ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ячейки для электролиза из "Органическая электрохимия Т.1" Большинство промышленных электролизеров (см, гл. 30) разработано на основе лабораторных прототипов, рассмотренных в этой главе. Ячейки, используемые в полярографии и в других электроноаналитических исслецованнях, описаны в ряде монографий [3—6] и здесь не обсуждаются некоторые ячейки для ЭПР и полярографии приведены в гл, 3. [c.167] Вопросы, связанные с крупномасштабными электрохимическими процессами с участием органических соединений и электрохимическими производствами, рассмотрены в работах [7—9] и в гл. 30. Описание ячеек для топливных элементов можно найти в обзоре [10]. [c.167] При конструировании ячейки для электролиза приходится решать такие вопросы, как распределение потенциала на рабочем электроде, расположение электрода сравне1шя, омическое сопротивление цепи, массо- и теплоперенос, необходимость диафрагмы или же герметичности системы. [c.167] Особые проблемы возникают прн использовании ртутных электродов. В этом случас труднее работать с электродами необходимой симметрии, поскольку при перемешивании ртутной поверхности нарушается равенство расстояния между ртутным катодом и анодом. Это приводит к волшкновению неодинакового по всей поверхности электрода градиента потенциала и к неравномерной поляризации электрода (см. ниже). [c.168] Иногда, особенно в лабораторных ячейках, через которые пропускают только небольшой ток, для удобства работы можно пренебречь симметричным расположением электродов так. например, поступают при изготовлении Н образных ячеек. [c.168] Омическое сопротивление. По ряду причин желательно, чтобы электролитическая ячейка имела низкое омическое сопротивление его можио обеспечить за счет мачого расстояния между анодом и катодом, большой поверхности электрода, компактной ячейки и диафрагмы с низким сопротивлением. Описана [17] ячейка, в которой расстояние между анодом и катодом составляло 0,1—0,2 мм, хотя обычно это расстояние бывает большим. Развитую электродную поверхность можно создать за счет системы из нескольких электродов дальнейшим развитием этого направления является пеевдоожиженный электрод (см. гл. 30). [c.169] В лабораторной практике нередко возникает проблема электроосмоса, особенно при работе в неводпых растворителях, имеющих высокое сопротивление Перетекание электролита через диафрагму (чаще из анодного пространства в катодное) зависит прежде нсего от напряження, приложснпого к ячейке [18, 19] и, следовательно, от сопротивления. На практике довольно трудно предсказать, когда перетекание будет иметь место и насколько значительным оно окажется. [c.169] Массоперенос. В небольших ячейках необходимый массоперенос обеспечивается перемешиванием с помош,ью механической нли магнитной мешачкн, В промышленном электролизе реагент прокачивают насосом между электродами, что позволяет наиболее удобно располагать электроды, а также использовать высокие плотности тока. [c.170] Особый вид массопереноса происходит при работе с фитильными (пленочными) электродами [21] и пенящимися электролитами [22]. В первом случае явление наползания некоторых реагентов на электродную поверхность используют для их доставки к рабочему электроду. Второй способ полезен при электролизе газообразных веществ. Газ, выделяющийся па рабочем электроде, обеспечивает энергичное перемешивание раствора. Перемешивание газовыми пузырьками можно осуществить, используя пористые электроды и избыток газообразного деполяризатора. [c.170] Теплоперенос. Для отвода тепла, выделяющегося прн электролизе, ячейку следует поместить в охлаждающую баию или снабдить водяной рубашкой, можпо также расположить в ячейке охлаждающий змеевик. Эти устройства используют для проведения электролиза при постоянной температуре. В больших электролизерах с металлическими электродами применяют полые электроды, внутри которых циркулирует вода. Однако часто целесообргзнсе прокачивать электролит через наружный теплообменник, как это делают в проточных электролизерах. [c.170] Герметизация системы. Открытую ячейку использовать прош е, однако нередко необходимо обеспечить герметизацию системы, например, чтобы исключить попадание кислорода или воды, обеспечить проведение процесса при высоком давлении, а также в том ,1у чае, если в реакции участвуют ядовитые вещества. [c.170] Обычно кислород достаточгю хорошо удаляется из раствора при пропускании через этот раствор инертного газа Одиако если необходимо обеспечить отсутствие даже следов кислорода, работу следует проводить в вакуумной системе с использованием ячеек соответствующей конструкции. [c.170] Объемный выход по току. Объемный выход по току — это количество целевого продукта, получаемого в единицу времени с едицицы объема электролизера. Это важный экономический показатель процесса (см, гл. 30). Для лабораторных ячеек такой показатель не имеет большого значения, но если процесс, проводимый в ячейке, предназначен для дальнейшего промышленного использования, о нем следует помнить. [c.170] Конкретпая конструкция ячейки зависит от типа и чиста электродов, принципа ее действия и размеров, а также от характера исследуемого процесса. В том случае, когда известны конкретные параметры электродной реакции, часто используют более простую ячейку с двумя электродами и минимумом дополнительных устройств для проведения данной реакции. Однако для исследовательской работы целесообразно иметь более гибкую конструкцию со многими приспособлениями, позволяющую выполнять разнообразные эксперименты в одной ячейке. Полезно также (особенно для катодных процессов) иметь такую ячейку, в которую можно поместить электрод сравнения и устройство для контроля pH [24]. [c.171] Вернуться к основной статье