Modulare Membranzellen-Elektrolyseure

Die modularen Membranelektrolyseure von INEOS stehen an der Spitze der Innovation und bieten den Betreibern eine hocheffiziente und nachhaltige Methode der Elektrolyse. Mit einem extrem niedrigen Stromverbrauch von 1941 kWH/te NaOH bei 6 kA/m²* und einer klassenführenden Leistung von 52.000 MTPA NaOH pro Elektrolyseur. Im Folgenden erfahren Sie, wie INEOS-Elektrolyseure konstruiert sind und funktionieren.

* Erwarteter Wert @ 385 mbarg, 90 °C und 32 Gew.-% NaOH, abhängig von der Auswahl der Membran und der Beschichtung
**Basierend auf 350 Betriebstagen und 7 kA/m²

Das modulare Membranelektrolyseur-Verfahren

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

Die Anoden- und Kathodenbaugruppen (Elektroden) sind wichtige 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 wurde in der Vergangenheit aus Graphit- oder Platinlegierungen hergestellt. Moderne Elektrolyseure verfügen über Anoden aus Titan, um die Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Das Kathodenelement ist in der Regel weniger korrosionsempfindlich und wird häufig aus Nickel hergestellt, obwohl Edelstahl verwendet werden kann.

Darüber hinaus ist jede Elektrode beschichtet, um die Energieeffizienz und den Wirkungsgrad des Elektrolyseprozesses zu verbessern.

• Kathodenpfannenbeschichtungen fördern elektrokatalytisch die H₂ -Entwicklung und bieten Beständigkeit gegen Verunreinigungen, Vergiftungen und Rückströme beim Abschalten.
• Anodenpfannenbeschichtungen dienen der elektrokatalytischen Förderung der Cl_2-Evolution und weisen eine überlegene alkalische Verschleißleistung und niedrigere Austrittswerte für Solechlorat auf

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

Ein modularer Elektrolyseur im industriellen Maßstab, wie z. B. der INEOS BICHLOR Elektrolyseur, besteht aus solchen Modulen, die elektrisch in Reihe innerhalb eines Rahmens angeordnet sind. In der Regel werden in einem Zellenraum mehrere Elektrolyseure nebeneinander installiert, wobei die Anzahl so ausgelegt ist, dass sie der gewünschten Gesamtkapazität der Anlage entspricht.

Operation

• Der Elektrolyt (Sole zu den Anoden und Lauge zu den Kathoden) tritt durch die Zuleitungen 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 Ionenaustauschermembran

• An der Anode bilden sich Chlorgasblasen, die an der Oberseite der Kammer aufsteigen.
  Wasserstoffgasblasen bilden sich an der Kathode und steigen nach oben

• Chlor- und Wasserstoffgase werden dann aus dem oberen Teil ihrer jeweiligen Kammern extrahiert

Die Gesamtreaktion für die Elektrolyse von Sole ist: 2NaCl + 2H₂O → Cl₂ + H₂ + 2NaOH