Elektrokémiai termelés
Az elektrokémiai folyamatok a vegyi energia elektromos és elektromos energiává való átalakításán alapulnak. Az elektrokémiai folyamatokon alapuló elektrokémiai iparág a nemzetgazdaság egyik legnagyobb ágazatává vált.
Az elektrokémia gyors fejlődése és az elektrokémiai folyamatok bevezetése a különböző iparágakban az elektrokémiai módszer nagy előnyeiből adódik, mint például a vegyi anyagok. Az elektrokémiai gyártásban a berendezések sok esetben egyszerűbbek és tömörebbek, a gyártási szakaszok és a műveletek száma csökken, a nyersanyagok leépülnek és használatuk teljesebb; az értékes árucikkek melléktermékeinek átvétele csökkenti az alaptermékek elsődleges költségét. Az elektrokémiai módszerek egyik fő előnye a kapott termékek nagy tisztasága. Az elektrokémiai termelés fő hátránya a nagy villamosenergia-fogyasztás, amely a termékek költségének fő hányadát jelenti.
A VIZSGÁLATOK ÉS MOLTENED MEDIA ELECTROLYSIS ELMÉLETI ALAPJAI
Az elektrolízis során a kémiai reakciók elektrolit-vizes oldatban vagy olvadva fordulnak elő állandó elektromos áram hatására. Egyes esetekben, egy váltakozó áram (előállítására mangán-dioxiddal a platina elektródok), vagy a bevezetése egy váltakozó áram egy állandó annak érdekében, hogy fokozza a DC-TION hatékonyság (elektrolízissel fémek). A kémiai természete az elektrolízis oxidációs-helyreállító-nek reakciók: anód anionok adományozni elektronok, azaz lyayutsya-oxidok és kationok a katódon felvesznek elektronokat, azaz, RESET-navlivayutsya ..... Ha elektrolízist végzünk egy szol - oldható fém anód, az egyensúly nyerik ki, hogy az oldatot az anód fémkationok (fémek rafinirova-set).
Az elektrolitban általában több iontípus létezik, amelyek közül az egyik az elektrodában lemerül, amely minimális elektródpotenciál; Ennek eredményeképpen tiszta anyagokat kapnak az elektródákon.
A gyakorlatban, az eljárás elosztására termékek elektrolízis a határozza meg nem csak az értékek azok standardpotenciál, de a feltételek az elektrolízis :. Mater törmelék elektród és az állam a felülete, a koncentráció a elektron-trolita, intenzitását a keverést, a hőmérséklet, stb A választott a feldolgozási körülmények között az elektrolízis lehet változtatni az ionok kibocsátási sorrendjét és a folyamat kellően magas szelektivitását. Ebből a célból például használják az egyes elektródák polarizációjának (túlfeszültségének) jelenségét. Elektródák polarizálása - az elektródpotenciál eltérése a standard (normál) értéktől valóságos elektrolízis körülményektől függően. Az elektrokémiai folyamat sebességét a leglassabb fokozat sebessége határozza meg. A tömegátvitel korlátozó szakaszában a polarizációt koncentrációnak nevezzük. Ha a kisülési korlátozó ionizációs lépésben, a polarizáció-TION, és az úgynevezett a túlfeszültség az elektród anyagot úgy határozzuk, az állam a felülete, áramsűrűség, hőmérséklet, oldat formájú készítmény.
Fény fémek (lítium, kálium, nátrium, magnézium, alumínium), valamint bizonyos nehézfémek, például ólom, nem lehet elő vizes oldatok elektrolízisével, mivel ezek több elektrondonor trootritsatelny, mint a hidrogén; E fémek sóinak vizes oldatainak elektrolízisénél a hidrogén felszabadul a katódon. Fémek, elektronegatív elektróda potenciál, amelyet elektrolízisével nyerjük média nem tartalmazó hidrogénatom, t. E. olvadt sókat oxidok vagy -hidroxidok fémek. Elektrolízis olvasztott-CIÓ média alapján ugyanazt törvények, mint a vizes oldatok elektrolízisével, de megvan az a jellemző tulajdonságai és különbségek által meghatározott egyéb feltételek, különösen magas hőmérsékleten - akár 1400 ° C-on
A víz elektrolízise jól fejlett és iparosított hidrogén előállítási módja. Bár ezt a módszert viszonylag kis méretekben használják, mivel a nagy energiafogyasztás és az elektrolitikus hidrogén a költség árán még nem tud versenyezni a kapott átalakítási módszerekkel. A víz elektrolízisével, mint a hidrogén felszabadulását a katód, mint értékes melléktermék az anódon, oxigén, használják a kohászat, vegyipari-Ness és más iparágakban. A víz elektrolitikus bomlását háttér elektrolit-savak, lúgok vagy sók jelenlétében hajtják végre, mivel a víz elektromos vezetőképessége nagyon kicsi. Elektrolízis előállítására hidrogén végezzük víz-TION lúgos oldatok - NaOH vagy KOH kevésbé agresszív felé kialakítására szolgáló anyagok az elektródok és elektro nyalósó kádak, mint a savak (bár az elektromos vezetőképessége savak fent). A katód anyaga acél; Néha a hidrogén túlfeszültségének csökkentése az acél katódon nikkel tartalmú ként bevonunk. Az anód nikkelezett acélból készült, korrózió elleni védelem céljából.
