为什么高压电解槽电解能耗比常压低?

创建时间:2025-02-06 10:43

高压条件下,同样材料的电解槽的运行温度可以更高,碱液温度高根据下面方程式即可知其能耗更低。

碱性或中性介质中,反应化学方程式:

阴极:2H2O+2e−→H2+2OH−

阳极:2OH−→H2O+1/2O2+2e−

在碱性溶液、标准状况下(即反应温度为25 ℃,压力为101.325 kPa),平衡状态下,碱性溶液中氧电极的电极电势是0.401V,碱性溶液中氢电极的电极电势是-0.83V,因此促使水分解可以顺利反应的热力学电压为1.23 V,其中需要指出的是,依据热力学定律,水分解的热力学电压受温度影响较为敏感,因此通过提高电解质的温度可以降低热力学电压。

在实际应用中,我们必须施加大于热力学电压的电势才能促使水分解反应顺利进行(现工业应用的电解槽通常在1.8-2.0 V条件下工作,远远高于理论值1.23 V ),这主要原因是为了克服阳极过电位和阴极过电位的内在活化障碍,以及其他过电位,包括溶液电阻和接触电阻而超出理论热力学电压的电势。因此通过提高电解质的温度可以降低电解槽内溶液电阻、降低阴、阳极过电位的内在活化障碍。