溶液电解槽中,阴极一般产生析氢反应,过电位较高。因此阴极材料的主要改进方向是降低析氢过电位。除用硫酸作为电解液时必须采用铅或石墨作阴极外,低碳钢是常用的阴极材料。为降低电耗,目前采用各种方法制备高比表面积,并具有催化活性的阴极,如多孔镍镀层阴极。?为了提高产品质量,也可采用特殊的阴极材料,如在水银法电解食盐水溶液制取烧碱的汞阴极中,利用汞析氢过电位高的特点,使钠离子放电,生成钠汞齐,然后在专用的设备中,用水分解钠汞齐制取高纯度、高浓度碱液。另外,为了节约电能也可采用耗氧阴极,使氧在阴极还原,以代替析氢反应,按理论计算可降低槽电压1.23V。?Р③隔膜?为防止阴、阳两极产物混合,避免可能发生的有害反应,在电解槽中,基本上都用隔膜将阴、阳极室隔开。隔膜需有一定的孔隙率,能使离子通过,而不使分子或气泡通过,当有电流流过时,隔膜的欧姆电压降要低。这些性能要求在使用过程中基本不变,并且要求在阴、阳极室电解液的作用下,有良好的化学稳定性和机械强度。电解水时,阴、阳极室的电解液相同,电解槽的隔膜只需将阴、阳极室隔开,以保证氢、氧纯度,并防止氢氧混合发生爆炸。更多见的比较复杂的情况是电解槽中阴、阳极室的电解液组成不同。这时隔膜还需要阻止阴、阳极室电解液中电解产物的相互扩散和作用,如氯碱生产中隔膜法电解槽中的隔膜,可以增大阴极室氢氧离子向阳极室扩散和迁移的阻力。Р隔膜由惰性材料制作,如氯碱工业中长期使用的石棉隔膜。但石棉隔膜性能不稳定,当盐水中含有钙、镁杂质时,容易在隔膜中生成氢氧化物沉淀,降低透过率;在比较高的温度和在电解液作用下,还会发生膨胀、松脱。为此可以在石棉中加入树脂作为增强材料,或以树脂为主体做成微孔隔膜,在稳定性和机械强度方面都有很大改进。近年来氯碱生产开发的阳离子交换膜是新型的隔膜材料。它具有对离子透过的选择性,可使氯离子基本上不进入阴极室,从而可以制得氯化钠含量极低的碱液。
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