Die Ionenmembran-Elektrolysezelle besteht im Wesentlichen aus Anode, Kathode, Ionenaustauschmembran, Elektrolysezellenrahmen und einem leitfähigen Kupferstab. Die Elementarzellen werden in Reihe oder parallel geschaltet, um ein komplettes Gerät zu bilden. Die Anode besteht aus Titangewebe und ist mit Titan- und Rutheniumoxiden beschichtet, um die Korrosionsbeständigkeit und Effizienz zu verbessern. Die Kathode besteht aus Nickel. Ionenaustauschmembranen (z. B. Kationenaustauschmembranen) lassen selektiv Natriumionen passieren und isolieren Anoden- und Kathodenraum.

Membranelektrolysezellen können Salz und Wasser elektrolysieren, um Chlorgas und Ätznatron zu erzeugen und anschließend Natriumhypochlorit als Bleichmittel für den Hausgebrauch oder die Industrie herzustellen.

Funktionsprinzip und Anwendung

Aufgrund der selektiven Permeabilität von Kationenaustauschermembranen entsteht bei der Elektrolyse gesättigter Salzlösung an der Anode Chlorgas, an der Kathode Wasserstoffgas und durch die Kathodenkammer Natriumhydroxid. Dies verbessert die Produktreinheit deutlich. Diese Technologie wird in der Chloralkaliindustrie häufig eingesetzt, um Energieverbrauch und Umweltverschmutzung zu reduzieren.

Technologische Entwicklung und Verbesserung

Materialoptimierung: Die Anodenbeschichtungstechnologie (z. B. patentierte Beschichtungsverfahren) verbessert die Lebensdauer und Effizienz der Elektroden und reduziert den Gehalt an Verunreinigungsgasen.

Geräte-Upgrade: Bipolare Elektrolysezellen mit hoher Stromdichte verbessern die Produktionskapazität und -stabilität durch ein natürliches Zirkulationsdesign.

Lokalisierungsfortschritt: Inländische Ionenaustauschmembran-Elektrolyseure nähern sich hinsichtlich Stromverbrauch, Stromausbeute und anderen Indikatoren allmählich importierten Geräten an und unterstützen die Umstellung auf Mastnetze sowie den Langzeitbetrieb.

Prozesssteuerung und -management

Der Betrieb von Elektrolysezellen erfordert eine strenge Kontrolle von Parametern wie Temperatur, Salzkonzentration und Durchflussrate sowie eine Optimierung der automatischen Steuerung, um eine stabile Produktion aufrechtzuerhalten. Beispielsweise muss die Kathodenkammer mit NaOH-Lösung ergänzt werden, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, ohne die Reinheit zu beeinträchtigen.