《电化学反应器》PPT课件
电化学反应器
FBER存在的不足:
导电颗粒之间的间断接触产生较大的电阻; 床层内存在的电位分布使颗粒电极的整体活化面积得 不到充分利用; 电位波动影响颗粒电极表面的电化学反应以至反应器 的宏观性能。
今后研究开发的方向:
加强床层内颗粒电极的接触, 以提高颗粒相的电导率, 减少 床层内双极现象的发生和电极电位的不均匀分布;
对FBER床层内的颗粒电位、溶液电位及过电位等波动信 号进行深入分析; 建立能够反映FBER本质特征的数学模型并进行合理简化, 以指导反应器的设计和放大。
分类:
按结构:箱式电化学反应器,筒式电化学反应器,结构 特殊的电化学反应器; 按工作方式:间歇式电化学反应器、置换流式电化学反 应器、连续搅拌式电化学反应器; 按工作电极形状:二维电极反应器(平行板、圆筒、棒 );三维电极反应器(多孔材料、纤维网、粒子 等)。
在三维电极反应器中:
填充的导电性粒子和纤维处于静止状态时,
称为固定床电极;填充的导电性粒子处于流动
状态时,则称为流化床电极。 流化床电化学反应器( FBER)是一种三维颗 粒电极反应器。
FBER 结构
一般有阴极室和 阳极室组成 隔膜分开 颗粒电极既可在 阴极室也可在阳 极室
FBER结构示意图
圆柱形流化床电极示意图 1-液体预分器;2-分布板;3-流态化颗粒; 4-馈电极;5-阳极隔膜;6-阳极
重金属离子回收与提炼
金属电沉积回收或除去金属离子,如处理 低含量铜、锌、银、铬的废滤液及废水等。 FBER 能较好地解决回收的金属含杂质较多 和二次工序污染严重等问题。
电流效率随电解液中Cu+浓度变化关系
流化床电沉积数据
Ag+回收率达到85%
有机电合成
电化学连续流反应器
电化学连续流反应器
电化学连续流反应器是一种在电化学过程中使用的设备。
它能够将电能转化为化学能,并通过连续流动的方式进行反应。
这种反应器通常由电解池和反应池组成,通过电解池中的电解过程将电能转化为化学能,然后将产生的电化学反应物输送到反应池中进行反应。
在电化学连续流反应器中,电解池起着重要作用。
它通常由两个电极(阳极和阴极)和电解质溶液组成。
当外部电源施加在电解池上时,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应。
这些反应产生的电子通过外部电路流动,形成电流。
随着电流通过电解质溶液,电解质中的离子也会移动。
在电解过程中,阳离子会向阴极移动,而阴离子则会向阳极移动。
这种离子的迁移会导致电解质溶液中发生化学反应。
这些反应可以是氧化还原反应、水解反应或其他反应。
通过连续流动的方式进行反应可以提高反应效率。
在电化学连续流反应器中,反应物会不断地从进料口进入反应池,而产物则会从出料口排出。
这种连续流动的方式可以保持反应物浓度的稳定,并且可以提高反应的速率。
电化学连续流反应器在许多领域中有广泛的应用。
例如,在电镀工业中,它可以用来进行金属镀覆。
在环境保护领域,它可以用来处理废水中的有害物质。
在能源领域,它可以用来制备氢气或合成燃
料。
电化学连续流反应器是一种能够将电能转化为化学能的设备。
它通过连续流动的方式进行反应,可以提高反应效率,并在许多领域中有广泛的应用。
这种设备为我们实现可持续发展和环境保护提供了重要的工具。
电化学催化简介PPT课件
贵金属:常用的贵金属催化剂有铂、钯、铑、银、钌等。 它们的d电子轨道都未填满,表面易吸附反应物,且强度 适中,利于形成中间“活性化合物”,具有较高的催化活 性,同时还具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等综合优良特性。 自从铂1875开始用于硫酸工业,贵金属投入工业应用已经 有一百多年历史,在诸多工业领域均有应用。在燃料电池 的研究中,电极研究是极其关键的一环。 目前燃料电池中使用的电催化剂主要是Pt/C电极,新型的 其他的合金电极和非贵金属电极也在研究中。
