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O núcleo do processo de eletrólise (cloro-álcaliA reação de oxidação (O₂) é uma reação eletroquímica impulsionada por corrente contínua (CC) (uma reação endotérmica). Sua matéria-prima principal é uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl). Sob a ação da corrente contínua, ela produz três produtos principais: cloro (Cl₂), hidrogênio (H₂) e hidróxido de sódio (NaOH, comumente conhecido como soda cáustica). As fórmulas da reação principal são as seguintes:
Ânodo: 2Cl⁻ → Cl₂↑ + 2e⁻
Cátodo: 2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻
Reação global: 2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑ (sob condições energizadas)
Desde o surgimento da indústria cloro-álcali, a tecnologia do processo passou por três grandes iterações: o método do mercúrio, o método do diafragma e o método da membrana de troca iônica. A seguir, uma comparação detalhada desses três processos.
| Tipo de processo | Processo de membrana de troca iônica | Processo de diafragma | Processo de Mercúrio |
| Principais características | A membrana de troca iônica perfluorada separa o ânodo do cátodo, permitindo apenas a passagem de Na⁺, o que garante uma separação precisa do produto. | Utilizou-se amianto/diafragma modificado; a salmoura e a soda cáustica misturam-se parcialmente, resultando em eficiência de separação limitada. | O mercúrio atua como cátodo para formar um intermediário de amálgama de sódio, que é então hidrolisado para produzir soda cáustica. |
| Pureza do produto | Soda cáustica 32–35%, alta pureza | Soda cáustica 10–12%, pureza relativamente baixa, requer refinação. | Soda cáustica 50%, pureza extremamente alta, baixo teor de sal |
| Consumo de energia (por tonelada de soda cáustica) | 2.100–2.300 kWh | 2.400–2.600 kWh | 2.500–2.800 kWh |
| Impacto ambiental | Livre de mercúrio e amianto, limpo e ecológico. | Contém amianto, causa poluição ambiental. | Poluição severa por mercúrio |
| Situação atual | Tecnologia de quarta geração desenvolvida, predominante (representando >88%) | Algumas instalações antigas serão desativadas até 2025. | Proibido globalmente |
A aplicação de membranas de troca iônica na indústria cloro-álcali representa uma revolução, solucionando os problemas de poluição do processo com mercúrio e superando as limitações de pureza e consumo de energia do processo com diafragma. A tecnologia apresenta múltiplas vantagens, incluindo respeito ao meio ambiente, economia de energia e alta eficiência, tornando-se a tecnologia de produção de soda cáustica mais avançada do mundo atualmente. Apresentaremos uma descrição detalhada do fluxo do processo de membrana de troca iônica.
A unidade de eletrólise é o "coração" de todo o processo cloro-álcali. Sob a ação da corrente contínua, a salmoura refinada completa a transferência de elétrons e a separação de íons, gerando cloro, hidrogênio e soda cáustica.
Estrutura do eletrolisador: Utilizando uma estrutura de placas e molduras, consiste em três partes: células unitárias, membrana de troca iônica e placas de eletrodo. A fixação hidráulica garante excelente vedação e baixa resistência de contato.
Características da membrana de troca iônica: Uma membrana composta de ácido perfluorocarboxílico/ácido sulfônico (Rf-SO3H/Rf-COOH). O lado anódico possui uma camada de ácido sulfônico (baixa resistência) e o lado catódico possui uma camada de ácido carboxílico (bloqueando OH⁻, altamente seletiva para Na⁺). Membranas de troca iônica de alta qualidade podem atingir uma eficiência de corrente de até 96,5%.
Materiais dos eletrodos: A escolha do eletrodo afeta diretamente a eficiência da eletrólise e o consumo de energia. Atualmente, o ânodo utiliza um eletrodo DSA (revestido com RuO₂-IrO₂ à base de titânio); o cátodo utiliza um eletrodo revestido com Pt à base de níquel (Ni) ou níquel Raney, substituindo os eletrodos de grafite tradicionais e reduzindo significativamente o consumo de energia.
Parâmetros de operação:
| Temperatura da célula | 85–90°C |
| Tensão da célula | 2,8–3,2 V por célula; a tensão total varia com o número de células. |
| de unidades | |
| Densidade de corrente | 3–5 kA/m²; até 6 kA/m² alcançáveis com células de 4ª geração. |
| pH do anólito | 2,5–3 (para evitar a formação de ácido hipocloroso) |
| Diferencial de pressão (cátodo vs. ânodo) | O cátodo está aproximadamente 2 kPa acima do ânodo, para evitar que o gás cloro entre no sistema de hidrogênio. |
Atualmente, a tecnologia de membranas de troca iônica tornou-se o processo predominante na indústria global de cloro-álcalis. No futuro, a indústria de cloro-álcalis caminhará rumo a um desenvolvimento sustentável, de baixo carbono, circular e de alta tecnologia.
PERGUNTAS FREQUENTES:
1. Quem somos nós?
Estamos sediados em Anhui, China, e, desde 2011, vendemos para o Sudeste Asiático, América do Norte, Europa Oriental e Sul da Ásia.
2. É possível personalizar a potência ou a voltagem nominal?
Sim, a personalização de produtos é aceitável.
3. Sua empresa pode fornecer o sistema completo (célula de combustível, produção de hidrogênio, armazenamento de hidrogênio, sistema de fornecimento de hidrogênio)?
Sim, podemos fornecer os acessórios necessários.
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