ohminen jännitehäviö säiliössä kasvaa ja säiliön jännite kasvaa. Varsinkin korkealla virralla työskenneltäessä tämä jännitehäviö on vakavampi. Nykyaikaiset elektrolysaattorit ottavat käyttöön erilaisia ​​toimenpiteitä napavälin pienentämiseksi, kuten käyttämällä hajaanodeja ja modifioituja erottimia luodakseen nollanapavälisiä elektrolyyttikennorakenteita. Elektrolyytin viipymäaika elektrolyyttikennossa ei vaikuta ainoastaan ​​laitteiston tuotantokapasiteettiin, vaan se vaikuttaa joissakin tapauksissa myös elektrolyysiprosessin tehokkuuteen. Esimerkiksi natriumkloraatin valmistuksessa elektrolyysillä välituote hypokloorihappo (HClO) ja hypokloorihappo ovat Kloraatti-ionien (ClO3) välinen kemiallinen reaktio on hyvin hidasta. Jos se jätetään elektrolyyttikennoon pitkäksi aikaa, se ei vain vähennä elektrolyyttikennon käyttöastetta, vaan myös hypokloriitti-ionit hapettuvat anodin pinnalla tai vähenevät katodin pinnalla, mikä vähentää virran tehokkuutta. . Siksi nykyaikaiset elektrolysaattorimallit pyrkivät vähentämään tilavuutta ja mahdollistamaan elektrolyytin virtauksen nopeasti elektrodeja pitkin. Jos lisäreaktioita tarvitaan, elektrolysaattorin ulkopuolelle voidaan asentaa itsenäinen kemiallinen reaktori.
Elektrolyysikennon elektrodit on asennettu pystysuoraan kompaktimmaksi, johtavat levyt on helppo liittää ja kuplavaikutusta on hyödyllistä vähentää. Koska elektrodin pinnalla on usein kuplia, jossa kaasua vapautuu, se pienentää elektrodin työpinta-alaa. Lisäksi elektrodin lähellä oleva liuos täyttyy myös kuplilla, mikä lisää liuoksen vastusta. Tätä ilmiötä kutsutaan "kuplaefektiksi". Kuitenkin lähellä pystysuoraa elektrodin pintaa korkean ilmastuksen, alhaisen liuoksen tiheyden ja nopean nousunopeuden ominaisuuksia liuoksessa voidaan käyttää muodostamaan elektrolyytin luonnollinen kierto, nopeuttamaan kuplia poistumaan elektrodin pinnalta ja vähentämään kuplaa. vaikutus. Kun pystyelektrodia käytetään kaasuelektrodina, elektrodin muoto on enimmäkseen mesh, mikä ei ainoastaan ​​lisää työpinta-alaa, vaan myös helpottaa kuplien poistumista.
Elektrolyyttikennomateriaalit voivat olla terästä, sementtiä, keramiikkaa jne. Teräs on alkalinkestävää ja sitä käytetään eniten. Erittäin syövyttäviä elektrolyyttejä varten terässäiliön sisäpuoli on vuorattava lyijyllä, synteettisellä hartsilla tai kumilla.
Tällä hetkellä elektrolysaattorit kehittyvät suuren kapasiteetin ja alhaisen energiankulutuksen suuntaan. Bipolaarinen elektrolyysilaite soveltuu laajamittaiseen tuotantoon, ja sitä on käytetty vesielektrolyysi- ja kloori-alkaliteollisuudessa.
Useimmat elektrolyyttikennot vedyn tuottamiseen vesielektrolyysillä käyttävät rautaa katodin pintana ja nikkeliä anodin pintana sarjassa (suodatinpuristimelta näyttävässä) elektrolyysikennossa kaustisen kaliumin tai kaustisen soodan vesiliuosten elektrolysoimiseksi. Happi tulee ulos anodista ja vety tulee ulos katodista. Tämä menetelmä on kalliimpi, mutta tuotteella on korkea puhtaus ja se voi tuottaa suoraan vetyä, jonka puhtaus on yli 99,7 %.