1. Elektrod
Anod
Anod va katod turli funktsiyalarga ega va turli xil moddiy talablarga ega.
Ikki toifaga bo'linadi: eriydigan va erimaydigan. Misni tozalash uchun elektrolitik xujayralarda anod moddasi tozalanadigan eruvchan blister misdir. Katodda eritmadan chiqadigan misni to'ldirish uchun elektroliz jarayonida eritma ichiga eriydi. Suvli eritmalarni (masalan, tuzli suv eritmalari) elektroliz qilish uchun ishlatiladigan elektrolitik hujayralarda anodlar erimaydi va ular elektroliz jarayonida asosan o'zgarmaydi, lekin ular ko'pincha elektrod yuzasida olib boriladigan anod reaktsiyalariga katalitik ta'sir ko'rsatadi. Kimyo sanoatida erimaydigan anodlar asosan ishlatiladi.
Umumiy elektrod materiallarining asosiy talablariga (o'tkazuvchanlik, katalitik faollik kuchi, qayta ishlash, manba, narx kabi) javob berishdan tashqari, anod materiallari kuchli anodik polarizatsiya va yuqori haroratli anolitlarda ham erimaydigan va passivlashtirilmagan bo'lishi kerak. , yuqori barqarorlik bilan. Grafit uzoq vaqtdan beri eng ko'p ishlatiladigan anod materialidir. Biroq, grafit g'ovak, zaif mexanik kuchga ega va karbonat angidridga oson oksidlanadi. Elektroliz jarayonida doimo korroziyaga uchraydi va tozalanadi, bu elektrod masofasining asta-sekin o'sishiga va hujayra kuchlanishining oshishiga olib keladi. Tuzli suv eritmasini elektroliz qilish uchun foydalanilganda, grafit elektrodida xlor evolyutsiyasining haddan tashqari potentsiali ham yuqori bo'ladi.
1960-yillarda H. Beer tomonidan taklif qilingan titanium asosda rutenium oksidi va titan oksidini qoplash natijasida hosil bo'lgan metall oksidi elektrodi anod materiallarida katta yangilik edi. Ruteniy dioksidi xlor evolyutsiyasi va kislorod evolyutsiyasi kabi ma'lum anod reaktsiyalari uchun yaxshi katalitik faollikka ega va nisbatan past hujayra kuchlanishi bilan yuqori oqim zichligida ishlashi mumkin. Eng ajoyib xususiyat shundaki, u yaxshi kimyoviy barqarorlikka ega va uning ishlash muddati grafit anodlariga qaraganda ancha uzoqroq. Masalan, xlor-ishqor ishlab chiqarishda ishlatiladigan diafragma elektrolizatorlarida ularning ishlash muddati 10 yildan ortiq bo'lishi mumkin. Zanglash oson emasligi va o'lchovli barqarorligi sababli, u o'lchovli barqaror anod deb ataladi. Turli talablarga va foydalanishga moslashish uchun qoplamaga boshqa komponentlar qo'shilishi mumkin. Misol uchun, qalay va iridiy qo'shilishi kislorodning ortiqcha potentsialini oshirishi va anodning selektivligini yaxshilashi mumkin. Platinani qo'shish elektrodning barqarorligini oshirishi mumkin. Hozirgi vaqtda qimmatbaho metallar bilan qoplangan metall anodlar kimyo sanoatida keng targ'ib qilinmoqda.
Eritilgan tuz elektrolizatorlarida elektroliz harorati suvli eritma elektrolizatorlariga qaraganda ancha yuqori bo'lgani uchun anod materiallariga qo'yiladigan talablar qattiqroq bo'ladi. Eritilgan natriy gidroksidni elektroliz qilish uchun odatda po'lat, nikel va ularning qotishmalari ishlatiladi. Eritilgan xloridni elektroliz qilish uchun faqat grafitdan foydalanish mumkin.
katod
Metall yoki qotishma katod sifatida ishlatilganda, u nisbatan salbiy potentsialda ishlaganligi sababli, u ko'pincha katodik himoyada rol o'ynashi mumkin va kamroq korroziydir, shuning uchun katod materialini tanlash osonroq bo'ladi. Suvli elektrolitik hujayrada katod odatda vodorodning evolyutsiya reaktsiyasini ishlab chiqaradi va yuqori potentsialga ega. Shuning uchun katod materiallarini takomillashtirishning asosiy yo'nalishi vodorod evolyutsiyasining haddan tashqari potentsialini kamaytirishdir. Elektrolit sifatida sulfat kislota ishlatilsa, katod sifatida qo'rg'oshin yoki grafit ishlatilishi kerak bo'lsa, past karbonli po'lat keng tarqalgan bo'lib foydalaniladigan katod materialidir. Quvvat sarfini kamaytirish uchun hozirgi vaqtda yuqori o'ziga xos sirt maydoni va katalitik faollikka ega bo'lgan katodlarni tayyorlash uchun turli usullar qo'llaniladi, masalan, gözenekli nikel bilan qoplangan katodlar.
