Elektrolyse er et kemisk-fysisk fænomen med nedbrydning af stoffer til komponenter ved hjælp af elektrisk strøm, som er meget brugt til industrielle formål. På baggrund af denne reaktion fremstilles aggregater til fremstilling af for eksempel klor eller non-ferro metaller.

Den konstante stigning i priserne på energiressourcer har gjort elektrolyseinstallationer til husholdningsbrug populære. Hvad er sådanne strukturer, og hvordan laver man dem derhjemme?

Generel information om elektrolysatoren

En elektrolyseinstallation er et apparat til elektrolyse, der kræver en ekstern energikilde, strukturelt bestående af flere elektroder, som placeres i en beholder fyldt med elektrolyt. Også en sådan installation kan kaldes en vandopdelingsanordning.

I sådanne enheder er den vigtigste tekniske parameter produktivitet, hvilket betyder mængden af ​​produceret brint pr. time og måles i m³/h. Stationære enheder bærer denne parameter i modellens navn, for eksempel producerer SEU-40 membranenheden 40 kubikmeter i timen. m brint.

Andre egenskaber ved sådanne enheder afhænger helt af det tilsigtede formål og typen af ​​installationer. For eksempel, når der udføres elektrolyse af vand, afhænger enhedens effektivitet af følgende parametre:

1. Niveauet for det laveste elektrodepotentiale (spænding). For normal drift af enheden bør denne karakteristik være i området 1,8-2 V pr. plade. Hvis strømforsyningen har en spænding på 14 V, er det fornuftigt at opdele kapaciteten af ​​elektrolysecellen med elektrolytopløsningen i 7 celler i ark. En sådan installation kaldes en tørcelle. En lavere værdi vil ikke starte elektrolyse, og en højere værdi vil i høj grad øge energiforbruget;

1. Jo mindre afstanden er mellem pladekomponenterne, jo mindre vil modstanden være, hvilket, når en stor strøm passeres, vil føre til en stigning i produktionen af ​​et gasformigt stof;
2. Overfladearealet af pladerne påvirker direkte ydeevnen;
3. Varmebalance og grad af elektrolytkoncentration;
4. Materialet af elektrodeelementerne. Guld er et dyrt, men ideelt materiale til brug i elektrolyseceller. På grund af dets høje omkostninger bruges rustfrit stål ofte.

Vigtig! I konstruktioner af en anden type vil værdierne have forskellige parametre.

Vandelektrolyseanlæg kan også bruges til formål som dekontaminering, rensning og vandkvalitetsvurdering.

Princippet om drift og typer af elektrolysator

Den enkleste enhed er elektrolysatorer, som opdeler vand til ilt og brint. De består af en beholder med en elektrolyt, hvori der er placeret elektroder, forbundet med en energikilde.

Princippet for driften af ​​et elektrolyseanlæg er, at den elektriske strøm, der passerer gennem elektrolytten, har en spænding, der er tilstrækkelig til at nedbryde vand til molekyler. Resultatet af processen er, at anoden frigiver en del ilt, og katoden producerer to dele brint.

Typer af elektrolysatorer

Enheder til spaltning af vand er af følgende typer:

1. Tør;
2. Flydende;
3. Membran;
4. Mellemgulv;
5. Alkalisk.

Tør type

Disse elektrolysatorer har det enkleste design (billedet ovenfor). De har en ejendommelighed, som ligger i det faktum, at manipulation med antallet af celler gør det muligt at drive enheden fra en kilde med enhver spænding.

Flow type

Disse installationer har i deres design et bad fuldstændig fyldt med elektrolyt med elektrodeelementer og en tank.

Princippet for drift af et gennemstrømningselektrolyseanlæg er som følger (fra billedet ovenfor):

• under elektrolyse presses elektrolytten sammen med gassen gennem røret "B" ud i tanken "D";
• i tanken "D" foregår processen med at adskille gas fra elektrolyt;
• gas kommer ud gennem ventil "C";
• elektrolytopløsningen føres tilbage gennem røret "E" til badet "A".

Interessant at vide. Dette driftsprincip er sat op i nogle svejsemaskiner - forbrændingen af ​​den udsendte gas gør det muligt at svejse elementerne.

Membran type

Et membranelektrolyseanlæg har et lignende design som andre elektrolyseapparater, dog fungerer et polymerbaseret fast stof, som kaldes en membran, som elektrolytten.

Membranen i sådanne enheder har et dobbelt formål - overførsel af ioner og protoner, adskillelse af elektroder og elektrolyseprodukter.

Diafragma type

Når et stof ikke kan trænge ind og påvirke et andet, bruges en porøs membran, som kan være lavet af glas, polymerfibre, keramik eller asbestmateriale.

Alkalisk type

Elektrolyse kan ikke finde sted i destilleret vand. I sådanne tilfælde er det nødvendigt at bruge katalysatorer, som er alkaliske opløsninger med høj koncentration. Følgelig kan størstedelen af ​​elektrolyseanordninger kaldes alkaliske.

