Энергозатраты при электролизе

В условиях промышленного производства тяжелой воды применяют непрерывные методы, в которых энергозатраты существенно ниже, чем в периодическом процессе. Все методы организации непрерывного процесса получения тяжелой воды основаны на использовании ступенчатого каскада электролизеров. Первая ступень каскада включает фильтр-прессные электролизеры, в которых в качестве электролита используют 26%-й раствор гидроксида калия. В процессе электролиза из электролизеров выделяются кислород и водород, а также испаряется вода, обогащенная ОгО. Эту воду конденсируют и направляют в электролизеры второй ступени каскада. Вторая ступень каскада включает меньшее число электролизеров, чем первая, так как для их питания используется только вода, унесенная с электролитическими газами из первой ступени каскада. Водород, полученный в электролизерах первой и второй ступеней каскада, передают потребителю. [c.38]

Энергозатраты в современных процессах электролиза воды. В современных промышленных процессах электролиза воды вследствие необратимых потерь напряжение на электродах практически превышает теоретическое (1,7 В) и составляет 1,8—2,9 В. Если в двухполюсных электролизерах процесс протекает при нормальном давлении и при плотностях тока от 500 до 2500 А/м2 (0,2—1,0 Нг/м поверхности электрода в час), то для производства 1 м Нг требуется 4,3—4,6 кВт-ч электроэнергии. [c.301]

При обычных, широко используемых в промышленной технике методах электролиза воды, электролиз проводят при температуре от 60—70 °С до 80—85 °С и плотности тока 1200—2500 А/м . Энергозатраты при этом [445, 446] колеблются в зависимости от температуры процесса, используемого давления, качества электродов, конструкции электролизера, использования тепла процесса и ряда других факторов в пределах 4,5—5,2 до 6 кВт-ч/м Н2 КПД электролиза достигает в современных установках 61 %. На получение 1 Нз расходуется практически 0,9 л воды. [c.302]

В настоящее время для электролиза воды и разделения изотопов водорода используются фильтрпрессные воднощелочные электролизёры с биполярным включением электродов, при этом значительная часть энергозатрат приходится на электрохимическое выделение кислорода, который для задачи концентрирования дейтерия и трития не является необходимым продуктом. Поэтому для избежания потерь энергии, расходуемой на выделение кислорода, можно устранить эту стадию. Для этого можно использовать электроды, проницаемые для водорода, но не проницаемые для щёлочи и воды, например, при использовании деполяризующего анода. [c.282]

Одновременно электролизёры с ТПЭ имеют относительно низкие значения напряжения на электродах — параметра, характеризующего энергозатраты, которые вносят основной вклад в стоимость продукции. При температуре 95 °С и плотности тока 1 А/см напряжение на ячейке составляет 1,78 В расход электроэнергии — 4,3 кВт ч на 1 м Н2 при нормальных условиях. В электролизёрах, работающих под давлением 30-40 атм при 120 °С, напряжение на ячейке при г = 1 А/см составляет всего 1,60-1,65 В, что близко к термонейтральному потенциалу (1,56 при 35 атм и 120 °С). Расход энергии снижается до 3,85 кВт ч. Процессы, происходящие при электролизе с ТПЭ, и его принципиальная схема даны на рис. 6.10.4. [c.285]

В случае разделения в системе Н-О с использованием электролиза с ТПЭ, а = 6-9 при энергозатратах 3,8-4,3 кВт ч на 1 нм водорода, что превосходит параметры зарубежных водно-щелочных электролизёров. В работе [3] было проведено исследование процесса разделения изотопов водорода в системе протий — дейтерий при электролизе воды в ячейке с ТПЭ. При проведении электролиза в электрохимической ячейке с ТПЭ вода может подводиться как в анодное, так и в катодное пространство. С точки зрения энергетики более выгоден вариант с анодной подачей воды. При этом на поверхности анодного электрокатализатора происходит разложение молекул воды. Образующийся при этом кислород в газообразном состоянии выделяется в анодное пространство, а гидратированные ионы водорода переносятся через мембрану из ТПЭ [c.285]

В связи с большими энергозатратами процесс электролиза в чистом виде не применяется сегодня для разделения изотопов водорода, а более практичными являются комбинированные методы с использованием электрохимического разделения. [c.287]

Снижение энергозатрат является важнейшей проблемой получения водорода электролизом воды. Коэффициент полезного действия электрохимических установок может быть значитель- [c.67]

Проблема снижения энергозатрат в хлорном электролизе является объектом внимания всех стран, производящих хлор. Одним из путей решения этой задачи является снижение омических потерь в электролите путем сближения электродов и диафрагмы. К 1980 г. относятся первые публикации о хлорных электролизерах, в которых расстояние между мембраной и электродами сведено до минимума путем нанесения активных слоев катода и анода непосредственно на мембрану. Взаимное расположение мембраны и электродов в монополярной ячейке с ну- [c.83]

В первом приближении можно считать, что в указанном интервале плотностей тока выход по току от этой величины не зависит. Поэтому выбор рабочей плотности тока в этом интервале должен проводиться на основе иных соображений. К этим соображениям относятся, прежде всего, общие для электрохимической технологии закономерности относительно-выбора оптимальной плотности тока, основанные на том, что рост плотности тока связан с ростом энергозатрат и со снижением капитальных и эксплуатационных затрат на электролиз. Дополнительным соображением, требующим учета в данном случае, является возможный рост потерь платины с ростом плотности тока. [c.57]

