電解槽の分類

電解質のさまざまな分類によると
水溶液電解装置
水溶液電解装置は隔膜電解装置と無隔膜電解装置の2種類に分けられます。 隔膜電解槽は、等方性膜 (アスベストウール)、イオン膜、固体電解質膜 (Al2O3 など) に分類できます。 無隔膜電解槽は水銀電解槽と酸化電解槽に分けられます。
使用する電解質が異なると、電解槽の構造も異なります。
水溶液電解装置には隔膜式と非隔膜式の2種類があります。 一般的には隔膜電解槽が使用されます。 隔膜のない電解槽は、塩素酸塩の製造と、塩素と苛性ソーダの水銀の製造に使用されます。 単位体積あたりの電極表面積をできるだけ大きくすることで、電解槽の生産強度を向上させることができます。 したがって、最新の隔膜電解槽の電極はほとんど直立しています。 電解槽は、内部コンポーネントの材質、構造、設置などの違いにより、異なる性能と特性を示します[1]。
溶融塩電解装置
主に低融点金属の製造に使用されます。 高温で動作するという特徴があるため、湿気の侵入を防ぎ、陰極での水素イオンの還元を避ける必要があります。 例えば、金属ナトリウムを製造する場合、ナトリウムイオンの陰極還元電位は非常にマイナスであるため、還元は非常に困難です。 カソードでの水素の析出を避けるために、水素イオンを含まない無水溶融塩または溶融水酸化物を使用する必要があります。 このため、電気分解プロセスは高温で実行する必要があります。 例えば、溶融した水酸化ナトリウムを電気分解する場合は310度になります。 塩化ナトリウムを含んで混合電解質となると、電解温度は約650度になります。
電解槽の高温は、電極間隔を変更し、オーム電圧降下によって消費される電気エネルギーを熱エネルギーに変換することによって実現できます。 溶融水酸化ナトリウムを電気分解する場合、タンク本体は鉄製またはニッケル製とすることができます。 塩化物を含む溶融電解質の電気分解では、必然的に原料に少量の水分が混入することが多く、これにより陽極で湿った塩素ガスが発生し、電解槽に強い腐食作用を及ぼします。 そのため、溶融塩化物を電気分解する電解槽にはセラミックやリン酸塩材料が一般的に使用されており、塩素ガスの影響を受けない部分には鉄が使用できます。 溶融塩電解槽内の正極生成物と負極生成物も適切に分離する必要があり、正極生成物である金属ナトリウムが電解液の表面に長時間浮遊し、さらにはそれを防ぐために、できるだけ早く槽の外に導出する必要があります。アノード生成物または空気中の酸素と相互作用します。 。
非水溶液電解装置
非水溶液電解装置は、有機製品の製造や有機物の電気分解の際にさまざまな複雑な化学反応を伴うことが多いため、用途が限定されており、工業化されたものはほとんどありません。 一般的に使用される有機電解質は、導電率が低く、反応速度も遅いです。 したがって、より低い電流密度を使用し、極間隔を最小限に抑える必要があります。 固定床や流動床を用いた電極構造は電極表面積が大きくなり、電解槽の生産能力を向上させることができます。
電極の接続方法による分類
電解槽は電極の接続方法により、単極型電解槽と双極型電解槽の2種類に分けられます。 単極電解槽では、同じ極性の電極が直流電源に並列に接続されており、電極の両側の極性は同じ、つまり同時に陽極または陰極になります。 バイポーラ電解槽の両端の電極は直流電源の正極と負極に接続され、陽極または陰極になります。 直列に接続された電極を介して電解槽に電流が流れる場合、中央の各電極の一方の側が陽極、もう一方の側が陰極となるため、双極性となります。 総電極面積が同じ場合、双極型電解槽の電流は小さく、電圧は高く、必要な直流電源への投資は単極型電解槽よりも少なくて済みます。 多極タイプは一般的にフィルタープレスの構造を採用しており、比較的コンパクトです。 ただし、漏電やショートが発生しやすく、ユニポーラ型に比べてタンクの構造や運転管理が複雑になります。 単極電解槽の断面は一般的に長方形または正方形です。 円筒形は大きな面積を占め、スペース利用率が低く、めったに使用されません。