Як розробити електролізери

Відстань між катодом і анодом є одним із важливих факторів, що впливають на напругу елемента. У міру збільшення відстані між полюсами омічний падіння напруги в резервуарі збільшується, а напруга в резервуарі зростає. Особливо при роботі з великим струмом ця втрата напруги більш серйозна. Сучасні електролізери вживають різноманітні заходи для зменшення відстані між полюсами, такі як використання дифузних анодів і модифікованих сепараторів для створення структур електролітичних комірок з нульовою відстанню між полюсами. Час перебування електроліту в електролітичній комірці не тільки впливає на виробничу потужність обладнання, але також, у деяких випадках, впливає на ефективність струму процесу електролізу. Наприклад, при виробництві хлорату натрію шляхом електролізу проміжним продуктом є хлорноватиста кислота (HClO) і хлорноватиста кислота. Хімічна реакція між іонами хлорату (ClO3) відбувається дуже повільно. Якщо залишити в електролітичній комірці протягом тривалого часу, це призведе не тільки до зниження коефіцієнта використання електролітичної комірки, але також іони гіпохлориту будуть окислюватися на поверхні анода або зменшуватися на поверхні катода, знижуючи ефективність струму. . Тому сучасні конструкції електролізерів прагнуть зменшити об’єм і дозволити електроліту швидко протікати вздовж електродів. Якщо необхідні подальші реакції, незалежний хімічний реактор можна встановити поза електролізером.
Електроди в електролітичній комірці встановлені вертикально, щоб бути більш компактними, провідні пластини легко з’єднати, і це корисно для зменшення ефекту бульбашок. Оскільки на поверхні електрода, де виділяється газ, часто є бульбашки, це зменшить площу робочої поверхні електрода. Крім того, розчин біля електрода також буде наповнений бульбашками, збільшуючи опір розчину. Це явище називається «ефект бульбашки». Проте поблизу вертикальної поверхні електрода характеристики високої аерації, низької щільності розчину та швидкого зростання швидкості розчину можуть бути використані для формування природної циркуляції електроліту, прискорення виходу бульбашок з поверхні електрода та зменшення бульбашок. ефект. Коли вертикальний електрод використовується як газовий електрод, форма електрода здебільшого сітчаста, що не тільки збільшує площу робочої поверхні, але й полегшує вихід бульбашок.
Матеріалами електролітичних комірок можуть бути сталь, цемент, кераміка тощо. Сталь стійка до лугів і є найбільш широко використовуваною. Для висококорозійних електролітів внутрішня частина сталевого резервуару повинна бути покрита свинцем, синтетичною смолою або гумою.
В даний час електролізери розвиваються в напрямку великої потужності і низького енергоспоживання. Біполярний електролізер підходить для великомасштабного виробництва та використовується в електролізі води та хлорно-лужній промисловості.
Більшість електролітичних елементів для виробництва водню за допомогою електролізу води використовують залізо як поверхню катода та нікель як поверхню анода в послідовному електролітичному елементі (схожому на фільтр-прес) для електролізу водних розчинів їдкого калію або каустичної соди. З анода виходить кисень, а з катода – водень. Цей метод дорожчий, але продукт має високу чистоту і може безпосередньо виробляти водень з чистотою понад 99,7%.