Aðalbygging rafgreiningarfrumu

rafskautaskaut
Rafskautið og bakskautið hafa mismunandi aðgerðir og hafa mismunandi efniskröfur.
Skiptist í tvo flokka: leysanlegt og óleysanlegt. Í rafgreiningarfrumum til að hreinsa kopar er rafskautsefnið leysanlegur þynnukopar sem á að hreinsa. Það leysist upp í lausnina við rafgreiningu til að fylla á koparinn sem kemur út úr lausninni við bakskautið. Í rafgreiningarfrumum sem notaðar eru til að rafgreina vatnslausnir (eins og saltvatnslausnir) eru skautin óleysanleg og þau breytast í grundvallaratriðum ekki við rafgreiningarferlið, en þau hafa oft hvataáhrif á rafskautahvörfin sem fara fram á yfirborði rafskautsins. Í efnaiðnaði eru óleysanleg rafskaut aðallega notuð.
Auk þess að uppfylla grunnkröfur almennra rafskautaefna (svo sem leiðni, hvatavirknistyrkur, vinnsla, uppspretta, verð), verða rafskautsefni einnig að vera óleysanleg og óvirkjuð í sterkri rafskautun og hærra hitastig anolytes. , með miklum stöðugleika. Grafít hefur lengi verið mest notaða rafskautaefnið. Hins vegar er grafít gljúpt, hefur lélegan vélrænan styrk og oxast auðveldlega í koltvísýring. Það er stöðugt tært og flagnað af meðan á rafgreiningu stendur, sem veldur því að rafskautsfjarlægðin eykst smám saman og frumuspennan eykst. Þegar það er notað til rafgreiningar á saltvatnslausn er of mikil klórþróun á grafít rafskautinu einnig mikil.
Málmoxíð rafskautið sem myndast með því að húða rúthenium oxíð og títan oxíð á títan grunni sem H. Beer lagði til á sjöunda áratugnum var mikil nýjung í rafskautsefnum. Rúteníumdíoxíð hefur góða hvatavirkni fyrir ákveðin rafskautahvörf eins og klórþróun og súrefnisþróun og getur unnið við mikinn straumþéttleika með tiltölulega lágri frumuspennu. Það sem er mest áberandi er að það hefur góðan efnafræðilegan stöðugleika og endingartími þess er miklu lengri en grafítskauta. Til dæmis, í þind rafgreiningartækjum sem notuð eru við klór-alkalíframleiðslu, getur líftími þeirra orðið meira en 10 ár. Vegna þess að það er ekki auðvelt að tæra og er víddarstöðugt, er það kallað víddarstöðugt rafskaut. Til að laga sig að mismunandi kröfum og notkun er hægt að bæta öðrum íhlutum við húðunina. Til dæmis getur það að bæta við tini og iridium aukið of mikið súrefni og aukið sértækni rafskautsins. Að bæta við platínu getur bætt stöðugleika rafskautsins. Eins og er, hafa góðmálmhúðuð málmskaut verið kynnt víða í efnaiðnaðinum.
Í rafgreiningartækjum fyrir bráðið salt, vegna þess að hitastig rafgreiningar er miklu hærra en í rafgreiningartækjum með vatnslausnum, eru kröfurnar um rafskautsefni strangari. Til rafgreiningar á bráðnu natríumhýdroxíði er stál, nikkel og málmblöndur þeirra almennt notað. Til rafgreiningar á bráðnu klóríði er aðeins hægt að nota grafít.
bakskaut
Þegar málmur eða álfelgur er notað sem bakskaut, þar sem það virkar við tiltölulega neikvæðan möguleika, getur það oft gegnt hlutverki í bakskautsvörn og er minna ætandi, þannig að auðveldara er að velja bakskautsefnið. Í vatnskenndri rafgreiningarfrumu framleiðir bakskautið almennt vetnisþróunarhvarf og hefur mikla yfirgetu. Þess vegna er helsta endurbótastefna bakskautsefna að draga úr of mikilli vetnisþróunargetu. Nema þegar brennisteinssýru er notað sem raflausn, verður að nota blý eða grafít sem bakskaut, lágkolefnisstál er algengt bakskautsefni. Til að draga úr orkunotkun eru ýmsar aðferðir notaðar til að útbúa bakskaut með mikið sérstakt yfirborðsflatarmál og hvatavirkni, svo sem gljúp nikkelhúðuð bakskaut.
