Obraz (2528)

(18.3)

Zużycie energii = 0,278—— kWh-tona^-1 9M

Wartość U (napięcia na zaciskach elektroiizera) zależy od potencjałów, przy których zachodzą procesy redukcji na katodzie i utleniania na anodzie, ich nadpoiencjałów wydzielania określonego produktu i omowego spadku potencjału w elektrolicie:

U = E_c — E_u. — t}_c\ —    — iRetektreliiu    i 8.4j

Należy jednak pamiętać, że w wypadkach otrzymywania cennych produktów lub półproduktów koszty produkcji mogą nie być brane pod uwagę, jeśli stosowana metoda otrzymywania jest jedyna i niezastąpiona.

18.1. Zarys informacji o budowie elektrolizerów

W zależności od charakteru prowadzonego procesu elektrosyntezy, znając już mechanizm reakcji, mając dobrany roztwór podstawowy i materiały elektrodowe, można przystąpić do finalnego aktu elektrosyntezy i zastosować odpowiedni elektrolizer. Podamy tutaj jedynie podstawowe rozwiązania, opis szczegółowych rozwiązań technologicznych wykracza bowiem poza zakres tego podręcznika. Należy pamiętać, że w wielkiej technologii elementarne komórki elektrolityczne są zwielokrotnione w tzw. baterie elektrolizerów.

1) Elektrolizer jednokomorowy w warunkach elektrolizy stałoprądowej.

Rvs. 1E.1. Elektrolizer jednokomorowy w elektrolizie stałoprądowej. 1 - katoda, 2 - źródło nrąai: stałego, 3 - anoda, 4 - roztwór elektrolitu, 3 - mieszadło

2) Jeśli produkty elektrolizy na katodzie i anodzie mogą ponownie wchodzić w reakcję chemiczną obniżającą wydajność procesu elektrosyntezy, stosuje się diafragmę (przeponę) oddzielającą przestrzeń katodową (katolil) od przestrzeni anodowej (anolit). Jako przepony stosuje się różne materiały, poczynając od przepon z włókien tekstylnych, poprzez szkło porowate, porowate polimery (np. polistyreny różnego rodzaju), aż po diafragrm jonoselektywne, jak np. Nafion^

Budowę takiego elektrolizera ilustruje rys. 18.2.

Rys. 18.2. Schemat budowy elektrolizera z diafragmą w elektrolizie stałoprądowej. I - katoda;

2 - źródło prądu stałego; 3 - anoda; 4 - dialragma,. S - mieszadła

3)    Elektrolizer „dzwonowy” do otrzymywania gazowych produktów elektrolizy. Elektrolizery tego typu stosuje się wówczas, gdy produktami elektrolizy są aktywne chemicznie produkty gazowe, np. chlor lub tlen w procesie anodowym lub wodór w procesie katodowym.

Schemat elektrolizera do klasycznej produkcji chloru i amalgamatu sodu z wodnych roztworów podaje rys. 18.3.

4)    Elektroliza w warunkach kontrolowanego potencjału elektrodowego jest procesem bardziej skomplikowanym. Konieczne jest sterowanie potencjałem elektrody roboczej (wymaga zastosowania potencjostatu - rozdz. 15), a bywa, że i elektrody pomocniczej traktowanej jako druga elektroda robocza, a więc z zastosowaniem tzw. bipotencjostatu.

Szkic tego typu elektrolizera, w jego najbardziej skomplikowanym przypadku, przedstawia rys. 18.4.