Vigtig! Det skal bemærkes, at brugen af ​​salt som katalysator er skadelig, da der frigives klorgas under reaktionen. Natriumhydroxid kan være en ideel katalysator, som ikke korroderer jernelektroderne og ikke bidrager til frigivelsen af ​​skadelige stoffer.

Selvfremstillet elektrolysator

Enhver kan lave en elektrolysator med egne hænder. Til monteringsprocessen af ​​det enkleste design kræves følgende materialer:

• rustfrit stålplade (ideelle muligheder er udenlandske AISI 316L eller indenlandske 03X16H15M3);
• bolte М6х150;
• skiver og møtrikker;
• gennemsigtigt rør - du kan bruge et vandniveau, som bruges til konstruktionsformål;
• flere sildebensbeslag med en ydre diameter på 8 mm;
• en plastikbeholder med et volumen på 1,5 liter;
• et lille filter, der filtrerer rindende vand, for eksempel et filter til vaskemaskiner;
• kontravandsventil.

Byggeproces

Gør-det-selv elektrolysatorenhed følger følgende instruktioner:

1. Det første trin er at udføre mærkningen og yderligere savning af den rustfri stålplade i lige store firkanter. Savning kan udføres med en vinkelsliber (sliber). Et af hjørnerne i sådanne firkanter skal skæres i en vinkel for korrekt fastgørelse af pladerne;
2. Dernæst skal du bore et hul til bolten på siden af ​​pladen modsat hjørneskæringen;
3. Tilslutningen af ​​pladerne skal udføres efter tur: en plade på "+", den næste på "-" og så videre;
4. Mellem de forskelligt ladede plader skal der være en isolator, som stikker røret ud fra vandspejlet. Den skal skæres i ringe, som skal skæres på langs for at få strimler på 1 mm tykkelse. Denne afstand mellem pladerne er tilstrækkelig til effektiv gasudvikling under elektrolyse;
5. Pladerne fæstnes sammen ved hjælp af skiver som følger: en skive sættes på bolten, så en plade, så tre skiver, efter en plade, og så videre. Plader, positivt ladede, er arrangeret i et spejlbillede af negativt ladede ark. Dette giver dig mulighed for at forhindre, at de savede kanter rører ved elektroderne;

1. Når du samler pladerne, skal du straks isolere dem og spænde møtrikkerne;
2. Desuden skal hver plade ringmærkes for at sikre, at der ikke er kortslutning;
3. Yderligere skal hele samlingen placeres i en plastikboks;
4. Derefter er det nødvendigt at markere de steder, hvor boltene rører ved beholdervæggene, hvor der skal bores to huller. Hvis boltene ikke passer ind i beholderen, skal de skæres med en hacksav;
5. Yderligere er boltene strammet med møtrikker og spændeskiver for tætheden af ​​strukturen;

1. Efter de udførte manipulationer skal du lave huller i beholderlåget og indsætte beslagene i dem. Tæthed i dette tilfælde kan sikres ved at forsegle samlingerne med silikonebaserede fugemasser;
2. Sikkerhedsventilen og filteret i strukturen er placeret ved gasudløbet og tjener som et middel til at kontrollere dens overdrevne akkumulering, hvilket kan føre til katastrofale konsekvenser;
3. Elektrolyseenheden er samlet.

Den sidste fase er testning, som udføres på denne måde:

• fylde beholderen med vand til niveauet af fastgørelsesboltene;
• tilslutning af strøm til enheden;
• forbindelse til rørets fitting, hvis modsatte ende sænkes ned i vandet.

Hvis en svag strøm påføres installationen, vil frigivelsen af ​​gas gennem røret være næsten umærkelig, men det kan observeres inde i elektrolysatoren. Ved at øge den elektriske strøm, tilføje en alkalisk katalysator til vandet, kan udbyttet af det gasformige stof øges betydeligt.

Den fremstillede elektrolysator kan være en del af mange enheder, for eksempel en brintbrænder.

Ved at kende typerne, de grundlæggende egenskaber, enheden og princippet om drift af elektrolyseanlæg, er det muligt at udføre den korrekte samling af en selvfremstillet struktur, som vil være en uundværlig assistent i forskellige hverdagssituationer: fra svejsning og besparelse af brændstofforbrug på køretøjer til drift af varmesystemer.

Video

På et tidspunkt var det ved hjælp af elektrolyse fra smeltede salte muligt for første gang at isolere rent kalium, natrium og mange andre metaller.

I dag bruges denne proces også i hverdagen - til "udvinding" af brint fra vand. Teknologien er mere end overkommelig, fordi en enhed til elektrolyse af vand kun er en beholder med en sodavandsopløsning, hvori elektroderne er nedsænket.

