电流效率的下降

本帖最后由 sunjl1981 于 2013-1-6 22:27 编辑
有一个问题总是在我心中困惑：电解槽中装入新膜运行，电流效率较高在96%以上。随着运行时间的延长，电流效率会逐渐下降。确切的说这主要是甚么原因？是离子膜什么性能下降了？对于电解氯化钠来说是蹲守法拉第电解定律的，“物质所生成的量与通电时间和通电强度成正比”我们是不是可以这样看：通电强度没有变，时间我们可以任意取也可以一小时也可以两小时或更多！！那么对于电流效率的下降，我想问一下那就是既然没有生成理论的产量，那么那些电干什么去了？有的同学跟我说是因为到后期极板涂层催化性能的下降和膜受污染严重有一部分电放热了，我一直不赞同！！
      
我个人的观点是：电解生成的物质量和电流强度通电时间成正比，也就是说电解生成的物质量与电量成正比。这里的电量是电流强度乘以通电时间不是电功，电功是电流乘以电压乘以时间，对于极板涂层性能的下降和膜污染这只会引起槽压上升造成电功高也就是电耗高。对于电流效率的下降（我们说阴极效率）我个人认为：电流通过离子膜是靠钠离子和氢氧根离子来携带电荷完成的，理想的状态是完全靠钠离子携带。也就是说
I总=I钠+I
氢氧根
那么电流效率的下降也就是说钠离子携带的电荷越小，氢氧根携带的电荷越大那么电流效率就越低，反之就越大。离子膜在运行过程中其对氢氧根的阻挡能力性能逐渐下降造成电流效率逐渐下降，也就是羧酸层性能的降低。当然部分杂质的污染也会影响到羧酸层的性能，使其电流效率降低。


我的理解不知道是否正确，望各位老师同学给与解答，小弟不胜感谢，望各位不耻下教！！！！
[ 本帖最后由 nanren2 于 2008-7-17 18:47 编辑 ]

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我觉得膜的选择透过性不是绝对的，随着使用时间的延长，这种选择透过性功能会越来越有所降低，这样造成副反应的量逐渐有所增加，副反应所需能量越来越多的抵消电功，也就是造成电流效率的逐渐下降吧，呵呵，是否这样说太笼统了，希望不会太片面吧

[color=]“有一个问题总是在我心中困惑：电解槽中装入新膜运行，电流效率较高在96%以上。随着运行时间的延长，电流效率会逐渐下降。确切的说这主要是甚么原因？是离子膜什么性能下降了？对于电解氯化钠来说是蹲守法拉第电解定律的，“物质所生成的量与通电时间和通电强度成正比”我们是不是可以这样看：通电强度没有变，时间我们可以任意取也可以一小时也可以两小时或更多！！那么对于电流效率的下降，我想问一下那就是既然没有生成理论的产量，那么那些电干什么去了？有的同学跟我说是因为到后期极板涂层催化性能的下降和膜受污染严重有一部分电放热了，我一直不赞同！！”
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以上为引用部分！

关于后期放热我是这么理解的，膜在后期，针孔增多，烧碱（氢氧根）向阳极反扩散增多，再度在阳极产生化学反应（酸碱中和或生成次氯酸钠等），这些都是放热反应！所以说电能变成热能了！
      

[ 本帖最后由 杨队长 于 2008-7-18 08:19 编辑 ]

盐水中金属杂质产生难溶解的沉淀物｡
在羧酸层表面沉淀，膜电阻升高，使电流效率下降。这应该是主要原因吧，也是后期膜产热量增大的原因。

基本赞同楼主的说法，补充一些我的认识，电流效率是由膜决定的，在阳极侧，要让Na离子透过，又要阻止Cl离子通过膜到阴极，在阴极侧，要阻止OH－通过膜到阳极，因为不能100％的阻止，所以即使新膜新电极也没有100％的电流效率，当膜性能的下降（主要是膜的污染）或膜的损伤，对Cl-和OH－的阻止能力下降加剧，膜后期碱中含盐升高明显，关于电极涂层性能下降的电放热，我认为也是正常的，涂层损失或损伤，影响析氢或析氯电位，直观的说是电阻升高，这表现在旧的单元槽换新膜后电流效率升高，但槽电压并不比旧膜运行时下降许多（肯定高于新膜新电极），消耗在电极上的电能是以热能体现的。

法拉利定律无论在膜运行的如何过程都是不变的。转成热能也由一定的道理，膜电阻增加是转换成热能，槽温的变化已经告诉你了。主要的电流效率下降个人认为还是膜溶张后渗透率加大，副反应增加吧。当然，阴阳极的性能也有一定的影响。

随着电槽的运行，膜的工况恶化，使电解液生成氢氧化钠的同时 ，会伴随副反应的发生，而此副反应有的要消耗氢氧化钠，所以在用电不变的情况下，氢氧化钠的产量会下降

因为阴极室的OH-离子会透过离子膜进入阳极室,这一部分的氢氧根离子本来可以和钠离子结合成NaOH溶液,由于离子膜的效率的下降,造成了电流效率的下降,阳极室的OH-离子,被阳极加入的酸中和,有一部分被电解成氧气.