Status de desenvolvimento de eletrolisadores

A distância entre o cátodo e o ânodo é um dos fatores importantes que afetam a tensão da célula. À medida que o espaçamento entre pólos aumenta, a queda de tensão ôhmica no tanque aumenta e a tensão do tanque aumenta. Principalmente quando se trabalha com alta corrente, essa perda de tensão é mais grave. Os eletrolisadores modernos adotam várias medidas para reduzir o espaçamento entre pólos, como o uso de ânodos difusos e separadores modificados para criar estruturas de células eletrolíticas com espaçamento zero. O tempo de residência do eletrólito na célula eletrolítica não afeta apenas a capacidade de produção do equipamento, mas também, em alguns casos, afeta a eficiência de corrente do processo de eletrólise. Por exemplo, na produção de clorato de sódio por eletrólise, o produto intermediário ácido hipocloroso (HClO) e ácido hipocloroso são A reação química entre os íons clorato (ClO3) é muito lenta. Se for deixado na célula eletrolítica por muito tempo, não só reduzirá a taxa de utilização da célula eletrolítica, mas também os íons hipoclorito serão oxidados na superfície do ânodo ou reduzidos na superfície do cátodo, reduzindo a eficiência da corrente. . Portanto, os projetos modernos de eletrolisadores se esforçam para reduzir o volume e permitir que o eletrólito flua rapidamente ao longo dos eletrodos. Se forem necessárias reações adicionais, um reator químico independente pode ser instalado fora do eletrolisador.
Os eletrodos da célula eletrolítica são instalados verticalmente para serem mais compactos, as placas condutoras são fáceis de conectar e ajudam a reduzir o efeito de bolha. Como muitas vezes há bolhas na superfície do eletrodo onde o gás é liberado, isso reduzirá a área da superfície de trabalho do eletrodo. Além disso, a solução próxima ao eletrodo também ficará cheia de bolhas, aumentando a resistência da solução. Este fenômeno é denominado “efeito bolha”. No entanto, perto da superfície vertical do eletrodo, as características de alta aeração, baixa densidade da solução e rápida velocidade de subida na solução podem ser usadas para formar uma circulação natural do eletrólito, acelerar as bolhas para deixar a superfície do eletrodo e reduzir a bolha efeito. Quando o eletrodo vertical é usado como eletrodo de gás, o formato do eletrodo é principalmente de malha, o que não só aumenta a área da superfície de trabalho, mas também facilita o escape de bolhas.
Os materiais das células eletrolíticas podem ser aço, cimento, cerâmica, etc. O aço é resistente a álcalis e é o mais amplamente utilizado. Para eletrólitos altamente corrosivos, o interior do tanque de aço deve ser revestido com chumbo, resina sintética ou borracha.
Atualmente, os eletrolisadores estão se desenvolvendo na direção de grande capacidade e baixo consumo de energia. O eletrolisador bipolar é adequado para produção em larga escala e tem sido usado pelas indústrias de eletrólise de água e cloro-álcalis.
A maioria das células eletrolíticas para produção de hidrogênio por meio da eletrólise da água usa ferro como superfície do cátodo e níquel como superfície do ânodo em uma célula eletrolítica em série (parecendo um filtro-prensa) para eletrolisar soluções aquosas de potássio cáustico ou soda cáustica. O oxigênio sai do ânodo e o hidrogênio sai do cátodo. Esse método é mais caro, mas o produto tem alta pureza e pode produzir diretamente hidrogênio com pureza superior a 99,7%.