Kaj je diafragmska elektroliza?

Membranska elektroliza se nanaša na nastavitev diafragme med anodo in katodo za ločevanje produktov katode in anode. Separator je porozna prepustna plast, ki ne ovira migracije ionov in prehoda toka ter poskrbi, da tečejo do katode z določeno hitrostjo, lahko pa prepreči difuzijo OH- na anodo in prepreči mehansko mešanje med katodni in anodni izdelki.

Trenutno se v industriji pogosteje uporabljajo elektrolizerji z navpično membrano. Anoda je iz grafita ali kovine, katoda pa iz bodeče žice ali perforirane železne plošče. Po vnosu enosmernega toka za elektrolizo del kloridnih ionov v raztopini slanice izgubi elektrone na anodi, da ustvari plin klor in uide. Preostali natrijevi ioni v anodni raztopini migrirajo na katodo skupaj z raztopino in tečejo v elektrolit katode, kjer vodikovi ioni pridobijo elektrone na katodi, da ustvarijo vodik in uidejo iz katodne komore elektrolizne celice. Zaradi neprekinjenega odvajanja vodikovih ionov se sprošča vodikov plin, ki dodatno pospešuje ionizacijo vode. Preostali hidroksidni ioni in natrijevi ioni v raztopini tvorijo alkalno raztopino, ki se nenehno odvaja iz elektrolitske celice skupaj z neelektrolizirano raztopino natrijevega klorida. Sveža slanica se nenehno dopolnjuje in proizvaja v anodnem predelu elektrolizerja.

Ker se tehnologija membranske elektrolize pogosto uporablja v kloralkalni industriji, je kot primer za ponazoritev njenega načela vzet najnovejši postopek izdelave alkalij, metoda elektrolize z ionsko izmenjevalno membrano. Kationska izmenjevalna membrana se uporablja za ločevanje katodnih in anodnih komor elektrolitske celice, da se tvori dvokomorna elektrolitska celica. V anodno komoro se vnese nasičena raztopina NaCl, v katodno komoro pa destilirana voda. Pod delovanjem zunanjega enosmernega električnega polja anoda proizvaja plin klor, katoda pa vodik. Ker je fiksna skupina (R-SO-3-) kationske izmenjevalne membrane negativno nabita, privlači nasprotne naboje Na plus ionov v raztopini in posledično lahko samo Na plus ioni prehajajo skozi , medtem ko se Cl- ioni odbijajo, tako da se Na plus ioni premaknejo v katodni prostor in se združijo z OH-, da ustvarijo NaOH. Glavna reakcija elektrode je:

V anodnem predelu:

NaCl==Na plus plus Cl - (1)

2Cl==Cl2 plus 2e (2)

V katodnem predelu:

H2O==H plus plus OH - (3)

2H plus plus 2e ==H2 (4)

Na plus plus OH-==NaOH (5)

Zgoraj je navedeno načelo uporabe ionske izmenjevalne membrane za elektrolizo slane vode za proizvodnjo alkalij.

Elektrodne reakcije so na splošno redukcijske reakcije, ki potekajo na katodi v katodnem prostoru, oksidacijske reakcije, kot je sproščanje Cl2, pa potekajo na anodi v anodnem prostoru.