ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость общего напряжения на ячейке от условий работы электролизера из "Электролиз воды" Если размеры анода и катода различны, плотность тока в электролите неодинакова во всем сечении ячейки. В этом случае за плотность тока в электролите обычно принимают среднее арифметическое между плотностями тока на электродах. [c.46] Выражение (П-31) применимо, если расстояние между электродами соизмеримо с их диаметрами. [c.47] Для снижения потерь напрян ения в электролите его удельное сопротивление и газонаполнение, а также расстояние между работающими поверхностями электродов долл ны быть возможно меньшими. [c.47] Удельное сопротивление электролита зависит ог его температуры и концентрации. Коэффициент увеличения сопротивления электролита от включения в него газовых пузырьков зависит не только от плотности тока и конструкции ячейки, но и от температуры и вязкости электролита, определяемой его концентрацией, и от некоторых других факторов, которые более подробно будут рассмотрены ниже. [c.47] Возможности снижения потерь напряжения в электролите за счет уменьшения плотности тока в растворе ограничены экономическими соображениями. Различные технологические и конструктивные факторы по-разному могут влиять на отдельные составляющие общих потерь напряжения в электролите. Так, уменьшение расстояния между электродами может привести к увеличению газонаполнения электролита и коэффициента К в выражении (П-29). С повышением температуры и одновременным снижением удельного сопротивления чистого электролита может наблюдаться (при температурах около 100° С) увеличение его удельного сопротивления из-за роста газонаполнения. Эти взаимные связи между различными составляющими, определяющими общую величину потерь напряжения в электролите, необходимо учитывать при выборе оптимальной конструкции ячейки и режима ее работы для достижения минимальных потерь напряжения на ячейке. [c.47] В прошлом были попытки применения в качестве электролита растворов серной кислоты, однако при этом необходимы свинцовые электроды и изготовление корпуса и других деталей электролизера из коррозионностойких материалов. Использование свинцовых электродов приводило к повышению напряжения на ячейке из-за большого перенапряжения выделения водорода на свинце и кислорода на аноде из перекиси свинца. Применение в качестве электролитов растворов солей (например, N32804) также связано с рядом неудобств. [c.47] Для щелочных электролитов легче выбрать электродные материалы с низким перенапряжением водорода (сталь) и кислорода (никель) и доступные и дешевые конструкционные материалы для изготовления деталей электролизеров. Поэтому в промышленных установках электролиза воды в качестве электролитов применяются исключительно растворы щелочей. Водные растворы некоторых солей и кислые электролиты иногда используют для проведения специальных процессов электролиза воды, например в лабораторной или измерительной технике. [c.47] Подвижность ионов возрастает с повышением температуры и снижается с увеличением концентрации раствора. [c.48] Зависимость подвижности ионов от концентрации приведена в табл. 11-3. [c.48] Доля участия отдельных ионов в переносе тока (числа переноса) изменяется в зависимости от концентрации и температуры электролита с повышением температуры числа переносов аниона и катиона сближаются. [c.49] При 80° С минимальное удельное сопротивление имеют 32,5— 35%-иые растворы КОН (0,730 ом см) и примерно 25%-ные растворы NaOH (0,941 ом-см). В области оптимальных концентраций удельное сопротивление электролита незначительно изменяется при изменении его концентрации, поэтому некоторые отклонения от оптимума не вызывают заметного увеличения потерь напряжения на преодоление омического сопротивления электролита. Концентрация, при которой удельное сопротивление электролита минимально, зависит от температуры с ее повышением оптимальная концентрация электролита возрастает. Данные для оптимальных концентраций щелочных электролитов приведены на рис. П-6. [c.50] Значение температурного коэффициента Л зависит от концентрации электролита и для концентрированных растворов изменяется в пределах 0,013—0,018 для КОН и 0,016—0,038 для NaOH. [c.51] Сопротивление прохождению тока в электролите существенно возрастает в присутствии посторонних включений — диэлектриков. К таким включениям относятся прежде всего газовые пузырьки, образующиеся на электродах и движущиеся в электролите вверх, а также частицы материала, из которого выполнена диафрагма. Посторонние включения сужают сечение электролита (при этом повышается фактическая плотность тока в электролите) и удлиняют путь движения тока, делая его извилистым. Все это приводит к росту потерь напряжения на преодоление сопротивления электролита. [c.52] Газонаполнение электролита определяется соотношением скоростей двух процессов образования газовых пузырьков в электролите, заполняющем ячейку, и отвода и отделения их от электролита. Величина газонаполнения электролитов при электролизе водных растворов щелочей, хлоридов щелочных металлов и некоторых других электролитов, зависимость газонаполнения от различных факторов и влияние газонаполнения на величину сопротивления электролита изучались многими авторами Установлено, что газонаполнение электролитов возрастает с увеличением плотности тока, высоты электродов, вязкости электролита и уменьшением расстояния между электродами, т. е. с уменьшением объема электролита в ячейке. [c.52] На рис. П-7 показано изменение электрического сопротивления газонаполненных щелочных электролитов (растворы КОН и NaOH), применяемых в процессе электролиза воды, в зависимости от высоты электродов при различной плотности тока. [c.52] Зависимость газонаполнения от различных факторов наиболее подробно изучена для процесса электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с получением хлора, водорода и каустической соды. Поскольку этот процесс также протекает с выделением газов на аноде и катоде, установленные для него зависимости могут быть использованы и для оценки величины газонаполнения в процессе электролиза воды. [c.52] По гдере роста плотности тока при прочих одинаковых условиях процесса электролиза увеличение газонаполнения отклоняется от линейного характера. Для процесса анодного выделения хлора из водных растворов Na l эта зависимость приведена на рис. П-8. [c.52] С повышением температуры вязкость электролита снижается, что способствует увеличению скорости подъема газовых пузырьков, т. е. уменьшению газонаполнения. Одновременно с ростом температуры увеличивается объем газов, как за счет их расширения, так и вследствие повышения парциального давления паров воды, насыщающих газы. При температуре до 70—80° С газонаполнение мало изменяется с ее ростом, а иногда даже снижается. Выше 70—80° С влияние увеличения объема газов является определяющим и газонаполнение возрастает, особенно при 100—105° С. Для иллюстрации этих положений на рис. 11-10 показана зависимость газонаполнения анолита от температуры в процессе электролиза водных растворов Na l. [c.53] Вернуться к основной статье