Устройство электролизера
8.3.2.1. Электролизеры с жидким электролитом
До недавнего времени практически во всех электролизерах использовались і ад кие электролиты. Низкая электропроводность не позволяет применять чис — Г) ю воду в качестве электролита. В воде должно присутствовать вещество, повы — ающее ее электропроводность. Хотя кислотные растворы удовлетворяют этому іребованию и потому их применяют в некоторых типах электролизеров, чаще ‘его избегают использовать этот тип электролита в силу его высокой корро — юнной активности. Более предпочтительны щелочные электролиты. Обычно качестве щелочного электролита выступает 25-30 %-ный раствор гидрооксида зия. Выбор калия обусловлен тем, что он имеет более высокую электропро — лность, чем, например, натрий. При работе с раствором гидрооксида калия обходимо принять меры предосторожности, препятствующие длительному нтакту раствора с воздухом, так как углекислый газ. содержащийся в воздухе, жет прореагировать с гидрооксидом с образованием углекислой соли.
Малые электролизные установки, как правило, имеют конструкцию ящич — то типа (монополярные), большие электролизеры имеют конструкцию типа ыьтр-пресс (биполярные).
Монополярный электролизер состоит из одной электролитической ячейки с іекіродами одной полярности, каждый из которых может состоять из несколь — элементов, включенных параллельно в электрическую цепь тока.
Биполярный электролизер имеет большое число ячеек, включенные ледовательно в электрическую цепь, причём одна сторона каждого эле* за исключением двух крайних, работает как катод, а другая — как анод. Т способ подключения позволяет упростить работу: удобнее, когда большое ч* относительно небольших электролитических ячеек соединены последовате чем когда имеется несколько громоздких ячеек, как в электролизерах яши типа. Благодаря такому способу подключения биполярные электролизеры тают при более высоком напряжении, чем монополярные. Это обстоятел приводит к уменьшению стоимости источника питания, так как при одинаї подводимой мощности источник высокого напряжения стоит дешевле, чем точник тока, обеспечивающий большое значение тока при низких напряжї Кроме того, высокое напряжение соответствует малой силе тока, что снг стоимость соединительных электрических шин.
Для предотвращения смешивания газов, получаемых при электролизе, я ку разделяют диафрагмой на две части — катодное и анодное пространс Используют диафрагмы, непроницаемые для газов, но не препятствут свободному движению ионов. Для применения в электролизерах с ВОД’ электролитом диафрагмы изготавливают из асбеста. Это дешевый матег. однако он подвержен агрессивному воздействию электролита при темп турах выше 200 °С.
Эффективность работы электролизеров с щелочным электролитом КОН у чивается, если повысить давление газа. Повышение давления приводит к ум шению размера газовых пузырьков, которые прилипают к электродам и, та образом, уменьшают эффективную площадь их поверхности. Обычно давл: в системе повышают с помощью установки дросселя в выпускном трубопро электролизера. Фирма Lurgi производит электролизеры с электролитом К которые работают при давлении 3 МПа (30 атм).
Водород, получаемый в электролитической ячейке с электролитом К содержит мелкие капли гидрооксида калия, поэтому необходимо предпрп дополнительные меры к удалению капель и осушке газа. Кроме того, при плуатации данного типа электролитической ячейки нужно обязательно ког лировать уровень электролита и его концентрацию.
Электроды должны удовлетворять следующим требованиям: обладать коррозионной стойкостью; обладать каталитической активностью; иметь большую поверхность.
В электролизерах с щелочным электролитом КОН в качестве материала тода (электрод, на котором выделяется водород) можно использовать жел Электроды из железа устойчивы к растворам щелочи, дешевы в изготовлен» проблема катализа для катода не имеет первостепенного значения. Анод об
но изготавливают из никеля, или, чаще, из железа, покрытого слоем никеля. Покрытие делают пористым для того, чтобы увеличить эффективную площадь поверхности. Недостатком электролизеров с электролитом КОН является их громоздкость.