حالة تطوير المحللات الكهربائية

تعد المسافة بين الكاثود والأنود أحد العوامل المهمة التي تؤثر على جهد الخلية. مع زيادة المسافة بين القطبين، يزداد انخفاض الجهد الأومي في الخزان ويزداد جهد الخزان. خاصة عند العمل بتيار عالٍ، يكون فقدان الجهد هذا أكثر خطورة. تعتمد المحللات الكهربية الحديثة تدابير مختلفة لتقليل تباعد القطب، مثل استخدام الأنودات المنتشرة والفواصل المعدلة لإنشاء هياكل خلايا التحليل الكهربائي ذات تباعد قطبي صفر. لا يؤثر وقت بقاء الإلكتروليت في خلية التحليل الكهربائي على القدرة الإنتاجية للمعدات فحسب، بل يؤثر أيضًا، في بعض الحالات، على الكفاءة الحالية لعملية التحليل الكهربائي. على سبيل المثال، في إنتاج كلورات الصوديوم عن طريق التحليل الكهربائي، يكون المنتج الوسيط حمض هيبوكلوروس (HClO) وحمض هيبوكلوروس، ويكون التفاعل الكيميائي بين أيونات الكلورات (ClO3) بطيئًا للغاية. إذا تركت في خلية التحليل الكهربائي لفترة طويلة، فلن يؤدي ذلك إلى تقليل معدل استخدام خلية التحليل الكهربائي فحسب، بل سيتم أيضًا أكسدة أيونات الهيبوكلوريت على سطح الأنود أو تقليلها على سطح الكاثود، مما يقلل من كفاءة التيار. . لذلك، تسعى تصميمات المحلل الكهربائي الحديثة إلى تقليل الحجم والسماح للإلكتروليت بالتدفق بسرعة على طول الأقطاب الكهربائية. إذا كانت هناك حاجة إلى مزيد من التفاعلات، فيمكن تركيب مفاعل كيميائي مستقل خارج المحلل الكهربائي.
يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية الموجودة في الخلية الإلكتروليتية عموديًا لتكون أكثر إحكاما، ومن السهل توصيل الألواح الموصلة، ومن المفيد تقليل تأثير الفقاعات. نظرًا لوجود فقاعات غالبًا على سطح القطب حيث يتم إطلاق الغاز، فإن ذلك سيقلل من مساحة سطح العمل للقطب. بالإضافة إلى ذلك، سيتم أيضًا ملء المحلول الموجود بالقرب من القطب الكهربائي بالفقاعات، مما يزيد من مقاومة المحلول. وتسمى هذه الظاهرة "تأثير الفقاعة". ومع ذلك، بالقرب من سطح القطب العمودي، يمكن استخدام خصائص التهوية العالية، وكثافة المحلول المنخفضة، وسرعة الارتفاع السريعة في المحلول لتشكيل دورة طبيعية للإلكتروليت، وتسريع الفقاعات لمغادرة سطح القطب، وتقليل الفقاعة تأثير. عندما يتم استخدام القطب العمودي كقطب غاز، يكون شكل القطب في الغالب شبكيًا، مما لا يزيد من مساحة سطح العمل فحسب، بل يسهل أيضًا خروج الفقاعات.
يمكن أن تكون مواد الخلايا الإلكتروليتية من الفولاذ والأسمنت والسيراميك وما إلى ذلك. والصلب مقاوم للقلويات وهو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. بالنسبة للإلكتروليتات شديدة التآكل، يجب أن يكون الجزء الداخلي من الخزان الفولاذي مبطنًا بالرصاص أو الراتنج الاصطناعي أو المطاط.
في الوقت الحاضر، تتطور المحللات الكهربائية في اتجاه السعة الكبيرة والاستهلاك المنخفض للطاقة. المحلل الكهربائي ثنائي القطب مناسب للإنتاج على نطاق واسع وقد تم استخدامه في التحليل الكهربائي للمياه وصناعات الكلور والقلويات.
تستخدم معظم الخلايا الإلكتروليتية لإنتاج الهيدروجين من خلال التحليل الكهربائي للماء الحديد كسطح الكاثود والنيكل كسطح الأنود في سلسلة من الخلايا الإلكتروليتية (تشبه مكبس الترشيح) لتحليل المحاليل المائية للبوتاسيوم الكاوي أو الصودا الكاوية. يخرج الأكسجين من الأنود ويخرج الهيدروجين من الكاثود. هذه الطريقة أكثر تكلفة، لكن المنتج عالي النقاء ويمكنه إنتاج الهيدروجين مباشرة بدرجة نقاء تزيد عن 99.7%.