Введення
За останні десятиліття створені сотні установок електролізу води для одержання водню і кисню, обладнаних електролізерами, які працюють як при атмосферному, так і при підвищеному тиску. В даний час тільки на електростанціях працює близько тисячі електролізерів різного типу.
Для задоволення потреб народного господарства в електролітичному водні в найближчі роки додатково буде потрібно значна кількість потужних електролізерів продуктивністю по 500 - 650 водню і дрібніших електролізерів для вироблення невеликих кількостей водню.
У багатьох країнах електролізні установки використовувалися для отримання важкої води як побічного продукту. У подальшому були розроблені більш ефективні методи її виробництва, проте побічна отримання побічної води на великих електролізних установках в ряді випадків доцільно.
1. Загальні відомості про процес електролізу води
Як відомо, при проходженні електричного струму через розчини електролітів на електродах відбувається розряд іонів і протікають пов'язані з цим хімічні реакції. Протікання процесу електролізу визначається переносом електричного струму в рідині та умовами розряду присутніх у розчині іонів електроліту.
Процес електролізу води з отриманням водню і кисню описується таким сумарним рівнянням:
Чисту воду не можна безпосередньо піддавати електролізу, так як її електропровідність дуже мала. Питома електропровідність водопровідної води близька до * дуже чистою дистильованої води близько 4 *. Тому при електролізі застосовують водні розчини електролітів - кислот, лугів, солей.
Змінюючи склад, концентрацію і температуру електроліту і підбираючи умови, що визначають величину перенапруги, можна змінювати протікання електродних процесів у бажаному напрямку.
У промислових процесах електролізу води в даний час застосовуються тільки лужні електроліти - їдке калі і їдкий Нартов. Якщо в якості електролітів використовуються технічний лугу, в їх розчинах присутні домішки іонів і т.д. Можливо також присутність в електроліті невеликих кількостей заліза та інших забруднень.
При тривалій експлуатації установок електролізу води в розчині електроліту накопичуються сторонні іони, що вносяться з домішками, що містяться в живильній воді. Якщо яка-небудь домішка, наприклад іони, постійно надходить в розчин електроліту, то при достатній тривалості процесу електролізу досягається гранична концентрація цієї домішки, яка визначається з рівності її приходу і витрати в електролізері за одиницю часу.
При харчуванні електролізера дистильованою водою зміст простих іонів в електроліті зазвичай дуже невелике і в сумі не перевищує 1 - 5 г / л, виключаючи карбонати, вміст яких в 1 л розчину електроліту може досягати десятків грамів. У електролізерах з відкритим дзеркалом електроліту, дотичними з повітрям, концентрація карбонатів може бути ще більше. Для електролізерів деяких конструкцій електроліт готують у герметичних баках з азотною подушкою, що запобігає забрудненню його карбонатами.
При електролізі води на катоді виділяється водень, аноді - кисень. Залежно від умов ведення катодного процесу можливі два механізми його протіканн...