Elektroderne er små firkantede plader skåret af galvaniseret stål eller bedre rustfrit stålkvalitet 03X16H15M3 (AISI 316L). Almindelig stål vil meget hurtigt blive "spist væk" af elektrokemisk korrosion.

Efter at have skåret et hul i beholdervæggen med en kniv, skal du installere to grove filtre på den - muddersamlere (det andet navn er et skråt filter) eller filtre fra vaskemaskiner vil gøre det.

Dernæst installeres et 2,3 mm bræt og et boblerør.

Oprettelsen af ​​elektrolysatoren afsluttes ved at installere en dyse med en lukker placeret på siden af ​​brættet.

Topbeholderanordning

Elektroderne er lavet af en rustfri plade på 50x50 cm, som skal skæres med en kværn i 16 lige store firkanter. Et hjørne af hver plade trimmes, og i det modsatte hjørne laves et hul til en M6 bolt.

En efter en sættes elektroderne på bolten, og isolatorerne til dem skæres af et gummi- eller silikonerør. Alternativt kan du bruge et rør fra vandstanden.

Beholderen er fastgjort med fittings, og først derefter er boblerøret og elektroderne med terminaler installeret.

Bundbeholder model

I denne udførelsesform begynder samlingen af ​​indretningen med en base af rustfrit stål, hvis dimensioner skal svare til beholderens dimensioner. Installer derefter brættet og røret. Installation af filtre i denne modifikation er ikke påkrævet.

Fastgør derefter lukkeren til bundpladen med 6 mm skruer.

Installation af dysen udføres ved hjælp af en union. Hvis det alligevel besluttes at installere filtre, skal plastikklemmer med gummipakninger bruges til at fikse dem.

Færdig enhed

Tykkelsen af ​​isolatorerne mellem elektrodepladerne skal være 1 mm. Med et sådant mellemrum vil strømmen være tilstrækkelig til elektrolyse af høj kvalitet, samtidig kan gasbobler let komme af elektroderne.

Pladerne er koblet til strømkildens poler skiftevis, for eksempel den første plade - til "plus", den anden - til "minus" osv.

Apparat med to ventiler

Processen med at lave en 2-ventils elektrolysemodel er ikke særlig kompleks. Som i den tidligere version skal samlingen begynde med forberedelsen af ​​basen. Det udføres af et stålpladeemne, som skal skæres i overensstemmelse med beholderens dimensioner.

Pladen er solidt fastgjort til basen (vi bruger M6 skruer), hvorefter du kan installere et boblerør med en diameter på mindst 33 mm. Når du har hentet lukkeren til enheden, kan du begynde at installere ventilerne.

Plastbeholder

Den første er installeret på bunden af ​​røret, for hvilken det er nødvendigt at fastgøre beslaget på dette sted. Forbindelsen er forseglet med en klemring, hvorefter en anden plade er installeret - det vil være nødvendigt at fastgøre lukkeren.

Den anden ventil skal monteres på røret med en afstand på 20 mm fra kanten.

Med fremkomsten af ​​vandvarmesystemet mistede luftsystemet ufortjent sin popularitet, men nu tager det fart igen. - anbefalinger til design og installation.

Du vil lære alt om fremstilling og brug af mirakelovnen om dieselbrændstof.

Og i dette emne vil vi analysere typerne af varmemålere til en lejlighed. Klassificering, designfunktioner, priser for enheder.

Tre ventilmodeller

Denne modifikation adskiller sig ikke kun i antallet af ventiler, men også ved, at basen for den skal være særlig stærk. Alt det samme rustfrit stål er brugt, men af ​​større tykkelse.

Placeringen af ​​ventil nr. 1 skal vælges på indløbsrøret (det forbindes direkte til beholderen). Derefter skal toppladen og det andet boblerør fastgøres. Ventil nr. 2 er installeret for enden af ​​dette rør.

Ved montering af den anden ventil skal armaturet sikres med tilstrækkelig stivhed. Du skal også bruge en klemring.

Færdiglavet version af en brintbrænder

Næste trin er fremstilling og installation af lukkeren, hvorefter ventil nr. 3 skrues til røret. Ved hjælp af stifter skal den forbindes med dysen, mens isolering skal ske ved hjælp af gummipakninger.

Rent vand (destilleret) er et dielektrikum, og for at elektrolysatoren skal fungere med tilstrækkelig ydeevne, skal den omdannes til en opløsning.

Den bedste ydeevne vises ikke af salt, men af ​​alkaliske opløsninger. For at forberede dem kan du tilføje bagepulver eller kaustisk soda til vandet. Nogle husholdningsrengøringsmidler er også velegnede, for eksempel "Mister Muscle" eller "Mole".

Galvaniseret pladeanordning

En meget almindelig version af elektrolysatoren, hovedsagelig brugt i varmesystemer.

Efter at have hentet basen og beholderen, skal du forbinde brædderne med skruer (4 af dem er nødvendige). Derefter installeres en isolerende pakning oven på enheden.

