De kern van het elektrolyseproces (chloor-alkaliDe elektrochemische reactie (DC) wordt aangedreven door gelijkstroom (DC) (een endotherme reactie). De belangrijkste grondstof is een waterige oplossing van natriumchloride (NaCl). Onder invloed van gelijkstroom produceert deze reactie drie hoofdproducten: chloor (Cl₂), waterstof (H₂) en natriumhydroxide (NaOH, beter bekend als bijtende soda). De kernreactieformules zijn als volgt:
Anode: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
Kathode: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻
Totale reactie: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (onder energierijke omstandigheden)
Sinds het ontstaan van de chloor-alkali-industrie heeft de procestechnologie drie belangrijke ontwikkelingen doorgemaakt: de kwikmethode, de diafragmamethode en de ionenwisselingsmembraanmethode. Hieronder volgt een gedetailleerde vergelijking van deze drie processen.
| Procestype | Ionenuitwisselingsmembraanproces | Diafragmaproces | Kwikproces |
| Belangrijkste kenmerken | Een geperfluoreerd ionenwisselingsmembraan scheidt de anode en de kathode, waardoor alleen Na⁺ kan passeren en een nauwkeurige productscheiding wordt bereikt. | Asbest/gemodificeerd membraan gebruikt; pekel en natriumhydroxide mengen zich gedeeltelijk, beperkte scheidingsefficiëntie | Kwik fungeert als kathode om een natriumamalgaam-tussenproduct te vormen, dat vervolgens wordt gehydrolyseerd tot natriumhydroxide. |
| Productzuiverheid | Natronloog 32–35%, hoge zuiverheid | Natriumhydroxide (10-12%), relatief lage zuiverheid, vereist raffinage. | Natronloog 50%, extreem hoge zuiverheid, laag zoutgehalte |
| Energieverbruik (per ton natriumhydroxide) | 2.100–2.300 kWh | 2400–2600 kWh | 2.500–2.800 kWh |
| milieu-impact | Kwikvrij en asbestvrij, schoon en milieuvriendelijk. | Bevat asbest en veroorzaakt milieuvervuiling. | Ernstige kwikvervuiling |
| Huidige status | De gangbare technologie (goed voor >88%) is ontwikkeld door de vierde generatie. | Sommige oude faciliteiten zullen tegen 2025 worden uitgefaseerd. | Wereldwijd verboden |
De toepassing van ionenwisselingsmembranen in de chloor-alkali-industrie is een revolutie. Het lost de vervuilingsproblemen van het kwikproces op en overwint de beperkingen van het diafragmaproces op het gebied van zuiverheid en energieverbruik. Het biedt tal van voordelen, waaronder milieuvriendelijkheid, energiebesparing en een hoog rendement, waardoor het momenteel de meest geavanceerde technologie voor de productie van natriumhydroxide ter wereld is. We zullen een gedetailleerde introductie geven van het procesverloop van ionenwisselingsmembranen.
De elektrolyse-eenheid is het "hart" van het gehele chloor-alkaliproces. Onder invloed van gelijkstroom ondergaat gezuiverd pekelwater elektronenoverdracht en ionenscheiding, waarbij chloor, waterstof en natriumhydroxide ontstaan.
Structuur van de elektrolyzer: De elektrolyzer is opgebouwd uit een plaat-en-frameconstructie en bestaat uit drie onderdelen: de eenheidscellen, het ionenwisselingsmembraan en de elektrodeplaten. Hydraulische klemming zorgt voor een uitstekende afdichting en een lage contactweerstand.
Kenmerken van het ionenwisselingsmembraan: Een composietmembraan van perfluorcarbonzuur/sulfonzuur (Rf-SO3H/Rf-COOH). De anodezijde heeft een sulfonzuurlaag (lage weerstand) en de kathodezijde een carbonzuurlaag (blokkeert OH⁻, zeer selectief voor Na⁺). Hoogwaardige ionenwisselingsmembranen kunnen een stroomrendement tot 96,5% bereiken.
Elektrodematerialen: De keuze van de elektrode heeft een directe invloed op de efficiëntie van de elektrolyse en het energieverbruik. Momenteel wordt voor de anode een DSA-elektrode gebruikt (op titanium gebaseerde RuO₂-IrO₂-gecoate elektrode); voor de kathode wordt een op nikkel (Ni) gebaseerde Pt- of Raney-nikkel-gecoate elektrode gebruikt, ter vervanging van traditionele grafietelektroden, wat het energieverbruik aanzienlijk verlaagt.
Bedrijfsparameters:
| Celtemperatuur | 85–90 °C |
| Celspanning | 2,8–3,2 V per cel; de totale spanning varieert met het aantal |
| van eenheden | |
| Stroomdichtheid | 3–5 kA/m²; tot 6 kA/m² haalbaar met cellen van de 4e generatie |
| pH van de anoliet | 2,5–3 (om de vorming van hypochloorzuur te voorkomen) |
| Drukverschil (kathode versus anode) | De kathodedruk is circa 2 kPa hoger dan de anodedruk, om te voorkomen dat chloorgas in het waterstofsysteem terechtkomt. |
Tegenwoordig is ionenuitwisselingsmembraantechnologie het gangbare proces in de wereldwijde chloor-alkali-industrie. In de toekomst zal de chloor-alkali-industrie zich ontwikkelen richting een groene, koolstofarme, circulaire economie en hoogwaardige productie.
Veelgestelde vragen:
1. Wie zijn wij?
Wij zijn gevestigd in Anhui, China, en bestaan sinds 2011. We verkopen aan Zuidoost-Azië, Noord-Amerika, Oost-Europa en Zuid-Azië.
2. Kunt u het nominale vermogen of de spanning aanpassen?
Ja, het aanpassen van producten is toegestaan.
3. Kan uw bedrijf een compleet systeem leveren (brandstofcel, waterstofproductie, waterstofopslag, waterstofleveringssysteem)?
Ja, we kunnen de benodigde accessoires leveren.