Hvordan utvikle elektrolysatorer

Avstanden mellom katoden og anoden er en av de viktige faktorene som påvirker cellespenningen. Når polavstanden øker, øker det ohmske spenningsfallet i tanken og tankspenningen øker. Spesielt når du arbeider med høy strøm, er dette spenningstapet mer alvorlig. Moderne elektrolysatorer tar i bruk ulike tiltak for å redusere polavstanden, for eksempel bruk av diffuse anoder og modifiserte separatorer for å lage elektrolysecellestrukturer med null polavstand. Oppholdstiden til elektrolytten i elektrolysecellen påvirker ikke bare produksjonskapasiteten til utstyret, men påvirker også i noen tilfeller strømeffektiviteten til elektrolyseprosessen. For eksempel, ved produksjon av natriumklorat ved elektrolyse, er mellomproduktet hypoklorsyre (HClO) og hypoklorsyre Den kjemiske reaksjonen mellom klorationer (ClO3) er svært langsom. Hvis det blir liggende i elektrolysecellen i lang tid, vil det ikke bare redusere utnyttelsesgraden til elektrolysecellen, men også hypoklorittionene vil oksideres på anodeoverflaten eller reduseres på katodeoverflaten, noe som reduserer strømeffektiviteten. . Derfor forsøker moderne elektrolysatordesign å redusere volumet og la elektrolytten strømme raskt langs elektrodene. Hvis ytterligere reaksjoner er nødvendig, kan en uavhengig kjemisk reaktor installeres utenfor elektrolysatoren.
Elektrodene i elektrolysecellen er installert vertikalt for å være mer kompakt, de ledende platene er enkle å koble til, og det er nyttig å redusere bobleeffekten. Fordi det ofte er bobler på overflaten av elektroden der gass frigjøres, vil det redusere elektrodens arbeidsflate. I tillegg vil løsningen nær elektroden også være fylt med bobler, noe som øker løsningsmotstanden. Dette fenomenet kalles "bobleeffekten". Imidlertid, nær den vertikale elektrodeoverflaten, kan egenskapene til høy lufting, lav løsningstetthet og raskt stigende hastighet i løsningen brukes til å danne en naturlig sirkulasjon av elektrolytten, akselerere boblene til å forlate elektrodeoverflaten og redusere boblen effekt. Når den vertikale elektroden brukes som en gasselektrode, er formen på elektroden for det meste mesh, noe som ikke bare øker arbeidsflaten, men også letter unnslipping av bobler.
Elektrolytiske cellematerialer kan være stål, sement, keramikk osv. Stål er alkalibestandig og er det mest brukte. For svært korrosive elektrolytter bør innsiden av ståltanken være foret med bly, syntetisk harpiks eller gummi.
For tiden utvikler elektrolysatorer seg i retning av stor kapasitet og lavt energiforbruk. Den bipolare elektrolysatoren er egnet for storskala produksjon og har blitt brukt av vannelektrolyse- og klor-alkaliindustrien.
De fleste elektrolyseceller for hydrogenproduksjon gjennom vannelektrolyse bruker jern som katodeoverflate og nikkel som anodeoverflate i en serieelektrolysecelle (som ser ut som en filterpresse) for å elektrolysere vandige løsninger av kaustisk kalium eller kaustisk soda. Oksygen kommer ut av anoden og hydrogen kommer ut av katoden. Denne metoden er dyrere, men produktet har høy renhet og kan direkte produsere hydrogen med en renhet på mer enn 99,7%.