Beholderens vægge må ikke være elektrisk ledende, det vil sige, at de skal være lavet af metal. Hvis der er behov for at gøre beholderen meget holdbar, skal du tage en plastikbeholder og placere den i samme størrelse metalskal.

Det er tilbage at skrue beholderen med stifter til bunden og installere lukkeren med terminaler.

Model med plexiglas

Samlingen af ​​en elektrolysecelle ved hjælp af plexiglasemner kan ikke kaldes en simpel opgave - dette materiale er ret vanskeligt at behandle.

Vanskeligheder kan ligge på lur i stadiet med at finde en beholder af passende størrelse.

I hjørnerne af brættet bores et hul, hvorefter de går videre til monteringen af ​​pladerne. Trinnet mellem dem skal være 15 mm.

Det næste trin er at gå videre til at installere lukkeren. Som med andre modifikationer bør gummipakninger anvendes. Du skal bare tage højde for, at i dette design bør deres tykkelse ikke være mere end 2 mm.

Model på elektroder

På trods af det lidt alarmerende navn er denne modifikation af elektrolysatoren også ret tilgængelig til egenproduktion. Denne gang begynder monteringen af ​​enheden fra bunden og forstærker lukkeren på en solid stålbase. Placer beholderen med elektrolytten, som i en af ​​ovenstående muligheder, ovenpå.

Efter lukkeren, fortsæt til installationen af ​​røret. Hvis størrelsen på beholderen tillader det, kan den udstyres med to filtre.

• arket rører ikke beholderen;
• afstanden mellem den (pladen) og spændeskruerne skal være 20 mm.

Med denne version af brintgeneratoren skal elektroderne fastgøres til porten og placere terminalerne på den anden side af den.

Anvendelse af plastpakninger

Varianten af ​​fremstilling af en elektrolysecelle med polymerpakninger gør det muligt at bruge en aluminiumsbeholder i stedet for en plastik. Takket være pakningerne vil den være pålideligt isoleret.

Skær plastafstandsstykkerne ud (du skal bruge 4 stykker), du skal give dem form som rektangler. De passer i hjørnerne af basen, hvilket giver et 2 mm mellemrum.

Nu kan du begynde at installere beholderen. For at gøre dette skal du bruge et andet ark, hvori 4 huller er boret. Deres diameter skal svare til den ydre diameter af M6-gevindet - det er de skruer, der skal bruges til at fastgøre beholderen.

Væggene i en aluminiumsbeholder er stivere end væggene i en plastik, derfor bør gummiskiver placeres under skruehovederne for en mere pålidelig fastgørelse.

Det sidste trin forbliver - installationen af ​​lukkeren og terminalerne.

Model til to kontaktklemmer

Fastgør en plastikbeholder til en base lavet af stål- eller aluminiumsplade ved hjælp af cylindre eller skruer. Derefter skal du installere lukkeren.

Denne modifikation bruger en nåledyse med en diameter på 3 mm eller lidt større. Den skal installeres på sin plads ved at forbinde den med beholderen.

Nu, ved hjælp af ledere, skal du forbinde terminalerne direkte til bundkortet.

Det sidste element er røret, og det sted, hvor det er forbundet med beholderen, skal forsegles med en klemring.

Filtre kan lånes fra ødelagte vaskemaskiner, eller du kan installere almindelige "mudderfælder".

To ventiler skal også fastgøres på spindlen.

Elektrificering af hjemmet er et vigtigt skridt i udformningen af ​​en ny bygning. - anbefalinger fra professionelle elektrikere.

Du vil lære at lave en simpel varmeakkumulator med dine egne hænder. Samt rørføring og opsætning af systemet.

Skematisk fremstilling

En skematisk beskrivelse af elektrolysereaktionen vil ikke tage mere end to linjer: positivt ladede brintioner skynder sig til den negativt ladede elektrode og negativt ladede oxygenioner - til den positive. Hvorfor skal du bruge en elektrolytisk opløsning i stedet for rent vand? Faktum er, at der kræves et tilstrækkeligt kraftigt elektrisk felt for at bryde et vandmolekyle.

Salt eller alkali udfører en væsentlig del af dette arbejde kemisk: et metalatom, som har en positiv ladning, tiltrækker negativt ladede OH-grupper, og en alkalisk eller sur rest, som har en negativ ladning, positive brintioner H. Således er den elektriske felt skal kun trække ionerne fra hinanden til elektroderne.

Elektrolysatorkredsløb

Elektrolysen foregår på bedste vis i en opløsning af sodavand, hvoraf den ene del er fortyndet i fyrre dele vand.

Det bedste materiale til elektroder, som allerede nævnt, er rustfrit stål, men guld er bedst til fremstilling af plader. Jo større deres areal og jo højere strømmen er, jo større mængden af ​​frigivet gas.

