Status pengembangan elektroliser

Jarak antara katoda dan anoda merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi tegangan sel. Ketika jarak kutub meningkat, penurunan tegangan ohmik dalam tangki meningkat dan tegangan tangki meningkat. Terutama ketika bekerja dengan arus tinggi, kehilangan tegangan ini menjadi lebih serius. Elektroliser modern mengadopsi berbagai langkah untuk mengurangi jarak kutub, seperti menggunakan anoda terdifusi dan pemisah yang dimodifikasi untuk membuat struktur sel elektrolitik dengan jarak nol kutub. Waktu tinggal elektrolit dalam sel elektrolitik tidak hanya mempengaruhi kapasitas produksi peralatan, tetapi juga, dalam beberapa kasus, mempengaruhi efisiensi proses elektrolisis saat ini. Misalnya, dalam produksi natrium klorat melalui elektrolisis, produk antara asam hipoklorat (HClO) dan asam hipoklorat adalah Reaksi kimia antara ion klorat (ClO3) sangat lambat. Jika dibiarkan dalam sel elektrolit dalam waktu lama, tidak hanya akan mengurangi laju pemanfaatan sel elektrolit, tetapi juga ion hipoklorit akan teroksidasi pada permukaan anoda atau tereduksi pada permukaan katoda sehingga mengurangi efisiensi arus. . Oleh karena itu, desain elektroliser modern berupaya mengurangi volume dan memungkinkan elektrolit mengalir dengan cepat di sepanjang elektroda. Jika diperlukan reaksi lebih lanjut, reaktor kimia independen dapat dipasang di luar elektroliser.
Elektroda dalam sel elektrolitik dipasang secara vertikal agar lebih kompak, pelat konduktif mudah disambung, dan berguna untuk mengurangi efek gelembung. Karena seringnya terdapat gelembung pada permukaan elektroda tempat keluarnya gas, maka akan mengurangi luas permukaan kerja elektroda. Selain itu, larutan di dekat elektroda juga akan terisi gelembung sehingga meningkatkan resistensi larutan. Fenomena ini disebut “efek gelembung”. Namun, di dekat permukaan elektroda vertikal, karakteristik aerasi tinggi, kepadatan larutan rendah, dan kecepatan kenaikan cepat dalam larutan dapat digunakan untuk membentuk sirkulasi alami elektrolit, mempercepat gelembung meninggalkan permukaan elektroda, dan mengurangi gelembung. memengaruhi. Ketika elektroda vertikal digunakan sebagai elektroda gas, bentuk elektroda sebagian besar berbentuk jaring, yang tidak hanya meningkatkan luas permukaan kerja, tetapi juga memfasilitasi keluarnya gelembung.
Bahan sel elektrolitik dapat berupa baja, semen, keramik, dll. Baja tahan alkali dan paling banyak digunakan. Untuk elektrolit yang sangat korosif, bagian dalam tangki baja harus dilapisi dengan timbal, resin sintetis, atau karet.
Saat ini, elektroliser berkembang ke arah kapasitas besar dan konsumsi energi rendah. Elektroliser bipolar cocok untuk produksi skala besar dan telah digunakan oleh industri elektrolisis air dan klor-alkali.
Kebanyakan sel elektrolitik untuk produksi hidrogen melalui elektrolisis air menggunakan besi sebagai permukaan katoda dan nikel sebagai permukaan anoda dalam sel elektrolitik seri (tampak seperti filter press) untuk mengelektrolisis larutan berair kalium kaustik atau soda kaustik. Oksigen keluar dari anoda dan hidrogen keluar dari katoda. Cara ini lebih mahal, namun produknya memiliki kemurnian tinggi dan dapat langsung menghasilkan hidrogen dengan kemurnian lebih dari 99,7%.