وضعیت توسعه الکترولیزها

فاصله بین کاتد و آند یکی از عوامل مهم موثر بر ولتاژ سلول است. با افزایش فاصله قطب ها، افت ولتاژ اهمی در مخزن افزایش می یابد و ولتاژ مخزن افزایش می یابد. به خصوص هنگام کار با جریان بالا، این افت ولتاژ جدی تر است. الکترولیزهای مدرن اقدامات مختلفی را برای کاهش فاصله قطب ها اتخاذ می کنند، مانند استفاده از آندهای منتشر شده و جداکننده های اصلاح شده برای ایجاد ساختارهای سلول الکترولیتی با فاصله قطب صفر. زمان ماندن الکترولیت در سلول الکترولیتی نه تنها بر ظرفیت تولید تجهیزات تأثیر می گذارد، بلکه در برخی موارد بر راندمان جریان فرآیند الکترولیز نیز تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در تولید کلرات سدیم توسط الکترولیز، محصول میانی اسید هیپوکلروس (HClO) و اسید هیپوکلروس هستند. واکنش شیمیایی بین یون‌های کلرات (ClO3) بسیار کند است. اگر برای مدت طولانی در سلول الکترولیتی باقی بماند، نه تنها میزان استفاده از سلول الکترولیتی را کاهش می دهد، بلکه یون های هیپوکلریت روی سطح آند اکسید شده یا در سطح کاتد کاهش می یابد و بازده جریان را کاهش می دهد. . بنابراین، طراحی های مدرن الکترولیز در تلاش برای کاهش حجم و اجازه جریان سریع الکترولیت در طول الکترودها هستند. در صورت نیاز به واکنش های بیشتر، می توان یک راکتور شیمیایی مستقل در خارج از الکترولیز نصب کرد.
الکترودها در سلول الکترولیتی به صورت عمودی نصب می شوند تا فشرده تر شوند، صفحات رسانا به راحتی به هم متصل می شوند و برای کاهش اثر حباب مفید است. از آنجایی که اغلب حباب هایی روی سطح الکترود وجود دارد که در آن گاز آزاد می شود، سطح کار الکترود را کاهش می دهد. علاوه بر این، محلول نزدیک الکترود نیز با حباب ها پر می شود و مقاومت محلول را افزایش می دهد. این پدیده "اثر حباب" نامیده می شود. با این حال، در نزدیکی سطح الکترود عمودی، از ویژگی های هوادهی بالا، چگالی محلول کم و سرعت بالا رفتن سریع در محلول می توان برای تشکیل گردش طبیعی الکترولیت، تسریع حباب ها برای خروج از سطح الکترود و کاهش حباب استفاده کرد. اثر هنگامی که از الکترود عمودی به عنوان الکترود گاز استفاده می شود، شکل الکترود بیشتر مشبک است که نه تنها سطح کار را افزایش می دهد، بلکه خروج حباب ها را نیز تسهیل می کند.
مواد سلول های الکترولیتی می توانند فولاد، سیمان، سرامیک و غیره باشند. فولاد در برابر قلیایی مقاوم است و بیشترین کاربرد را دارد. برای الکترولیت های بسیار خورنده، داخل مخزن فولادی باید با سرب، رزین مصنوعی یا لاستیک پوشانده شود.
در حال حاضر الکترولیزها در جهت ظرفیت زیاد و مصرف کم انرژی در حال توسعه هستند. الکترولیز دوقطبی برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب است و در صنایع الکترولیز آب و کلر قلیایی استفاده شده است.
اکثر سلول‌های الکترولیتی برای تولید هیدروژن از طریق الکترولیز آب از آهن به عنوان سطح کاتد و نیکل به عنوان سطح آند در سلول‌های الکترولیتی سری (شبیه فیلتر پرس) برای الکترولیز محلول‌های آبی پتاسیم کاستیک یا سود سوزآور استفاده می‌کنند. اکسیژن از آند و هیدروژن از کاتد خارج می شود. این روش گرانتر است، اما محصول دارای خلوص بالایی است و می تواند به طور مستقیم هیدروژن با خلوص بیش از 99.7 درصد تولید کند.