Afstandsstykker kan fremstilles af en række ikke-ledende materialer, men polyvinylchlorid (PVC) er bedst egnet til denne rolle.

Konklusion

Elektrolysatoren kan effektivt bruges ikke kun i industrien, men også i hverdagen.

Brinten, den genererer, kan omdannes til brændstof til madlavning, eller den kan beriges i en gas-luft-blanding, hvilket øger automobilmotorernes kraft.

På trods af enkelheden i enhedens grundlæggende struktur har håndværkerne lært, hvordan man laver en række af dens sorter: læseren kan lave enhver af dem med sin egen hånd.

Video om emnet

På nuværende tidspunkt nægter et stigende antal vandforsynings- og kloakanlæg såvel som industrier i Rusland at bruge kommerciel flydende klor og hypochloritter, og de træffer et valg til fordel for at organisere deres egen syntese af de nødvendige reagenser direkte på faciliteterne.

Produktionen kræver natriumchlorid (salt), vand, elektricitet.

Årsagerne til dette afslag:

1. Flydende klor er meget farligt.

På trods af de lave omkostninger ved klor, komplicerer og øger de aktiviteter og omkostninger, der er forbundet med dets brug i høj grad og øger omkostningerne ved hele produktionsprocessen.

2. Kommerciel natriumhypochlorit (HPHN 19%) er meget dyr.

Omkostningerne ved 1 ton GPCN klasse A overstiger ikke 20-30 tusind rubler. Imidlertid er mængden af ​​natriumhypochlorit, svarende til 1 ton klor, allerede 100-150 tusind rubler. (da hypoklorit kun indeholder 15-19% aktivt klor og har tendens til at nedbrydes yderligere).

Fordelene ved elektrolyseudstyr:

• afvisning af omkostningerne ved at sikre sikkerhed under transport og opbevaring;
• under driften af ​​elektrolyseudstyr er ulykker forbundet med lækage af en stor mængde reagens umulige. Driftsobjekterne for elektrolyseanlæg til syntese af klorreagenser tilhører ikke HIF og er ikke inkluderet i det tilsvarende register;
• uafhængighed af leverandøren - reagenset produceres i den nødvendige mængde, ydeevnen er reguleret, hvilket øger anlæggets energieffektivitet;
• billige råvarer - det billigste tekniske salt kan bruges til syntese. Dette vil kræve installation af yderligere udstyr til rensning af saltvandet, der kommer ind i elektrolysatorerne, men disse omkostninger er tjent ind på mindre end 1 år på grund af betydelige besparelser i råmaterialer;
• det resulterende reagens er billigere end det kommercielle;
• til vandforsyningsanlæg, der bruger UV-installationer som den vigtigste desinfektionsmetode - ved brug af UV-udstyr er det umuligt helt at opgive brugen af ​​et klorreagens, da det er nødvendigt at sikre den sanitære tilstand af strukturer og netværk, såvel som sikkerhed ved vandtransport til forbrugeren. Elektrolyseanlæg opfylder sammen med UV-udstyr fuldt ud behovet for klor, mens anlægget er undtaget af HIF-registret.

Elektrolyseanlæg producerer forskellige reagenser:

• klor eller klorvand (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff, Aquachlor-Membran / Membran);
• et kombineret desinfektionsmiddel med øget effektivitet - en opløsning af oxidanter indeholdende klor, klordioxid, ozon (Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• lav koncentration GPHN 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• højkoncentreret GPCN 15-19% (Aquachlor-Membran / Diaphragma).

Alle disse reagenser er velegnede til vanddesinfektion. Den eneste begrænsning er pH-værdien af ​​det vand, der skal desinficeres ved reagensinjektionspunktet - for vand med en pH-værdi over 7,5 anbefales det at bruge klorvand i stedet for hypoklorit, som er ineffektivt i et alkalisk miljø.

Lad os dvæle mere detaljeret om hver type udstyr fra LLC "LET":

Aquachlor og Aquachlor-Beckhoff:

• det resulterende reagens har øget effektivitet;
• individuelle moduler har lav ydeevne. Hvilket giver dig mulighed for at reagere fleksibelt på
• behov for et reagens. Den optimale ydeevne af komplekset er op til 250-500 kg aktivt klor pr. dag;
• hyppigheden af ​​udskiftning af reaktorerne - en gang hvert 3-5 år;
• nem vedligeholdelse.

LET-EPM:

• ubegrænset produktivitet af komplekserne;
• brugervenlighed og lave kvalitetskrav til råvarer;
• hyppigheden af ​​udskiftning (overcoating) af elektrodeblokken - en gang om året;
• reagens er velegnet til de fleste genstande.