Normál körülmények között a víz bomlásának elméleti feszültsége 1,23 V. Az elektrolizálóhoz a víz elektrolízisének tényleges feszültsége sokkal nagyobb az elektródák polarizációjának köszönhetően, és 2,3-2,5 V.
Az elektródák hidrogén és oxigén túlfeszültségének csökkentésére, valamint az elektrolit rezisztenciájának csökkentésére az alkalikus oldatok elektrolízisét magas hőmérsékleten végezzük. A lúgos elektrolit hőmérsékleti hőmérsékleten való ellenállásának függését a 2. ábrán mutatjuk be. 1.
100 ° C feletti hőmérsékleten az elektrolit rezisztenciája, és ennek következtében a sejtben a feszültség emelkedik az elektrolit gáz töltésének növekedése miatt. Magas hőmérsékleten az elektrolízist nyomás alatt végezzük, ami csökkenti az elektrolit gáz töltését és az elektródák polarizációját. A nyomás alkalmazása 1-3 MPa lehetővé teszi a víz elektrolízisét 120 ° C-os hőmérsékleten.
A bipoláris sejtek sémáját az 1. ábrán mutatjuk be. 2. A sejt két acél bipoláris villamos-trodes és nikkelezett acélból keret amely fel van szerelve a Risto membrános elválasztó belső ürege a sejt egy anódot és katódot helyet a külön izolációs Ka-todnogo (hidrogén) és az anód (oxigén) termékek. A távoli bipoláris elektródákat perforált elektródákkal rögzítik annak érdekében, hogy olyan elektróda felületet alakítsanak ki, amelyen elektrokémiai reakciók folynak. Porózus membránként nikkelhuzalral erősített azbesztszövetet használják. Egyesült szekvencia-telno sejtek képeznek bipoláris kialakítás, amelyben az összes közbenső szondáik egyik oldalán, mint anód és a másik -, mint a katód és a legkülső monopoláris szondáik; A szélsőséges monopolar elektródákhoz állandó elektromos áram van. Az elektrolit az elektrolizátor és az elválasztók között áramlik, amelyben az elektrolízis gáztermékei elválnak a folyadéktól. Hidrogén és oxigén elválasztott szeparátorok, csatlakozik a fő kilépő gázáram a sejtből gyűjteményhez csatornák, és elektro-lit visszavezetjük az elektrolitikus cella. A szűrőnyomásos elektrolíziscellák kompaktságuk és a minimális elektróda közötti távolság a nagy termelékenység mellett különböznek egymástól.
A villamos energia ára az elektrolitikus hidrogén költségének 90% -a, és a villamosenergia-felhasználás mértéke nem haladja meg a 30% -ot. Ez korlátozza az elektrolitikus hidrogén előállításának mértékét.
A hidrogén előállításához különböző hőelektrokémiai folyamatokat (ciklusokat) javasolnak.
A kénsav-ciklus két szakaszból áll:
1) kénsav oldatának elektrolízise, a katódon hidrogén kialakulása és az anódon kén-dioxid oxidációja az összes reakcióban
2) a kénsav termikus bomlása az elektrolízis szakaszban, kén-dioxid képződésével (900 ° C)
Az 1. ábrán. A 3. ábra a kombinált rendszer elektrokémiai fázisának sémáját mutatja. A kén-dioxidot a porózus anód belső üregébe táplálják be, amelynek pórusain keresztül SO2 diffundál a felületen és oxidálódik rajta. A képződött vízion-ionok vándorolnak át, áthaladnak a porózus membránon a katód térre, és a katódon csökkentik, hidrogéngázt képeznek. A kénsav a rendszerben kering. Az elektrolizátorokban a katód rozsdamentes acélból készül, amely kénsavnak ellenáll. Az anód egy üreges, porózus grafitblokk.
Az elektrolitikus hidrogén nagyléptékű termelésében
a sorozatban összekapcsolt sejtek kaszkádját, melléktermékként, nehéz vizet nyerünk a nehézvíz fokozatos koncentrálásával az elektrolizátorokban és izotóp kicserélésével.