Modular Membrane Cell Electrolysers

Membranzellen-Elektrolyseure verfügen über ein abgedichtetes Modul, das aus zwei Kammern besteht, die durch eine flexible Kationenaustauschmembran getrennt sind, um zu verhindern, dass sich Chlor- und Wasserstoffgase vermischen. Die beiden Kammern werden von den Anoden- bzw. Kathodenpan-Baugruppen gebildet, und sobald sie an eine Stromversorgung angeschlossen sind, findet die Elektrolyse statt.

Die Anoden- und Kathodenbaugruppen (Elektroden) sind kritische Konstruktionsmerkmale eines Elektrolyseurs und müssen aus speziellen Materialien hergestellt werden, um Korrosion durch das Chlor zu verhindern.

Die Anode ist der Ort, an dem das Chlor erzeugt wird und historisch aus Graphit- oder Platinlegierungen hergestellt wurde. Moderne Elektrolyseure verfügen über Anoden aus Titan für Korrosionsbeständigkeit. Das Kathodenelement ist typischerweise weniger korrosionsempfindlich und wird oft aus Nickel hergestellt, obwohl Edelstahl verwendet werden kann.

Zusätzlich ist jede Elektrode beschichtet, um die Leistungsfähigkeit und Effizienz des Elektrolyseprozesses zu verbessern.

• Kathodenpannenbeschichtungen fördern elektrokatalytisch die H2-Evolution und bieten Widerstand gegen Verunreinigungen und Rückströme beim Abschalten_.
• Anodenpfannenbeschichtungen dienen der elektrokatalytischen Förderung der_{Cl2-Evolution} und haben eine überlegene Alkaliverschleißleistung und niedrigere Austrittssalzchloratwerte

Die flexible Membran in der Mitte jedes Moduls wird vollständig in einem "Zero-Gap"-Design unterstützt, um ein Flattern oder Einklemmen des Membranmaterials (Querschnitt einer Modulbaugruppe siehe unten) zu verhindern.

Ein modularer Elektrolyseur im industriellen Maßstab, wie der INEOS BICHLOR-Elektrolyseur, besteht aus solchen Modulen, die innerhalb eines Rahmens elektrisch in Reihe angeordnet sind. Typischerweise werden in einem Zellraum eine Reihe von Elektrolyseuren nebeneinander installiert, wobei die Menge so ausgelegt ist, dass sie die gewünschte Gesamtkapazität der Anlage erfüllt.

Operation

• Elektrolyt (Sole zu den Anoden und Lauge zu den Kathoden) tritt durch Zufuhrrohre ein und benetzt die Membran in der Mitte der Zelle vollständig, um einen von Natur aus sichereren Betrieb zu gewährleisten:

• Elektrischer Strom beginnt durch die Metallspinnen und Elektroden der Elektrolysezelle zu fließen

• Natrium- (Na+) oder Kalium(K⁺)-Ionen passieren die semipermeable Ionenaustauschmembran

• An der Anode bilden sich Chlorgasblasen und steigen an die Spitze der Kammer.
  An der Kathode bilden sich Wasserstoffgasblasen und steigen nach oben auf

• Chlor- und Wasserstoffgase werden dann aus der Oberseite ihrer jeweiligen Kammern extrahiert.

Die Gesamtreaktion für die Elektrolyse von Sole ist: 2NaCl + 2H 2 O → Cl2 + H₂ +_2NaOH