Til að bæta gæði vörunnar er einnig hægt að nota sérstök bakskautsefni. Til dæmis, í kvikasilfursbakskautinu sem notað er til að rafgreina saltvatnslausn til að framleiða ætandi gos með kvikasilfursaðferðinni, er mikil ofgnótt vetnisþróunar úr kvikasilfri notað til að losa natríumjónir til að mynda natríumamalgam, sem síðan er notað í sérstakri í búnað, er natríumamalgam brotið niður með vatni til að undirbúa alkalílausn með mikilli hreinleika og hástyrk. Að auki, til að spara raforku, er einnig hægt að nota súrefnisneyslu bakskaut til að draga úr súrefni við bakskautið til að koma í stað vetnisþróunarhvarfsins. Samkvæmt fræðilegum útreikningum er hægt að minnka frumuspennuna um 1,23V.
þind
Til að koma í veg fyrir blöndun bakskauts- og rafskautafurða og forðast hugsanleg skaðleg viðbrögð, í rafgreiningarfrumum, eru þindir í grundvallaratriðum notaðar til að aðskilja bakskauts- og rafskautshólfin. Þindið þarf að hafa ákveðna porosity til að hleypa jónum í gegn án þess að hleypa sameindum eða loftbólum í gegn. Þegar straumur rennur í gegnum þindið verður ómískt spennufall þindarinnar að vera lágt. Þessar frammistöðukröfur haldast í grundvallaratriðum óbreyttar meðan á notkun stendur og þær krefjast góðs efnafræðilegs stöðugleika og vélræns styrks undir áhrifum raflausna í bakskauts- og rafskautshólfum. Við rafgreiningu á vatni eru raflausnir í bakskauts- og rafskautshólfum eins. Þind rafgreiningarfrumunnar þarf aðeins að aðskilja bakskauts- og rafskautshólfið til að tryggja hreinleika vetnis og súrefnis og koma í veg fyrir sprengingar af völdum blöndunar vetnis og súrefnis. Algengara og flóknara ástandið er að samsetning raflausna í bakskauts- og rafskautshólfum rafgreiningarfrumunnar er mismunandi. Á þessum tíma þarf þindið einnig að koma í veg fyrir gagnkvæma dreifingu og víxlverkun rafgreiningarafurða í raflausnum bakskauts- og rafskautshólfa. Til dæmis getur þindið í rafgreiningarklefanum í þindinni í klór-alkalíframleiðslu aukið viðnám hýdroxíðjónanna frá bakskautshólfinu til rafskautshólfsins.
Þindir eru gerðar úr óvirkum efnum, eins og asbestþind sem lengi hefur verið notuð í klór-alkalíiðnaði. Hins vegar er frammistaða asbestskilja óstöðug. Þegar saltvatnið inniheldur kalsíum- og magnesíumóhreinindi myndast auðveldlega hýdroxíðútfelling í skilju, sem dregur úr gegndræpi. Við tiltölulega hátt hitastig og undir áhrifum raflausnar getur bólga og losun átt sér stað. Taktu af. Í þessu skyni er hægt að bæta trjákvoðu við asbest sem styrkingarefni eða hægt er að búa til örgljúpa himnu með plastefni sem meginhluta, sem getur bætt stöðugleika og vélrænan styrk til muna. Katjónaskiptahimnan sem hefur þróast í klór-alkalíframleiðslu á undanförnum árum er ný tegund af himnuefni. Það hefur sértækni fyrir gegndræpi jóna, sem getur í grundvallaratriðum komið í veg fyrir að klóríðjónir komist inn í bakskautshólfið, þannig að hægt sé að framleiða alkalílausn með afar lágt natríumklóríðinnihald.