Nucleul procesului de electroliză (clor-alcali) este o reacție electrochimică acționată de curent continuu (CC) (o reacție endotermă). Materia sa primă principală este o soluție apoasă de clorură de sodiu (NaCl). Sub acțiunea curentului continuu, produce trei produse principale: clor (Cl₂), hidrogen (H₂) și hidroxid de sodiu (NaOH, cunoscut în mod obișnuit sub numele de sodă caustică). Formulele reacției principale sunt următoarele:
Anod: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
Catod: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻
Reacție generală: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (în condiții de energizare)
De la apariția industriei cloro-alcaline, tehnologia de proces a trecut prin trei iterații majore: metoda cu mercur, metoda cu diafragmă și metoda cu membrană schimbătoare de ioni. În continuare este prezentată o comparație detaliată a acestor trei procese.
| Tipul procesului | Procesul cu membrană de schimb ionic | Procesul diafragmei | Procesul Mercur |
| Caracteristici cheie | Membrana schimbătoare de ioni perfluorată separă anodul de catod, permițând trecerea doar a Na⁺, realizând o separare precisă a produsului | Azbest/diafragmă modificată utilizată; saramură și sodă caustică amestecate parțial, eficiență de separare limitată | Mercurul acționează ca și catod pentru a forma un intermediar de amalgam de sodiu, care este apoi hidrolizat pentru a produce sodă caustică. |
| Puritatea produsului | Sodă caustică 32–35%, puritate ridicată | Sodă caustică 10–12%, puritate relativ scăzută, necesită rafinare | Sodă caustică 50%, puritate extrem de ridicată, conținut scăzut de sare |
| Consum de energie (per tonă de sodă caustică) | 2.100–2.300 kWh | 2.400–2.600 kWh | 2.500–2.800 kWh |
| Impactul asupra mediului | Fără mercur și fără azbest, curat și ecologic | Conține azbest, provoacă poluarea mediului | Poluare severă cu mercur |
| Starea actuală | Mainstream (reprezentând >88%), tehnologia de a 4-a generație dezvoltată | Unele instalații vechi vor fi eliminate treptat până în 2025 | Interzis la nivel global |
Aplicarea membranelor schimbătoare de ioni în industria cloro-alcalină reprezintă o revoluție, rezolvând problemele de poluare ale procesului cu mercur și depășind limitările de puritate și consum de energie ale procesului cu diafragmă. Aceasta se mândrește cu multiple avantaje, inclusiv respect pentru mediu, economisirea energiei și eficiența ridicată, ceea ce o face cea mai avansată tehnologie de producție a sodei caustice din lume astăzi. Vom oferi o introducere detaliată a fluxului procesului cu membrane schimbătoare de ioni.
Unitatea de electroliză este „inima” întregului proces clor-alcalin. Sub acțiunea curentului continuu, saramura rafinată completează transferul de electroni și separarea ionilor, generând clor, hidrogen și sodă caustică.
Structura electrolizorului: Utilizând o structură cu placă și cadru, acesta este alcătuit din trei părți: celule unitare, membrană schimbătoare de ioni și plăci electrozi. Prinderea hidraulică asigură o etanșare excelentă și o rezistență de contact redusă.
Caracteristicile membranei schimbătoare de ioni: O membrană compozită din acid perfluorocarboxilic/acid sulfonic (Rf-SO3H/Rf-COOH). Partea anodică are un strat de acid sulfonic (rezistență scăzută), iar partea catodică are un strat de acid carboxilic (blocând OH⁻, foarte selectiv pentru Na⁺). Membranele schimbătoare de ioni de înaltă calitate pot atinge o eficiență a curentului de până la 96,5%.
Materiale pentru electrozi: Alegerea electrodului afectează direct eficiența electrolizei și consumul de energie. În prezent, anodul utilizează un electrod DSA (acoperit cu RuO₂-IrO₂ pe bază de titan); catodul utilizează un electrod acoperit cu Pt sau nichel Raney pe bază de nichel (Ni), înlocuind electrozii tradiționali de grafit și reducând semnificativ consumul de energie.
Parametri de funcționare:
| Temperatura celulei | 85–90°C |
| Tensiunea celulei | 2,8–3,2 V per unitate de celulă; tensiunea totală variază în funcție de numărul |
| de unități | |
| Densitatea curentului | 3–5 kA/m²; până la 6 kA/m² realizabil cu celule de generația a 4-a |
| pH-ul anolitului | 2,5–3 (pentru a preveni formarea acidului hipocloros) |
| Diferența de presiune (catod vs. anod) | Catod cu aproximativ 2 kPa mai mare decât anodul, pentru a preveni pătrunderea clorului gazos în sistemul de hidrogen |
Astăzi, tehnologia membranelor schimbătoare de ioni a devenit procesul principal în industria globală a cloro-alcalinilor. În viitor, industria cloro-alcalinilor se va îndrepta către o economie verde, cu emisii reduse de carbon, circulară și o dezvoltare de înaltă performanță.
FAQ:
1. Cine suntem noi?
Avem sediul în Anhui, China, începând din 2011, vindem în Asia de Sud-Est, America de Nord, Europa de Est, Asia de Sud.
2. Puteți personaliza puterea sau tensiunea nominală?
Da, personalizarea produselor este acceptabilă.
3. Compania dumneavoastră poate furniza întregul sistem (pile de combustie, producția de hidrogen, stocarea hidrogenului, sistemul de alimentare cu hidrogen)?
Da, putem furniza accesoriile necesare în consecință.