Come sviluppare elettrolizzatori

La distanza tra il catodo e l'anodo è uno dei fattori importanti che influenzano la tensione della cella. All'aumentare della spaziatura dei poli, aumenta la caduta di tensione ohmica nel serbatoio e la tensione del serbatoio aumenta. Soprattutto quando si lavora con corrente elevata, questa perdita di tensione è più grave. I moderni elettrolizzatori adottano varie misure per ridurre la spaziatura dei poli, come l'utilizzo di anodi diffusi e separatori modificati per creare strutture di celle elettrolitiche con spaziatura pari a zero. Il tempo di permanenza dell'elettrolita nella cella elettrolitica non influisce solo sulla capacità produttiva dell'apparecchiatura ma, in alcuni casi, influisce anche sull'efficienza attuale del processo di elettrolisi. Ad esempio, nella produzione di clorato di sodio mediante elettrolisi, il prodotto intermedio acido ipocloroso (HClO) e l'acido ipocloroso sono La reazione chimica tra gli ioni clorato (ClO3) è molto lenta. Se lasciato nella cella elettrolitica per lungo tempo, non solo ridurrà il tasso di utilizzo della cella elettrolitica, ma anche gli ioni ipoclorito verranno ossidati sulla superficie dell'anodo o ridotti sulla superficie del catodo, riducendo l'efficienza della corrente. . Pertanto, i moderni progetti di elettrolizzatori mirano a ridurre il volume e consentire all'elettrolita di fluire rapidamente lungo gli elettrodi. Se sono necessarie ulteriori reazioni, è possibile installare un reattore chimico indipendente all'esterno dell'elettrolizzatore.
Gli elettrodi nella cella elettrolitica sono installati verticalmente per essere più compatti, le piastre conduttrici sono facili da collegare ed è utile ridurre l'effetto bolla. Poiché sulla superficie dell'elettrodo dove viene rilasciato il gas sono spesso presenti delle bolle, la superficie di lavoro dell'elettrodo verrà ridotta. Inoltre, anche la soluzione vicino all'elettrodo si riempirà di bolle, aumentando la resistenza della soluzione. Questo fenomeno è chiamato “effetto bolla”. Tuttavia, vicino alla superficie verticale dell'elettrodo, le caratteristiche di elevata aerazione, bassa densità della soluzione e rapida velocità di aumento nella soluzione possono essere utilizzate per formare una circolazione naturale dell'elettrolita, accelerare il rilascio delle bolle dalla superficie dell'elettrodo e ridurre la bolla effetto. Quando l'elettrodo verticale viene utilizzato come elettrodo a gas, la forma dell'elettrodo è prevalentemente a rete, il che non solo aumenta la superficie di lavoro, ma facilita anche la fuoriuscita delle bolle.
I materiali delle celle elettrolitiche possono essere acciaio, cemento, ceramica, ecc. L'acciaio è resistente agli alcali ed è il più utilizzato. Per gli elettroliti altamente corrosivi, l'interno del serbatoio in acciaio deve essere rivestito con piombo, resina sintetica o gomma.
Attualmente, gli elettrolizzatori si stanno sviluppando nella direzione di una grande capacità e di un basso consumo energetico. L'elettrolizzatore bipolare è adatto per la produzione su larga scala ed è stato utilizzato dalle industrie dell'elettrolisi dell'acqua e dei cloro-alcali.
La maggior parte delle celle elettrolitiche per la produzione di idrogeno attraverso l'elettrolisi dell'acqua utilizzano il ferro come superficie del catodo e il nichel come superficie dell'anodo in una cella elettrolitica in serie (sembra una filtropressa) per elettrolizzare soluzioni acquose di potassio caustico o soda caustica. Dall'anodo esce l'ossigeno e dal catodo l'idrogeno. Questo metodo è più costoso, ma il prodotto ha un'elevata purezza e può produrre direttamente idrogeno con una purezza superiore al 99,7%.