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電解槽由槽體,、陽極和陰極組成,，多數(shù)用隔膜將陽極室和陰極室隔開。按電解液的不同分為水溶液電解槽,、熔融鹽電解槽和非水溶液電解槽三類,。當(dāng)直流電通過電解槽時(shí)，在陽極與溶液界面處發(fā)生氧化反應(yīng),，在陰極與溶液界面處發(fā)生還原反應(yīng),，以制取所需產(chǎn)品。對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),，合理選擇電極和隔膜材料,，是提高電流效率、降低槽電壓,、節(jié)省能耗的關(guān)鍵,。
電解槽主體結(jié)構(gòu)介紹：
1、陽極
陽極和陰極的作用不同,，對材質(zhì)要求也各異,。
分可溶性和不可溶性兩類。在精煉銅用的電解槽中,，陽極材料為可溶性的待精煉的粗銅,。它在電解過程中溶入溶液，以補(bǔ)充在陰極上從溶液中析出的銅,。在電解水溶液（如食鹽水溶液）用的電解槽中,，陽極為不溶性的，它們在電解過程基本不發(fā)生變化,，但對在電極表面上所進(jìn)行的陽極反應(yīng)常具有催化作用,。在化學(xué)工業(yè)中,，大多采用不溶性陽極。
陽極材料除需滿足一般電極材料的基本需求（如導(dǎo)電性,、催化活性強(qiáng)度,、加工、來源,、價(jià)格）外,，還需能在強(qiáng)陽極極化和較高溫度的陽極液中不溶解、不鈍化,，具有很高的穩(wěn)定性,。長期以來，石墨是使用*泛的陽極材料,。但石墨多孔,，機(jī)械強(qiáng)度差，且容易氧化成二氧化碳,，在電解過程中不斷地被腐蝕剝落,，使電極間距逐漸增大，槽電壓升高,。用于電解食鹽水溶液時(shí),，石墨電極上的析氯過電位也較高。
60年代H.比爾提出的在鈦基上涂覆氧化釕,、氧化鈦而形成的金屬氧化物電極是陽極材料的一個(gè)重大革新,。二氧化釕對某些陽極反應(yīng)如析氯、析氧具有很好的催化活性,，能在高電流密度下工作而槽電壓比較低,。突出特點(diǎn)是具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，工作壽命比石墨陽極長得多,。例如在氯堿生產(chǎn)用的隔膜電解槽中,，其壽命可達(dá)10年以上。由于它不易腐蝕,，尺寸穩(wěn)定,，被稱為形穩(wěn)性陽極。為適應(yīng)不同要求和用途,，可在涂層中添加其他組分,，如加入錫、銥可提高氧的過電位,，改善陽極的選擇性,，又如加入鉑可提高電極的穩(wěn)定性等。目前,，貴金屬涂層的金屬陽極在化學(xué)工業(yè)中已得到普遍推廣,。
在熔融鹽電解槽中,，因電解溫度比水溶液電解槽中高得多，對陽極材料要求更嚴(yán),，電解熔融氫氧化鈉,，一般可用鋼鐵,、鎳及其合金,。電解熔融氯化物，只能用石墨,。
2,、陰極
以金屬或合金作為陰極時(shí)，由于在比較負(fù)的電位下工作,往往可以起到陰極保護(hù)作用,，腐蝕性小,所以陰極材料比較容易選擇,。在水溶液電解槽中，陰極一般產(chǎn)生析氫反應(yīng),，過電位較高,。因此陰極材料的主要改進(jìn)方向是降低析氫過電位。除用硫酸作為電解液時(shí)必須采用鉛或石墨作陰極外,，低碳鋼是常用的陰極材料,。為降低電耗，目前采用各種方法制備高比表面積,，并具有催化活性的陰極,，如多孔鎳鍍層陰極。
為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,，也可采用特殊的陰極材料,，如在水銀法電解食鹽水溶液制取燒堿的汞陰極中，利用汞析氫過電位高的特點(diǎn),，使鈉離子放電,，生成鈉汞齊，然后在專用的設(shè)備中,，用水分解鈉汞齊制取高純度,、高濃度堿液。另外,，為了節(jié)約電能也可采用耗氧陰極,，使氧在陰極還原，以代替析氫反應(yīng),，按理論計(jì)算可降低槽電壓1.23V,。
3、隔膜
為防止陰,、陽兩極產(chǎn)物混合,，避免可能發(fā)生的有害反應(yīng),，在電解槽中，基本上都用隔膜將陰,、陽極室隔開,。隔膜需有一定的孔隙率，能使離子通過,，而不使分子或氣泡通過,，當(dāng)有電流流過時(shí)，隔膜的歐姆電壓降要低,。這些性能要求在使用過程中基本不變,，并且要求在陰、陽極室電解液的作用下,，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度,。電解水時(shí)，陰,、陽極室的電解液相同,，電解槽的隔膜只需將陰、陽極室隔開,，以保證氫,、氧純度，并防止氫氧混合發(fā)生爆炸,。更多見的比較復(fù)雜的情況是電解槽中陰,、陽極室的電解液組成不同。這時(shí)隔膜還需要阻止陰,、陽極室電解液中電解產(chǎn)物的相互擴(kuò)散和作用,，如氯堿生產(chǎn)中隔膜法電解槽中的隔膜，可以增大陰極室氫氧離子向陽極室擴(kuò)散和遷移的阻力,。
隔膜由惰性材料制作,，如氯堿工業(yè)中長期使用的石棉隔膜。但石棉隔膜性能不穩(wěn)定,，當(dāng)鹽水中含有鈣,、鎂雜質(zhì)時(shí)，容易在隔膜中生成氫氧化物沉淀,，降低透過率,；在比較高的溫度和在電解液作用下，還會發(fā)生膨脹,、松脫,。為此可以在石棉中加入樹脂作為增強(qiáng)材料，或以樹脂為主體做成微孔隔膜,，在穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度方面都有很大改進(jìn),。近年來氯堿生產(chǎn)開發(fā)的陽離子交換膜是新型的隔膜材料,。它具有對離子透過的選擇性，可使氯離子基本上不進(jìn)入陰極室,，從而可以制得氯化鈉含量低的堿液,。
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