Aquachlor-membran:

• muligheden for at opnå klorvand og koncentreret GPCN 19%, samt samtidig modtagelse af disse reagenser;
• hyppigheden af ​​udskiftning af elektrodebelægningen og membranen - ikke mere end 1 gang om 10 år;
• høje krav til kvaliteten af ​​saltvandsopløsningen;
• evnen til at skylle mellemgulvet og vende tilbage til arbejdet i tilfælde af kontaminering med saltvand af utilstrækkelig kvalitet;

Aquachlor-membran:

• ubegrænset produktivitet af komplekset (men ikke mindre end 50-100 kg / dag);
• muligheden for at opnå klor og koncentreret HPChN 19% af høj renhed, egnet til syntese;
• hyppigheden af ​​udskiftning af elektrodebelægningen og membranen - ikke mere end 1 gang om 10 år;
• meget høje krav til kvaliteten af ​​saltvandsopløsningen;
• hvis membranen er snavset, skal den udskiftes med en ny;
• vedligeholdelse af udstyret kræver kvalificeret personale.

Prisen for det endelige produkt (stigende, fra lavere til højere):

• Aquachlor-membran
• Aquachlor-membran
• Aquachlor / Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

Elektrolyse- Dette er spaltning eller rensning af stoffer under påvirkning af en elektrisk strøm. Dette er en redoxproces, på en af ​​elektroderne - anoden - finder en oxidationsproces sted - den ødelægges, og på katoden - en reduktionsproces - tiltrækkes positive ioner - kationer. Under elektrolyse finder elektrolytisk dissociation sted - elektrolyttens (ledende stof) henfalder til positivt og negativt ladede ioner (de frigiver flere grader af dissociation). Når strømmen tændes, bevæger elektronerne sig fra anoden til katoden, og elektrolytopløsning kan blive opbrugt (hvis den deltager i processen), skal den konstant genopfyldes. Den oxiderende anode kan også opløses i elektrolytopløsningen - så får dens partikler en positiv ladning og tiltrækkes af katoden.

Anode - positivt ladet elektrode - oxidation finder sted på den
Katode - negativt ladet elektrode - genopretning er i gang
Baseret på princippet om, at forskellige ladninger tiltrækkes, går dette sammenadskillelse eller oprensning af et stof.

Elektrodernes materiale kan være forskelligt afhængigt af den igangværende proces. Massen af ​​et stof, der opnås ved elektrokemisk vekselvirkning, bestemmes af Faradays love og afhænger af ladningen (produktet af strømstyrken og tiden for strømstrømmen), afhænger også af koncentrationen af ​​elektrolytten på materialernes aktivitet hvorfra elektroderne er lavet. Anoder er inerte - uopløselige, indgår ikke i reaktioner og aktive - de deltager selv i interaktionen (de bruges meget sjældnere).

Til fremstilling af anoder, grafit, carbon-grafitmaterialer, platin og dets legeringer, bly og dets legeringer, oxider af nogle metaller anvendes; titanium anoder med en aktiv belægning fra en blanding af ruthenium og titanium oxider samt platin og dets legeringer anvendes.

Uopløselige anoder er sammensætninger baseret på tantal og titanium, specielle kvaliteter af grafit, blydioxid, magnetit. Stål bruges normalt til katoder.

Følgende typer elektrolytter kan anvendes til processen: vandige opløsninger af salte, syrer, baser; ikke-vandige opløsninger i organiske og uorganiske opløsningsmidler; smeltede salte; faste elektrolytter. Elektrolytter er tilgængelige i forskellige grader af koncentration.

Afhængigt af formålene med elektrolytiske reaktioner anvendes forskellige kombinationer af typer anoder og katoder: vandret med en flydende kviksølvkatode, med lodrette katoder og en filtrerende membran, med en vandret membran, med en strømmende elektrolyt, med bevægelige elektroder, med bulk elektroder osv. De fleste processer har en tendens til at bruge stoffer dannet ved både anoden og katoden, men normalt er et af produkterne mindre værdifuldt.

Elektrolyse er meget udbredt i industrien, det bruges også i medicin og den nationale økonomi.

Hovedanvendelser af elektrolyse:

• Vandrensning til brug i den nationale økonomi,
• Spildevandsrensning af spildevand fra kemiske anlæg.

For at opnå stoffer og metaller uden urenheder:

• Metallurgi, hydrometallurgi - til fremstilling af aluminium og mange andre metaller - aluminium fra smeltet aluminiumoxid i kryolit, elektrolyse producerer magnesium (fra dolomit og havvand), natrium (fra stensalt), lithium, beryllium, calcium (fra calciumchlorid) , alkaliske og sjældne jordarters metaller.
• I den kemiske industri producerer elektrolyse så vigtige produkter som chlorater og perklorater, svovlsyre og persulfater, kaliumpermanganat,
• Elektrolytisk metaladskillelse - elektroekstraktion. Malmen eller koncentratet overføres med visse reagenser til en opløsning, som efter oprensning sendes til elektrolyse. Sådan opnås zink, kobber, cadmium.
• Elektrolytisk raffinering. Opløselige anoder er lavet af metal, urenheder indeholdt i anodens ru metal falder ud i form af anodeslam (kobber, nikkel, tin, bly, sølv, guld) under elektrolyse, og rent metal frigives ved katoden.
• Ved galvanisering - galvanisering - opnåelse af belægninger på metaller, der forbedrer deres operationelle eller dekorative egenskaber og galvanisering - opnåelse af nøjagtige metalkopier af genstande;
• Til opnåelse af oxidbeskyttende film på metaller (anodisering); også elektrokemisk behandling bruges til at polere overfladen af ​​produkter og male metaller,
• Der er elektrokemisk slibning af skærende værktøjer, elektropolering, elektrofræsning,
• også elektrolyse er meget udbredt i radioteknik.

