Electrolizadores modulares de celda de membrana
Aprenda cómo se producen el cloro y el hidrógeno a partir de salmuera en un electrolizador de celda de membrana moderno y eficiente.
Los electrolizadores modulares de membrana de INEOS están a la vanguardia de la innovación y ofrecen a los operadores un método de electrólisis altamente eficiente y sostenible. Con un consumo de energía ultrabajo de 1941 kWH/te de NaOH a 6kA/m2*, y una salida líder en su clase de 52.000 MTPA de NaOH por electrolizador. A continuación, descubre cómo se construyen y funcionan los electrolizadores de INEOS.
* Valor esperado @ 385mbarg, 90°C y 32% en peso de NaOH, sujeto a la selección del recubrimiento
**Basado en 350 días de funcionamiento y 7 kA/m2
El proceso del electrolizador de membrana modular
Los electrolizadores de celda de membrana cuentan con un módulo sellado que consta de dos cámaras, separadas por una membrana de intercambio catiónico flexible, para evitar que los gases de cloro e hidrógeno se mezclen. Las dos cámaras están formadas por los conjuntos de ánodo y bandeja catódica respectivamente, y una vez conectadas a una fuente de suministro eléctrico, es donde se lleva a cabo la electrólisis.
Los conjuntos de ánodo y cátodo (electrodos) son características críticas de diseño de un electrolizador y deben fabricarse con materiales especiales para evitar la corrosión por el cloro.
El ánodo es donde se genera el cloro e históricamente se fabricaba a partir de aleaciones de grafito o platino. Los electrolizadores modernos cuentan con ánodos hechos de titanio para resistir la corrosión. El elemento catódico suele ser menos sensible a la corrosión y, a menudo, se fabrica con níquel, aunque se puede utilizar acero inoxidable.
Además, cada electrodo está recubierto para mejorar el rendimiento energético y la eficiencia del proceso de electrólisis.
- Los recubrimientos de bandejas catódicas promueven electrocatalíticamente la evolución delH2 y proporcionan resistencia al envenenamiento por impurezas y a las corrientes inversas en el apagado.
- Los recubrimientos de bandejas de ánodos son para la promoción electrocatalítica de la evolución de Cl2 y tienen un rendimiento superior de desgaste alcalino y valores más bajos de clorato de salmuera de salida
La membrana flexible en el centro de cada módulo está totalmente apoyada en un diseño de "espacio cero" para evitar el aleteo o el pellizco del material de la membrana (sección transversal de un conjunto de módulo que se detalla a continuación).
Un electrolizador modular a escala industrial, como el electrolizador INEOS BICHLOR, consta de estos módulos dispuestos eléctricamente en serie dentro de un bastidor. Por lo general, se instalan varios electrolizadores en una sala de celdas uno al lado del otro, con la cantidad diseñada para satisfacer la capacidad total deseada de la planta.
Operación
- El electrolito (salmuera a los ánodos y cáustico a los cátodos) entra a través de los tubos de alimentación, humedeciendo completamente la membrana en el centro de la celda, para un funcionamiento inherentemente más seguro:
- La corriente eléctrica comienza a fluir a través de las arañas metálicas y los electrodos de la celda de electrólisis
- Los iones de sodio (Na+) o potasio (K+) pasan a través de la membrana de intercambio iónico semipermeable
- Se forman burbujas de gas cloro en el ánodo y suben hasta la parte superior de la cámara.
Las burbujas de gas hidrógeno se forman en el cátodo y suben a la parte superior
- A continuación, los gases de cloro e hidrógeno se extraen de la parte superior de sus respectivas cámaras
La reacción general para la electrólisis de la salmuera es : 2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH