ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение газов из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" На рис. 2-20 приведены некоторые типы электродов, используемых в электролизерах для разложения воды. Электроды типа а, б а в наиболее просты и дешевы в изготовлении. Однако наибольшее распространение получили конструкции типа ж с выносными электродами из сильно перфорированных стальных листов для катода и стальных никелированных листов для анода. Такой тип электродов позволяет осушествлять сближение электродов и быстро отводить основное количество выделяющихся на них газов из зоны прохождения тока в заэлектродное пространство. [c.96] В последнее время получили распространение проницаемые для газов электроды, которые могут практически вплотную прилегать к разделяющей их диафрагме и обеспечивают возможность максимального сближения анода и катода в ячейке электролизера без увеличения газонаполнения электролита в зоне прохождения тока. [c.96] Конструкция электрода тесно связана с устройством всей ячейки и электролизера в целом, поэтому в многочисленных типах электролизеров, используемых в промышленности применяют самые разнообразные конструкции электродов. [c.96] В начале развития процесса электролиза воды применялись различные электролизеры без диафрагмы. [c.96] Для разделения образующихся на электродах водорода и кислорода использовались колпаки (колокола), располагаемые над электродам1и для сбора газов, как это показано на рис. 2-21, а также жалюзийные конструкции электродов. Однако эти конструкции не обеспечивали надежного разделения газов и имели ограниченное применение. [c.96] Диафрагма предотвращает попадание газовых пузырьков из одного электродного пространства ячейки в другое. Вследствие малой растворимости водорода и кислорода в электролите взаимное загрязнение газов из-за диффузии электролита и растворенных в нем газов при электролизе при атмосферном давлении невелико. [c.97] При проведении электролиза под давлением растворимость газов в электролите сильно возрастает и пренебрегать этим нельзя. [c.97] В этом случае диафрагмы должны иметь мелкодисперсную структуру и более высокое сопротивление диффузии жидкости. В электролизерах, работающих при атмосферном давлении, в качестве диафрагмы применяют преимущественно асбестовую ткань, а в электролизерах, работающих под давлением, применяется и асбестовый картон. Для фиксации положения диафрагмы между электродами используют дистанционные вставки, зажатые между электродами и диафрагмой. Однако при этом под ними усиливается разрушение асбестовой диафрагмы. [c.97] Пористая диафрагма может препятствовать проникновению пузырьков газа из одного электродного простращства в другое только в том случае, когда она полностью покрыта жидкостью и размер пузырьков газа в жидкости больше, чем размер пор диафрагмы. Если часть диафрагмы не покрыта электролитом, легко происходит смешение газов через поры этой части диафрагмы даже при очень небольшой разности давления газов по обе стороны диафрагмы. [c.97] Электрическое сопротивление диафрагмы определяется сопротивлением электролита, заполняющего поры диафрагмы. В процессе работы сопротивление диафрагмы будет возрастать в связи с забивкой ее пор пузырьками газа и различными посторонними примесями, не проводящими ток. Набухание диафрагмы и осаждение на ее поверхности осадка во время работы может привести к увеличению толщины диафрагмы и росту ее сопротивления. [c.97] Материал диафрагмы должен хорошо смачиваться электролитом. В противном случае возникает опасность накопления газовых пузырьков в порах диафрагмы и сильного увеличения ее сопротивления. [c.97] Основным преимуществом металлических диафрагм является их высокая механическая и химическая прочность. Диафрагмы, изготовленные из таких металлов, как никель, кобальт или серебро, стойких в концентрированных растворах щелочей, пригодны для работы в течение многих лет. Предложено использовать в качестве диафрагмы сетки и перфорированные листы из никеля, кобальта, серебра и его сплавов, никелевой стали [113—114]. Пористая никелевая диафрагма пригодна для использования при температуре до 300°С. При испытании в растворе 30%-ного КОН при плотности тока 20 кА/м и 80 °С потери напряжения в диафрагме с пористостью 50% составили при толщине ее 0,4 мм около 0,1 В, а при 0,7— 0,25 В [115]. Диафрагма из никелевой сетки репсового плетения длительное время испытывалась также в электролизерах типа ФВ-500. [c.98] При предохранении диафрагмы от контакта с электродами электролитические ячейки работали удовлетворительно, однако для этого потребовалось увеличение расстояния между диафрагмой и электродами. При малом расстоянии между работающими поверхностями выносных электродов 10 мм), принятом в электролизере ФВ-500, обеспечить точную фиксацию металлической диафрагмы между электродами по всей ее площади не удалось. При контактах диафрагмы с электродами наблюдалось разрушение ее в местах коротких замыканий. В связи с этим, помимо электролизеров Пехкранца, металлические диафрагмы не получили распространения в других электролизерах. Попытки предотвратить возможность электрического контакта металлической диафрагмы с электродами путем нанесения на металлическую сетку или фольгу слоя непроводящего осадка оказались непригодными для промышленного использования [116]. [c.98] Во всех современных конструкциях электролизеров примен.яют-ся различные варианты асбестовых диафрагм. Для изготовления диафрагм используются щелочестойкие сорта — хризотиловый асбест примерного состава ЗМдО-25102-2Н20. Асбестовая диафрагма может работать до 10 лет без замены. В большинстве электролизеров применяются диафрагмы из асбестовой ткани, изготавливаемой из длинноволокнистых дорогостоящих сортов асбестового волокна. [c.98] Гидравлические толчки, сопровождающие включение электролизера в работу, также способствуют повреждению диафрагмы, особенно ее верхней части. Механическая прочность ткани по основе выше, чем по утку, поэтому диафрагму в электролизере располагают так, чтобы нити основы располагались вертикально и механическая нагрузка воспринималась более прочной основой. [c.99] Было предложено усилить механическую прочность асбестовых тканных диафрагм включением в них металлической проволоки без специального покрытия [117], защитой ее асбестом [118] или любым другим изолирующим материалом [119]. В нашей стране в период организации производства электролиза воды с успехом применялась асбестовая ткань, в которой нити утка были усилены металлической проволокой. Основу ткани составляла тройная нить из чистого асбеста, а для утка применяли пряжу из двух свитых нитей каждая из них представляла собой проволоку диаметром 0,16 мм из никеля или никелевой стали, обвитой асбестовой ровницей. Толщина такой ткани 3,5 мм и масса 3,7кг/м2. Масса никелевой проволоки составляла 0,2 кг/м . Срок службы асбестовой диафрагмы, армированной никелевой проволокой, более 10 лет. [c.99] Требования к механической прочности изменяются, если диафрагма непосредственно прилегает к сетке катода. В этом случае жесткость и механическая прочность диафрагмы достигается за счет металлической сетки катода. Так, например, в электролизерах Зданского — Лонца применяется диафрагма из композиции типа асбестового картона, непосредственно опирающегося на металлическую катодную сетку. В литературе [120] предложено закреплять диафрагму между пружинистыми частями соседних электродов в биполярном электролизере. [c.99] В некоторых электролизерах (например, Де-Нора) применяется двойная диафрагма. В пространстве между диафрагмами при этом может накапливаться смесь газов. Предложены и другие конструкции электролизера с двойной диафрагмой [121], а также применение диафрагмы с одновременной центробежной сепарацией газов от электролита во вращающихся электролизерах [122]. [c.99] Вернуться к основной статье