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Il nucleo del processo di elettrolisi (cloro-alcaliLa reazione elettrochimica (FEC) è una reazione elettrochimica guidata da corrente continua (CC) (una reazione endotermica). La sua materia prima principale è una soluzione acquosa di cloruro di sodio (NaCl). Sotto l'azione della corrente continua, produce tre prodotti principali: cloro (Cl₂), idrogeno (H₂) e idrossido di sodio (NaOH, comunemente noto come soda caustica). Le formule di reazione principali sono le seguenti:
Anodo: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
Catodo: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻
Reazione complessiva: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (in condizioni energizzate)
Dalla nascita dell'industria cloro-alcali, la tecnologia di processo ha subito tre principali evoluzioni: il metodo al mercurio, il metodo a diaframma e il metodo a membrana a scambio ionico. Di seguito viene fornito un confronto dettagliato di questi tre processi.
| Tipo di processo | Processo a membrana a scambio ionico | Processo diaframma | Processo al mercurio |
| Caratteristiche principali | La membrana a scambio ionico perfluorurata separa l'anodo dal catodo, consentendo il passaggio solo degli ioni Na⁺ e ottenendo una precisa separazione del prodotto. | Diaframma in amianto/modificato utilizzato; salamoia e soda caustica si mescolano parzialmente, efficienza di separazione limitata | Il mercurio funge da catodo per formare un intermedio di amalgama di sodio, che viene poi idrolizzato per produrre soda caustica. |
| Purezza del prodotto | Soda caustica 32–35%, elevata purezza | Soda caustica al 10-12%, purezza relativamente bassa, richiede raffinazione | Soda caustica al 50%, purezza estremamente elevata, basso contenuto di sale |
| Consumo energetico (per tonnellata di soda caustica) | 2.100–2.300 kWh | 2.400–2.600 kWh | 2.500–2.800 kWh |
| Impatto ambientale | Senza mercurio e senza amianto, pulito ed ecologico. | Contiene amianto e causa inquinamento ambientale. | Grave inquinamento da mercurio |
| Stato attuale | Tecnologia di quarta generazione, diffusa (che rappresenta oltre l'88%), sviluppata | Alcune vecchie strutture saranno gradualmente dismesse entro il 2025. | Vietato a livello globale |
L'applicazione delle membrane a scambio ionico nell'industria cloro-alcali rappresenta una rivoluzione, risolvendo i problemi di inquinamento del processo al mercurio e superando i limiti di purezza e consumo energetico del processo a diaframma. Vanta molteplici vantaggi, tra cui il rispetto dell'ambiente, il risparmio energetico e l'elevata efficienza, che la rendono la tecnologia di produzione di soda caustica più avanzata al mondo. Forniremo un'introduzione dettagliata al flusso di processo delle membrane a scambio ionico.
L'unità di elettrolisi è il "cuore" dell'intero processo cloro-alcali. Sotto l'azione della corrente continua, la salamoia raffinata completa il trasferimento di elettroni e la separazione degli ioni, generando cloro, idrogeno e soda caustica.
Struttura dell'elettrolizzatore: basato su una struttura a piastre e telaio, è composto da tre parti: celle unitarie, membrana a scambio ionico e piastre degli elettrodi. Il bloccaggio idraulico garantisce un'eccellente tenuta e una bassa resistenza di contatto.
Caratteristiche della membrana a scambio ionico: una membrana composita di acido perfluorocarbossilico/acido solfonico (Rf-SO3H/Rf-COOH). Il lato anodico presenta uno strato di acido solfonico (a bassa resistenza), mentre il lato catodico presenta uno strato di acido carbossilico (che blocca gli ioni OH⁻ ed è altamente selettivo per gli ioni Na⁺). Le membrane a scambio ionico di alta qualità possono raggiungere un'efficienza di corrente fino al 96,5%.
Materiali degli elettrodi: La scelta dell'elettrodo influisce direttamente sull'efficienza dell'elettrolisi e sul consumo energetico. Attualmente, l'anodo utilizza un elettrodo DSA (rivestito con RuO₂-IrO₂ a base di titanio); il catodo utilizza un elettrodo rivestito con Pt a base di nichel (Ni) o nichel Raney, in sostituzione dei tradizionali elettrodi di grafite e riducendo significativamente il consumo energetico.
Parametri operativi:
| Temperatura della cella | 85–90°C |
| Tensione della cella | 2,8–3,2 V per unità di cella; la tensione totale varia con il numero |
| di unità | |
| Densità di corrente | 3–5 kA/m²; fino a 6 kA/m² raggiungibili con celle di quarta generazione |
| pH dell'anolita | 2,5–3 (per prevenire la formazione di acido ipocloroso) |
| Differenziale di pressione (catodo vs. anodo) | Il catodo ha una pressione di circa 2 kPa superiore a quella dell'anodo, per impedire al cloro gassoso di passare nel sistema dell'idrogeno. |
Oggi, la tecnologia a membrana a scambio ionico è diventata il processo principale nell'industria cloro-alcali globale. In futuro, l'industria cloro-alcali si orienterà verso un'economia verde, a basse emissioni di carbonio, circolare e con uno sviluppo di alta gamma.
Domande frequenti:
1. Chi siamo?
La nostra sede si trova ad Anhui, in Cina, e operiamo dal 2011. Vendiamo nel Sud-est asiatico, in Nord America, nell'Europa orientale e nell'Asia meridionale.
2. È possibile personalizzare la potenza o la tensione nominale?
Sì, la personalizzazione dei prodotti è consentita.
3. La vostra azienda è in grado di fornire un sistema completo (celle a combustibile, produzione di idrogeno, stoccaggio di idrogeno, sistema di fornitura di idrogeno)?
Sì, possiamo fornire gli accessori necessari.
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