2. Термодинамические параметры. Термодинамические показатели. Баланс напряжений

2) скорость электролиза – образование массы вещества за единицу времени

где q – электрохимический эквивалент, v электролиза – J тока,

если в 1 см2– v – i тока.

Баланс напряжений.

Напряжение на электрохимическом аппарате определяет расход электроэнергии при электролизе. Баланс напряжений на электрохимическом аппарате складывается из следующих составляющих:

U ЭЛ-РЕ= Еa– Еk+ ηa+ ηk, + ΔU ЭЛ-ТА+ ΔU ДИФ+ ΔU КОН+ ΔU ЭЛ,

где Еa– обратимый потенциал анода, В;

ЕК – обратимый потенциал катода, В;

ηa– поляризация анода, В;

ηk– поляризация катода, В;

ΔU ЭЛ-ТА– падение напряжения в электролите, В;

ΔU ДИФ– падения напряжения в диафрагме, В;

ΔU КОН– падение напряжения в контактах, В;

ΔU ЭЛ – падение напряжения в электродах, В.

где i – плотность катодного тока;

ρ 0 – удельное сопротивление электролита, ρ 0 повышается при вводе газа;

l – расстояние между электродами;

S – площадь сечения электролита;

J – электропроводность.

Коэффициент газонаполнения k = ρ/ρ 0.

Падение напряжения газозаполнения элемента определяется по формуле

ΔU ЭЛ-ТА = ilρ 0k.

Падение напряжения в диафрагме

ΔU ДИФ= JR ДИАФ.

Падение напряжения в контактах обычно принимают равным 5 – 10% от общего напряжения.

Падение напряжения в электродах:

Снижение напряжения на электрохимическом аппарате – оптимальное расстояние между электродами, максимальной электропроводностью.

Рис. 2

К энергетическим характеристикам относятся:

1) напряжение на электрохимическом аппарате;

2) отдача по напряжению.

3) отдача по емкости

4) отдача по энергии

5) производительность электрохимического аппарата оценивается количеством продукта на одной затраченной энергии.

Расход электрической энергии на 1 тонну произведенного продукта определяется так:

ВT – выход по току в долях единицы.

Энергетический баланс

– устанавливает соотношение между видом энергии, поступающей в электролизер, и энергией, уходящей из него, демонстрируя равенство статей прихода и расхода. Электроэнергия const тока, подводимая к электролизеру, составляет:

WЭЛ= UJt.

Общее уравнение энергетического баланса имеет следующий вид:

Wэ + ∑Q прихода = W эл.хим.р-ии + W тока + ∑Qрасх ,

где ∑Q прихода – тепловая энергия, поступающая в электролизер с электролитом и электродами за счет вторичных процессов;

W эл.хим.р-ии – энергия тока, затраченная на электрохимическую реакцию;

W тока – энергия тока, перешедшая в тепловую энергию; ∑Qрасх – тепловая энергия, уносимая электролитом, электродами, газами при испарении Н2О, излучении и конвекции.