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Technische Elektrolyseverfahren

Technische Elektrolyseverfahren

Als Chloralkali-Elektrolyse bezeichnet man die Elektrolyse von wässrigen Natriumchloridlösungen, die nach verschiedenen Verfahren durchgeführt wird.

Beim Diaphragmaverfahren sind Kathoden- und Anodenraum durch eine poröse Wand getrennt. Das Diaphragma soll eine Durchmischung der Lösungen im Kathoden- und Anodenraum durch Konvektion verhindern. Die Kathode besteht aus Eisen, die Anode aus Graphit.

Abb.1

Redoxpaare H2/H3O+ in einer neutralen NaCl-Lösung weisen ein höheres Potential auf als Na/Na+. Da zudem die Überspannung des Wasserstoffs am Eisen nicht allzu groß ist, wird an der Kathode Wasserstoff entwickelt. Die in der Lösung vorhandenen Oxoniumionen entstammen dem Autoprotolysegleichgewicht des Wassers. Infolge Entladung von Oxoniumionen an der Kathode wird die Lösung im Kathodenraum basisch. An der Anode werden wegen der Überspannung des Sauerstoffs am Kohlenstoff Cl-Ionen entladen.

Abb.2

Die Elektrolyse liefert also die Produkte Wasserstoff, Chlor und Natronlauge. Um möglichst reine Natronlauge zu erhalten, muss eine Durchmischung der NaCl-Lösung mit der Natronlauge vermieden werden. Außerdem muss das gebildete Chlor von der Natronlauge ferngehalten werden, da sonst die Disproportionierung des Chlors stattfindet:

Cl2+ 2OH Cl+ ClO+ H2O

Beides erreicht man durch die Verwendung des Diaphragmas.

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