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電解槽 |
電解槽由槽體、陽極和陰極組成,多數用隔膜將陽極室和陰極室隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。當直流電通過電解槽時,在陽極與溶液界面處發生氧化反應,在陰極與溶液界面處發生還原反應,以製取所需產品。對電解槽結構進行優化設計,合理選擇電極和隔膜材料,是提高電流效率、降低槽電壓、節省能耗的關鍵。
簡介
電解槽由槽體、陽極和陰極組成,多數用隔膜將陽極室和陰極室隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類。當直流電通過電解槽時,在陽極與溶液界面處發生氧化反應,在陰極與溶液界面處發生還原反應,以製取所需產品。對電解槽結構進行優化設計,合理選擇電極和隔膜材料,是提高電流效率、降低槽電壓、節省能耗的關鍵。電解槽材質種類:PP/PPN/FRP/CPVC/PVDF分可溶性和不可溶性兩類。在精煉銅用的電解槽中,陽極材料為可溶性的待精煉的粗銅。它在電解過程中溶入溶液,以補充在陰極上從溶液中析出的銅。在電解水溶液(如食鹽水溶液)用的電解槽中,陽極為不溶性的,它們在電解過程基本不發生變化,但對在電極表面上所進行的陽極反應常具有催化作用。在化學工業中,大多採用不溶性陽極。陽極材料除需滿足一般電極材料的基本需求(如導電性、催化活性強度、加工、來源、價格)外,還需能在強陽極極化和較高溫度的陽極液中不溶解、不鈍化,具有很高的穩定性。長期以來,石墨是使用最廣泛的陽極材料。但石墨多孔,機械強度差,且容易氧化成二氧化碳,在電解過程中不斷地被腐蝕剝落,使電極間距逐漸增大,槽電壓升高。用於電解食鹽水溶液時,石墨電極上的析氯過電位也較高。
評價
60年代H.比爾提出的在鈦基上塗覆氧化釕、氧化鈦而形成的金屬氧化物電極是陽極材料的一個重大革新。二氧化釕對某些陽極反應如析氯、析氧具有很好的催化活性,能在高電流密度下工作而槽電壓比較低。最突出特點是具有很好的化學穩定性,工作壽命比石墨陽極長得多。例如在氯鹼生產用的隔膜電解槽中,其壽命可達10年以上。由於它不易腐蝕,尺寸穩定,被稱為形穩性陽極。為適應不同要求和用途,可在塗層中添加其他組分,如加入錫、銥可提高氧的過電位,改善陽極的選擇性,又如加入鉑可提高電極的穩定性等。目前,貴金屬塗層的金屬陽極在化學工業中已得到普遍推廣。[1]