Waterige oplossing elektrolytische cellen
Elektrolytische cellen met een waterige oplossing kunnen in twee typen worden verdeeld: diafragmacellen en niet-diafragmacellen. Diafragmacellen kunnen verder worden onderverdeeld in isotrope membranen (asbestwol), ionenmembranen en vaste elektrolytmembranen (zoals -Al2O3); niet-diafragmacellen kunnen verder worden onderverdeeld in kwikcellen en oxidatiecellen.
De celstructuur varieert afhankelijk van het gebruikte elektrolyt.
Elektrolytische cellen met een waterige oplossing zijn onderverdeeld in twee typen: diafragmacellen en niet-diafragmacellen. Meestal worden diafragmacellen gebruikt. Niet-diafragmacellen worden gebruikt bij de productie van chloraat en in het kwikproces voor de productie van chloor en natronloog. Het maximaliseren van het elektrodeoppervlak per volume-eenheid kan de productie-efficiëntie van de cel verbeteren. Daarom staan de elektroden in moderne diafragma-elektrolytische cellen meestal rechtop. Elektrolytische cellen vertonen verschillende prestaties en kenmerken, afhankelijk van het materiaal, de structuur en de installatie van hun interne componenten.
Elektrolyzers voor gesmolten zout
Ze worden meestal gebruikt om metalen met een laag-smeltpunt- te produceren. Ze werken bij hoge temperaturen en minimaliseren het binnendringen van vocht om reductie van waterstofionen bij de kathode te voorkomen. Bij de productie van metallisch natrium is het kathodereductiepotentieel van natriumionen bijvoorbeeld zeer negatief, wat reductie moeilijk maakt. Daarom moeten watervrije gesmolten zouten of gesmolten hydroxiden die geen waterstofionen bevatten worden gebruikt om waterstofafzetting aan de kathode te voorkomen. Daarom moet het elektrolyseproces worden uitgevoerd bij hoge temperaturen, zoals 310 graden voor de elektrolyse van gesmolten natriumhydroxide. Voor gemengde elektrolyten die natriumchloride bevatten, bedraagt de elektrolysetemperatuur ongeveer 650 graden.
Hogere elektrolytische celtemperaturen kunnen worden bereikt door de afstand tussen de elektroden te variëren, waarbij de elektrische energie die wordt verbruikt door de ohmse spanningsval wordt omgezet in warmte. Bij het elektrolyseren van gesmolten natriumhydroxide kan de cel van ijzer of nikkel zijn gemaakt. Bij het elektrolyseren van gesmolten elektrolyten die chloriden bevatten, kan de onvermijdelijke introductie van kleine hoeveelheden water uit de grondstoffen bij de anode vochtig chloorgas genereren, dat zeer corrosief is voor de cel. Daarom zijn cellen voor de elektrolyse van gesmolten chloriden over het algemeen gemaakt van keramische of fosfaatmaterialen, terwijl gebieden beschermd tegen chloorgas van ijzer kunnen worden gemaakt. De kathodische en anodische producten in gesmolten-zoutelektrolysatoren moeten ook op de juiste manier worden gescheiden en zo snel mogelijk uit de cel worden verwijderd om te voorkomen dat het kathodeproduct, natriummetaal, gedurende langere perioden op het elektrolytoppervlak blijft drijven, waar het zou kunnen reageren met het anodeproduct of zuurstof in de lucht.
Niet-waterige elektrolyzers
Omdat de complexe chemische reacties die vaak betrokken zijn bij de productie van organische producten of het elektrolyseren van organisch materiaal in niet-waterige elektrolyseapparaten de toepassing ervan beperken en zelden industrieel worden gebruikt. Veelgebruikte organische elektrolyten hebben een lage geleidbaarheid en trage reactiesnelheden. Daarom zijn een lagere stroomdichtheid en een minimale afstand tussen de elektroden essentieel. Elektrodestructuren met een vast-bed of gefluïdiseerd- bed bieden een groter elektrodeoppervlak, waardoor de capaciteit van de elektrolyseur toeneemt.