Mahsulot sifatini yaxshilash uchun maxsus katod materiallari ham ishlatilishi mumkin. Misol uchun, simob usuli yordamida gidroksidi soda ishlab chiqarish uchun sho'r suv eritmasini elektroliz qilish uchun ishlatiladigan simob katodida simobdan vodorod evolyutsiyasining yuqori ortiqcha potentsiali natriy amalgam hosil qilish uchun natriy ionlarini chiqarish uchun ishlatiladi, keyinchalik u maxsus inshootda ishlatiladi. uskunalar, natriy amalgam yuqori toza, yuqori konsentratsiyali gidroksidi eritmasi tayyorlash uchun suv bilan parchalanadi. Bundan tashqari, elektr energiyasini tejash uchun kislorodni iste'mol qiluvchi katod vodorod evolyutsiyasi reaktsiyasini almashtirish uchun katodda kislorodni kamaytirish uchun ham ishlatilishi mumkin. Nazariy hisob-kitoblarga ko'ra, hujayra kuchlanishini 1,23V ga kamaytirish mumkin.
2. Diafragma
Katod va anod mahsulotlarini aralashtirishning oldini olish va yuzaga kelishi mumkin bo'lgan zararli reaktsiyalarni oldini olish uchun elektrolitik hujayralarda diafragmalar asosan katod va anod kameralarini ajratish uchun ishlatiladi. Diafragma ionlarning molekulalar yoki pufakchalar o'tishiga yo'l qo'ymasdan o'tishi uchun ma'lum bir g'ovaklikka ega bo'lishi kerak. Diafragma orqali oqim o'tganda, diafragmaning ohmik kuchlanish pasayishi past bo'lishi kerak. Ushbu ishlash talablari foydalanish jarayonida asosan o'zgarishsiz qoladi va ular katod va anod kameralaridagi elektrolitlar ta'sirida yaxshi kimyoviy barqarorlik va mexanik kuch talab qiladi. Suvni elektroliz qilishda katod va anod kameralaridagi elektrolitlar bir xil bo'ladi. Elektrolitik hujayraning diafragmasi faqat vodorod va kislorodning tozaligini ta'minlash va vodorod va kislorodni aralashtirish natijasida yuzaga keladigan portlashlarning oldini olish uchun katod va anod kameralarini ajratishi kerak. Ko'proq keng tarqalgan va murakkab holat - elektrolitik hujayraning katod va anod kameralarida elektrolitlar tarkibi boshqacha. Bu vaqtda diafragma, shuningdek, katod va anod kameralarining elektrolitlarida elektrolitik mahsulotlarning o'zaro tarqalishi va o'zaro ta'sirini oldini olish kerak. Masalan, xlor-gidroksidi ishlab chiqarishda diafragma elektrolitik hujayradagi diafragma gidroksid ionlarining katod kamerasidan anod kamerasiga qarshiligini oshirishi mumkin.
Diafragmalar xlor-ishqor sanoatida uzoq vaqtdan beri ishlatilgan asbest diafragmalari kabi inert materiallardan tayyorlangan. Biroq, asbest separatorlarining ishlashi beqaror. Brin tarkibida kaltsiy va magniy aralashmalari bo'lsa, gidroksid cho'kmasi ajratgichda osonlik bilan hosil bo'lib, o'tkazuvchanlikni pasaytiradi. Nisbatan yuqori haroratlarda va elektrolitlar ta'sirida shish va bo'shashish paydo bo'lishi mumkin. Yechish; uchib ketish. Shu maqsadda asbestga mustahkamlovchi material sifatida qatron qo'shilishi mumkin yoki asosiy korpus sifatida qatron bilan mikrog'ovakli membranani yasash mumkin, bu esa barqarorlik va mexanik kuchni sezilarli darajada yaxshilaydi. So'nggi yillarda xlor-ishqor ishlab chiqarishda ishlab chiqilgan kation almashinadigan membrana membrana materialining yangi turi hisoblanadi. U ion o'tkazuvchanligi uchun selektivlikka ega, bu asosan xlorid ionlarining katod kamerasiga kirishiga to'sqinlik qilishi mumkin, shuning uchun natriy xlorid miqdori juda past bo'lgan gidroksidi eritma hosil bo'lishi mumkin.