Modulaire membraancelelektrolysers
Leer hoe chloor en waterstof worden geproduceerd uit pekel in een moderne en efficiënte membraancelelektrolyser.
De modulaire membraanelektrolysers van INEOS lopen voorop op het gebied van innovatie en bieden operators een zeer efficiënte en duurzame elektrolysemethode. Met een ultralaag stroomverbruik van 1941 kWH/te NaOH bij 6 kA/m2* en een toonaangevend vermogen van 52.000 MTPA NaOH per elektrolyser. Lees hieronder hoe INEOS-elektrolysers zijn gebouwd en werken.
* Verwachte waarde @ 385mbarg, 90°C en 32wt% NaOH, afhankelijk van de coatingkeuze
**Gebaseerd op 350 dagen werking en 7 kA/m2
Het modulaire membraanelektrolyserproces
Membraancelelektrolysers zijn voorzien van een gesloten module die bestaat uit twee kamers, gescheiden door een flexibel kationenuitwisselingsmembraan, om te voorkomen dat chloor en waterstofgassen zich vermengen. De twee kamers worden gevormd door respectievelijk de anode- en kathodepanassemblages en eenmaal aangesloten op een elektriciteitsvoorziening, vindt de elektrolyse plaats.
De anode- en kathodeassemblages (elektroden) zijn cruciale ontwerpkenmerken van een elektrolyser en moeten worden vervaardigd van speciale materialen om corrosie door het chloor te voorkomen.
De anode is waar het chloor wordt gegenereerd en werd van oudsher vervaardigd uit grafiet- of platinalegeringen. Moderne elektrolysers zijn voorzien van anodes gemaakt van titanium voor corrosiebestendigheid. Het kathode-element is doorgaans minder gevoelig voor corrosie en wordt vaak gemaakt van nikkel, hoewel roestvrij staal kan worden gebruikt.
Bovendien is elke elektrode gecoat om de stroomprestaties en efficiëntie van het elektrolyseproces te verbeteren.
- Kathodepancoatings bevorderen elektrokatalytisch de H2-evolutie en bieden weerstand tegen onzuiverheden, vergiftiging en omgekeerde stromen bij stilstand.
- Anodepancoatings zijn bedoeld voor de elektrokatalytische bevordering van de Cl2-evolutie en hebben superieure alkalislijtageprestaties en lagere uitgangspekelchloraatwaarden
Het flexibele membraan in het midden van elke module wordt volledig ondersteund in een 'zero-gap'-ontwerp om flapperen of beknellen van het membraanmateriaal te voorkomen (doorsnede van een module-assemblage die hieronder wordt beschreven).
Een modulaire elektrolyser op industriële schaal, zoals de INEOS BICHLOR Electrolyser, bestaat uit dergelijke modules die elektrisch in serie zijn gerangschikt binnen een frame. Doorgaans worden een aantal elektrolysers naast elkaar in een celruimte geïnstalleerd, waarbij de hoeveelheid is ontworpen om te voldoen aan de totale gewenste capaciteit van de installatie.
Operatie
- Elektrolyt (pekel naar de anoden en bijtend naar de kathoden) komt binnen via toevoerbuizen en bevochtigt het membraan in het midden van de cel volledig, voor een inherent veiligere werking:
- Elektrische stroom begint door de metalen spinnen en elektroden van de elektrolysecel te stromen
- Natriumionen (Na+) of kaliumionen (K+) passeren het semi-permeabele ionenuitwisselingsmembraan
- Chloorgasbellen vormen zich bij de anode en stijgen naar de bovenkant van de kamer.
Waterstofgasbellen vormen zich aan de kathode en stijgen naar de top
- Chloor- en waterstofgassen worden vervolgens uit de bovenkant van hun respectievelijke kamers geëxtraheerd
De totale reactie voor de elektrolyse van pekel is : 2NaCl + 2H2O → Cl2 + H2 + 2NaOH