Большое количество тепловой и других видов энергии часто расходуется на подготовительных к электролизу стадиях производства и операциях первичной переработки продуктов электролиза. Изменяя условия проведения электролиза и его режим, можно уменьшить эти энергозатраты. В качестве примера можно привести регулирование затрат пара для упаривания электролитических щелоков в производстве хлора и каустической соды изменением условий проведения электролиза. С повышением концентра- [c.39]

Большинство сточных вод имеют низкую концентрацию хлоридов и сбрасываются, как правило, в пресные поверхностные водоемы. Поэтому чрезмерное увеличение дозы вводимой поваренной соли вызовет изменение солевого состава поверхностного источника и рост затрат на приобретение соли. С другой стороны, уменьшение дозы хлоридов в обрабатываемой воде повышает расход электроэнергии на обработку. Следовательно, при реализации процесса электрохимической деструкции встает вопрос о получении достаточного количества а. х. при минимальном расходе поваренной соли и с наименьшими энергозатратами. При очистке воды от трудноокисляемых органических загрязнений, как было показано выше, необходимо создавать определенный избыток а. X., что вызывает дополнительные затраты как на получение а. X., так и на его дехлорирование. Эти затраты можно уменьшить при использовании катализаторов восстановления а. х. Различные варианты использования катализаторов для интенсификации процесса электролиза рассмотрены в разделе электрокаталитической очистки сточных вод (см. п. 4.4.2). [c.155]

В процессе электролиза в условиях электрохимической обработки свойства электролита изменяются. Электролит загрязняется продуктами анодного растворения металла, изменяется величина pH, температура и электропроводность, скорость истечения и т. д. Нестабильность свойств электролита приводит к изменению электропроводности его внутренних слоев, изменению анодного потенциала и выхода по току. Все это оказывает существенное влияние на точность формообразования и качество поверхности детали, производительность процесса, энергозатраты. [c.72]

Электролиз щироко применяется при промышленном получении fнoгиx металлов (К, N3, Са, Mg, А1). В промьшшенных электролизерах под воздействием подводимого электрического тока на одном из электродов выделяются газовые образования. В результате электролитической диссоциации молекул на электродах происходит рост газовых пузырьков, которые изолируют часть поверхности элеюрода. Это приводит к перераспределению потенциала на электроде и изменяет скорость протекания химической реакции. Вследствие этого происходит увеличение разности потенциалов, что ведет к повьппению энергозатрат. Для эффективного управления производством необходим учет влияния пузырьков на распределение электрического поля. Математическое моделирование позволяет провести расчет и анализ электрического поля [1]. [c.118]

Электа)( а,иализ — это процесс удаления (сепарации) ионов из сточнШ вод при их электролизе с использованием ионообменных (ионитовых) мембран. Ионнообменные (ионито-вые) мембраны представляют собой гибкие тонкие ленты, изготовленные на основе катионообменной смолы (мембраны марки МК-40) и на основе анионообменной смолы (мембраны марки МА-40 и МА-41). Энергозатраты на осуществление процесса очистки не превышают, как правило, [c.242]

Ненабухшие мембраны проводят ток в незначительной степени. При набухании молекулы воды вызывают диссоциацию ионогенных групп, и противоионы вместе с вошедшим в мембрану электролитом начинают переносить ток. С ростом концентрации внешнего электролита набухание мембраны понижается, что является следствием снижения активности воды и, следовательно, стремления ее перейти в мембрану [115]. Это иллюстрирует рис. П.2 (кривая 2). В концентрированных внешних растворах в связи с уменьшением количества молекул воды в мембране часть противоионов теряет подвижность за счет усиления связи с фиксированным в матрице ионом. Следствием этого является снижение электропроводности мембраны (кривая 1) и рост падения напряжения на ней (кривая 3). Экстремальный ход кривых электропроводности имеет сходство с аналогичными кривыми для свободных растворов щелочи [116]. Потеря ионами подвижности и рост омического сопротивления приводят к снижению выхода по току продуктов электролиза и повышению энергозатрат. [c.75]

Электролитический процесс. Этот метод приобрел промышленное значение лишь в последние годы. При непрерывном электрохимическом методе, в котором расходуется только свинец, водород и этилен, тетраэтилсвинец образуется непосредственно в ванне при этом нет необходимости в рекуперации анодного материала (свинца) конверсия составляет почти 100%. Этилен в присутствии гидрида натрия и триэтилалюминия образует комплекс (С2Н5)4НаА1, который электролизуется при 100° С и 10 аг и токе низкого напряжения в 50 а с использованием свинцового анода образующийся тетраэтилсвинец легко отделяется, а триэтилалюминий и жидкий натрий возвращаются в процесс. Главные преимущества метода — низкие энергозатраты и понижение температуры. Гидрид натрия получается непрерывным способом по реакции между металлом, диспергированным в легком углеводороде, и водородом при 200° С и 10 ат. [c.119]

Весьма широкое применение находят аммиакатные электролиты цинкования, в которых покрытия могут быть получены как в кислой, так и в щелочной среде. Катодный выход металла по току выше, чем в цианидных электролитах и, следовательно, меньше возможность наводороживания стали. Относительно меньшее электросопротивление аммиакатных растворов позволяет вести электролиз при более низком напряжении, чем в сульфатном и цианидном электролитах, что снижает энергозатраты. Наряду с этим необходимо считаться с задачей нейтрализации обогащенных аммиачными соединениями промышленных стоков. [c.121]