Elektrolyse af vandige opløsninger og smeltede medier skelnes, såvel som produktionen af ​​selve de elektrokemiske strømkilder - batterier, galvaniske celler, akkumulatorer, hvis effektivitet genoprettes ved at sende strøm i den modsatte retning af den, hvori strømmen flød under udledning.

De vigtigste typer af elektrolyseanlæg:

• Anlæg til fremstilling og raffinering af aluminium;
• Elektrolyseanlæg til produktion af jern;
• Elektrolysatorer til nikkel-koboltproduktion;
• Installationer til elektrolyse af magnesium;

• Anlæg til elektrolyse (raffinering) af kobber;
• Anlæg til påføring af galvaniske belægninger;
• Elektrolyseanlæg til klorproduktion;

• Elektrolysatorer til vanddesinfektion.
• Elektrolysatorer, der producerer brint til atomkraftværker .. osv.

Ilt er et biprodukt af mange redoxreaktioner.

Under elektrolyse reguleres strømstyrken, dens frekvens og spænding, endda polaritet; disse parametre styrer hastigheden og retningen af ​​processerne. Elektrolysereaktionen udføres altid ved konstant strøm, da polernes konstans er meget vigtig her. I meget sjældne tilfælde, når polariteten ikke er signifikant, anvendes vekselstrøm (for eksempel ved elektrolyse af gasser).

I henhold til designet af katodeanordningen er moderne aluminiumelektrolysatorer opdelt i

• Bund og bund elektrolysatorer,
• Med en trykt og blok ildsted;
• ved strømforsyningsmetoden: med ensidet og tosidet samleskinnekredsløb;
• ved metoden til opsamling af gasser: til elektrolysatorer af åben type, med klokke-type gassugning og afdækket type.

De utilfredsstillende egenskaber ved alle eksisterende designs af aluminiumelektrolysatorer omfatter en utilstrækkelig høj effektudnyttelseskoefficient, en kort levetid og utilstrækkelig effektivitet ved opsamling af affaldsgasser. Yderligere forbedring af designet af elektrolysatorer bør gå langs vejen med at øge dens enhedskapacitet, mekanisering og automatisering af alle vedligeholdelsesoperationer, fuldstændig opsamling af alle affaldsgasser med efterfølgende regenerering af deres værdifulde komponenter.

Industrielle elektrolyseanlæg har mange typer design, de vigtigste er membraner og membraner. Der skelnes også mellem tørre, våde og gennemstrømningselektrolyseanlæg. Generelt er installationen et lukket system indeholdende elektroder placeret i en elektrolyt, hvortil der tilføres en elektrisk strøm med visse egenskaber. Elektrolyseceller kan kombineres til et batteri. Der findes også bipolære elektrolysatorer – hvor hver elektrode, bortset fra de ekstreme, fungerer på den ene side som en anode, på den anden side som en katode.

Dette udstyr fungerer ved forskellige tryk, afhængigt af typen af ​​reaktion. For at få nogle stoffer - for eksempel ved indhentning af gasser, kræves trykregulering eller særlige forhold. Du skal også overvåge trykket af gasser, som er et biprodukt af elektrolytiske reaktioner. Elektrolyseanlæg, der bruges til at producere brint og ilt på kraftværker, opererer under et overtryk på op til 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Planterne adskiller sig også i deres ydeevne.

Nogle af dem bruger lineære elektriske mekanismer. Fx bruges de til at flytte elektroder, regulere elektrolytniveauet, flytte tanke, elektrolytbade mv. Et eksempel på et sådant design er vist på tegningen.

Alle elektrolyseinstallationer skal jordes. For at drive en stor industriel elektrolysator kræves der en ensretterenhed eller omformerstation til at konvertere vekselstrøm til jævnstrøm. Stationær lokal belysning i værksteder (bygninger, haller) af elektrolyse er normalt ikke påkrævet. En undtagelse er hovedproduktionsfaciliteterne for elektrolyseanlæg til klorproduktion.

