Elettrolizzatori modulari per celle a membrana
Scopri come il cloro e l'idrogeno vengono prodotti dalla salamoia in un moderno ed efficiente elettrolizzatore a celle a membrana.
Gli elettrolizzatori modulari a membrana INEOS sono all'avanguardia nell'innovazione e offrono agli operatori un metodo di elettrolisi altamente efficiente e sostenibile. Caratterizzato da un consumo energetico estremamente basso di 1941 kWH/te di NaOH a 6 kA/m2* e una potenza leader della categoria di 52.000 MTPA NaOH per elettrolizzatore. Scopri di seguito come sono costruiti e funzionano gli elettrolizzatori INEOS.
* Valore atteso @ 385mbarg, 90°C e 32wt% NaOH, soggetto alla selezione della membrana e del rivestimento
**Basato su 350 giorni di funzionamento e 7kA/m2
Il processo dell'elettrolizzatore a membrana modulare
Gli elettrolizzatori a celle a membrana sono dotati di un modulo sigillato costituito da due camere, separate da una membrana flessibile a scambio cationico, per evitare la miscelazione di cloro e idrogeno gassoso. Le due camere sono formate rispettivamente dai gruppi anodo e catodo e, una volta collegate a una rete elettrica, è dove avviene l'elettrolisi.
I gruppi anodico e catodo (elettrodi) sono caratteristiche fondamentali del design di un elettrolizzatore e devono essere realizzati con materiali speciali per prevenire la corrosione da parte del cloro.
L'anodo è il luogo in cui viene generato il cloro ed è stato storicamente prodotto in leghe di grafite o platino. I moderni elettrolizzatori sono dotati di anodi in titanio per garantire la resistenza alla corrosione. L'elemento catodico è in genere meno sensibile alla corrosione ed è spesso realizzato in nichel, sebbene sia possibile utilizzare l'acciaio inossidabile.
Inoltre, ogni elettrodo è rivestito per migliorare le prestazioni energetiche e l'efficienza del processo di elettrolisi.
- I rivestimenti catodici promuovono elettrocataliticamente l'evoluzione di H2 e forniscono resistenza all'avvelenamento da impurità e alle correnti inverse allo spegnimento.
- I rivestimenti per vasche anodiche servono alla promozione elettrocatalitica dell'evoluzione di Cl2 e hanno prestazioni superiori all'usura alcalina e valori inferiori di clorato di salamoia in uscita
La membrana flessibile al centro di ciascun modulo è completamente supportata in un design "zero-gap" per evitare lo sbattimento o lo schiacciamento del materiale della membrana (sezione trasversale di un gruppo modulo descritta di seguito).
Un elettrolizzatore modulare su scala industriale, come l'elettrolizzatore INEOS BICHLOR, è costituito da tali moduli disposti elettricamente in serie all'interno di un telaio. Tipicamente un certo numero di elettrolizzatori sono installati in una cella fianco a fianco, con la quantità progettata per soddisfare la capacità complessiva desiderata dell'impianto.
Operazione
- L'elettrolita (salamoia agli anodi e caustica ai catodi) entra attraverso i tubi di alimentazione, bagnando completamente la membrana al centro della cella, per un funzionamento intrinsecamente più sicuro:
- La corrente elettrica inizia a fluire attraverso i ragni metallici e gli elettrodi della cella di elettrolisi
- Gli ioni sodio (Na+) o potassio (K+) passano attraverso la membrana a scambio ionico semipermeabile
- Le bolle di cloro gassoso si formano all'anodo e salgono verso la parte superiore della camera.
Le bolle di idrogeno gassoso si formano al catodo e salgono verso l'alto
- I gas di cloro e idrogeno vengono quindi estratti dalla parte superiore delle rispettive camere
La reazione complessiva per l'elettrolisi della salamoia è : 2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH