Кінетика суміщених катодних процесів у водному розчині NaCl

Abstract

Мета роботи – дослідження кінетики суміщених катодних процесів в електрохімічному синтезі гіпохлориту натрію. Інтенсифікація процесу відновлення молекулярного кисню у водному розчині NaCl для удосконалення електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію із застосуванням газодифузійного катоду. Дослідження впливу газодифузійного режиму на кінетику катодних процесів, визначення діапазонів потенціалів та густин струму перебігу суміщених катодних реакцій. Встановлені діапазони потенціалів перебігу суміщених катодних процесів в умовах без подачі повітря і з подачею повітря через газодифузійний електрод. Показана можливість деполяризації киснем повітря катодного процесу із застосуванням газодифузійного режиму роботи поруватого графітового електроду. Для більшого розуміння впливу подачі повітря на перебіг суміщених катодних процесів побудовано сумарну та парціальні (відновлення кисню і виділення водню) поляризаційні залежності без подачі повітря та при подачі повітря у водному розчині 3 моль/дм3 NaCl. Одержані поляризаційні залежності доводять, що подача повітря в газодифузійний електрод призводить до зростання граничної густини струму відновлення кисню з 2 до 8 мА/см2, що вказує на перспективу застосування газодифузіного катоду. Зміна природи катодного процесу дозволяє значно знизити різницю електродних потенціалів. Керуючі швидкістю подачі кисню, можна перешкоджати підводу ClО– до поверхні катоду. Для галузі електрохімічних виробництв полягає в удосконаленні електрохімічного синтезу гіпохлориту натрію за рахунок підвищення виходу за струмом та зниження питомих витрат електроенергії. При зміні природи катодного процесу з виділення водню на відновлення підведеного до границі катод-електроліт кисню, за допомогою газодифузійного катоду буде вирішена проблема катодного відновлення ClО–, без забруднення кінцевих розчинів гіпохлориту натрію.

Цель работы – исследование кинетики совмещенных катодных процессов в электрохимическом синтезе гипохлорита натрия. Интенсификация процесса восстановления молекулярного кислорода в водном растворе NaCl для совершенствования электрохимического синтеза гипохлорита натрия с применением газодиффузионного катода. Исследование влияния газодиффузионного режима на кинетику катодных процессов, определения диапазонов потенциалов и плотностей тока течения совмещенных катодных реакций. Установлены диапазоны потенциалов протекания совмещенных катодных процессов в условиях без подачи воздуха и с подачей воздуха через газодиффузионный электрод. Показана возможность деполяризации кислородом воздуха катодного процесса с помощью газодиффузионного режима работы пористого графитового электрода. Для большего понимания влияния подачи воздуха на ход совмещенных катодных процессов построено суммарную и парциальные восстановления (восстановления кислорода и выделения водорода) поляризационные зависимости без подачи воздуха и при подаче воздуха в водном растворе 3 моль/дм3 NaCl. Полученные поляризационные зависимости доказывают, что подача воздуха в газодиффузионный электрод приводит к росту предельной плотности тока восстановления кислорода с 2 до 8 мА/см2, что указывает на перспективу применения газодифузиного катода. Изменение природы катодного процесса позволяет значительно снизить разницу электродных потенциалов. Управляя скоростью подачи кислорода, можно препятствовать подводу ClО– к поверхности катода. Для области электрохимических производств заключается в совершенствовании электрохимического синтеза гипохлорита натрия за счет повышения выхода по току и снижение удельных расходов электроэнергии. При изменении природы катодного процесса выделения водорода на восстановление подведенного к границе катод-электролит кислорода, с помощью газодиффузионного катода будет решена проблема катодного восстановления ClО– без загрязнения конечных растворов гипохлорита натрия.

Investigation of the kinetics of combined cathode processes in the electrochemical synthesis of sodium hypochlorite. Intensification of the process of molecular oxygen reduction in aqueous NaCl solution to improve the electrochemical synthesis of sodium hypochlorite using a gas diffusion cathode. Investigation of the effect of the gas diffusion regime on the kinetics of cathode processes, determination of the ranges of potentials and current densities of combined cathode reactions. Ranges of potentials of combined cathode processes in conditions without air supply and with air supply through a gas diffusion electrode the possibility of depolarization by air oxygen of the cathode process using the gas diffusion mode of operation of a porous graphite electrode is shown. Total and partial reductions (oxygen reduction and hydrogen evolution) polarization dependences without air supply and with air supply in an aqueous solution of 3 mol/dm3 NaCl are constructed to better understand the effect of air supply on the course of combined cathode processes. The obtained polarization dependences prove that the air supply to the gas diffusion electrode leads to an increase in the limiting density of the oxygen reduction current from 2 to 8 mA/cm2, which indicates the prospect of using a gas-diffusion cathode. Changing the nature of the cathode process can significantly reduce the difference in electrode potentials, and by controlling the oxygen supply rate, ClO– can be impeded to the cathode surface. For the field of electrochemical production, it consists in improving the electrochemical synthesis of sodium hypochlorite by increasing the current efficiency and reducing specific electricity consumption. By changing the nature of the cathode process of hydrogen evolution for the reduction of oxygen brought to the cathode-electrolyte interface using a gas diffusion cathode, the problem of cathode reduction of ClО– will be solved without contamination of the final solutions of sodium hypochlorite.