Industrielle elektrolyseteknologier er klassificeret i flere typer:

• PFPB - bagt anode og punktføder elektrolyseteknologi
• CWPB - elektrolyse ved hjælp af bagte anoder og center stansestråle
• SWPB - Bake Anode Electrolyzer Batching
• VSS - Soderberg Top Current Lead Technology
• HSS - Soderberg side-feed teknologi

Den største mængde specifikke emissioner fra elektrolysatorer falder på elektrolyseprocesser, som er baseret på Soderberg-teknologien. Denne teknologi er mest udbredt på aluminiumsværker i Rusland og Kina. Mængden af ​​specifikke emissioner fra sådanne elektrolysatorer er betydeligt højere sammenlignet med andre teknologier. Mængden af ​​fluorcarbon-emissioner reduceres blandt andet ved at studere de teknologiske parametre for anodeeffekten, hvis reduktion også påvirker mængden af ​​emissioner.

Industrielle elektrolysemodeller

Carbonanoder (og grafit er en allotop af kulstof) har en betydelig ulempe - under reaktionen udsender de kuldioxid til atmosfæren og forurener den derved. På nuværende tidspunkt er teknologien til en inert anode særlig relevant; nu testes denne teknologi af en velkendt aluminiumsproducent. Dens essens er, at der anvendes en ikke-reaktiv kulstoffri anode, og ren oxygen i stedet for kuldioxid frigives til atmosfæren som et biprodukt.

Denne teknologi forbedrer markant produktionens miljøvenlighed, men indtil videre er den på teststadiet.

På trods af det store udvalg af elektrolytter, elektroder, elektrolysatorer er der generelle problemer med teknisk elektrolyse. Disse omfatter overførsel af ladninger, varme, masse og fordelingen af ​​elektriske felter. For at fremskynde overførselsprocessen er det tilrådeligt at øge hastighederne af alle strømme og anvende tvungen konvektion. Elektrodeprocesser kan overvåges ved at måle begrænsningsstrømmene.

Firmaet "First Engineer" tilbyder udstyr til produktion af brint ved elektrolyse af vand i en alkalisk opløsning (30% kaliumhydroxid) - elektrolyseanlæg (industrielle brintgeneratorer).

Elektrolyse er den enkleste og mest overkommelige måde at producere brint fra de eksisterende.

Fordele ved brintproduktion ved elektrolyse:

• økologisk renlighed;
• bred vifte af planteproduktivitet (1 ÷ 500 Nm 3 / h og mere);
• høj renhed af produceret brint (op til 99,9999%);
• tilstedeværelsen af ​​et værdifuldt biprodukt - ilt.

Elektrolyse er den mest udbredte og effektive industrielle metode til fremstilling af brint. Denne metode gør det muligt at producere brint med en nyttig udnyttelse af den forbrugte elektriske energi på omkring 70 %.

Elektrolyseprocessen foregår inde i en galvanisk celle (kammer), opdelt i positive og negative sider, hvor der løber en elektrisk strøm mellem metalelektroderne gennem en ledende flydende elektrolyt (vandig alkaliopløsning). Den positive elektrode kaldes anoden og den negative elektrode kaldes katoden.

Simpel galvanisk celle

Cellens halvdele er adskilt af en fugtet membran, der tillader elektrisk strøm at strømme (gennem elektrolytten), men forhindrer udviklede gasser i at blive overført fra den ene side til den anden.

Når der påføres jævnspænding, strømmer der strøm gennem væsken i kontakt med elektroderne, hvilket resulterer i gasudvikling:

• reaktion ved katoden: 2OH - → 0,5О 2 + Н 2 О + 2е -
• reaktion ved anoden: 2Н 2 О + 2е - → Н 2 + 2ОН -
• overordnet reaktion: Í 2 О → Í 2 + 0,5О 2.

Kun vand forbruges inde i cellen. Elektrolyt tilsættes for at minimere elektrisk modstand og for at lette reaktionen ved at tilvejebringe overskydende hydroxylioner (se reaktion ovenfor), men forbruges ikke i processen.

Mængden af ​​gas, der udvikles ved hver elektrode, er i direkte proportion til mængden af ​​jævnstrøm, der strømmer gennem cellen. Et træk ved den alkaliske elektrolyseproces er evnen til at fungere inden for et bredt belastningsområde (startende fra 10 % af den nominelle effekt). Energiforbrug ved alkalisk elektrolyse - 4,5 ÷ 5,5 kW pr. 1 Nm 3 produceret brint.

Fordele ved First Engineer-firmaets elektrolyseanlæg:

• muligheden for at fremstille en autonom gasproduktionsenhed (containeriseret);
• komplet sæt udstyr i overensstemmelse med kundens krav;
• fuld støtte til projektet, herunder interaktion med statslige regulerende myndigheder (hvis nødvendigt);
• levering af installationer i fuld fabriksklarhed med passage af indledende test hos producenten;
• komplet automatisering af udstyrets drift og intet behov for konstant overvågning af driftspersonalet.

Fremstillingstid