第11页/共18页
二元催化剂:Pt-Ru/C, Pt-Mo/C, Pt-Sn/C;
合金催化剂
多元催化剂:PtRu2WO3/C 、PtRuW /C等
合金增强型催化剂:多元合金催化剂中添加成分,通常 本身没有催化活性或活性很低,但加到主催化剂(如Pd 或Pt)中形成混合相或合金相后,由于各种协同作用使 催化剂表现出更好的催化性能,包括反应过电位降低、 电流密度增大或稳定性提高等。
第2页/共18页
二、电化学催化的基本机理
在电极表面发生的多相催化反应
氧化-还原电催化
分类
在溶液中发生的均相催化反应
非氧化还原电催化
第3页/共18页
1、氧化还原电催化 电化学催化反应过程中,固定在电极表面或存在于电解
液中的催化剂本身发生了氧化—还原反应,吸附过程包 括了电子的转移。
A:底物; Ox:催化剂的氧化态; B:产物; R:催化剂的还原态
化可以使过电位降低数十
mV。
第13页/共18页
DSA尺寸稳定阳极:又称为催化涂层钛阳极 在Ti板上通过ReO2系金属氧化物与TiO2的固溶体
进行热分解后涂覆于Ti板上 比石墨电极具有更好耐腐蚀性强度和加工性能,价
《电化学催化》PPT课件
h
1
❖1 电催化反应的动力学和机理 ❖2 电催化的特征 ❖3 电极的催化作用和催化活性的比较 ❖4 电极表面结构和吸附、催化性能的关
系 ❖5 电极表面的化学修饰和电催化
h
2
1 电催化反应的动力学和机理
❖ 电催化作用的基本概念 ❖ 电催化剂 ❖ Faraday吸附及多态化学吸附的解释 ❖ 动力学参数—反应机理的判据 ❖ 电催化作用的分类及其机理
h
4
❖ 要特别注意的是电催化作用不是指“电” 的催化作用,而是上述所指的“少量物 质”或电极材料本身的性能的催化作用。
h
5
❖目前研究
电催化作用仍是不能改变反应的方向和
平衡以及具有选择性等特征。当电极材
料本身或表面状态物性起催化作用时,
则该电极既是电子导体又是催化剂。所
以,如何选择电极材料和改善电极材料
h
30
金属离子的吸附作用
❖ 电极表面上的吸附作用是所谓的低于电位的 沉析作用(under potential depositionUPD)。
❖ 金属离子的电位比它和还原态金属之间的 Redox反应的热力学平衡电位更正的情况下, (在更为氧化的条件下), 即可在别的金属 表面上成单原子层析出的现象。例如: Tl+/Ag(111),Pb2+/Ag(111)等。这种现象是 因不同金属之间的吸附作用引起的。
h
19
❖ 理论上的争端焦点是究竟哪一步成为速率控
制步骤,从而成为产生超电势的主要根源。 缓慢放电理论假设H3O+或H2O在电极金属表 面上缓慢放电[第(ⅰ)步]为控制步骤;复合 理论假设在电极表面吸附H原子复合成H2分 子而解吸为控制步骤[第(ⅱ)步]。这两种理 论都涉及电催化过程,即与电极材料的表面 性能有关,例如当电极材料分别为Pt(铂 黑)、Pt(光滑)、Fe、C(石)、Pb、Pb(电 沉积)、Hg等作电极材料时,在一定电流密度 下,所产生的超电势显著不同。
电化学装置图及反应式课件
4OH 4 2H 2O O2
4H O 4 4OH 2H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:NaOH
总反应式:
阴极反应式: 2
2 H 2O 2 H 2 O 2
2.电解H2SO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4e 4H O2
2H 2 O2 H 2O
5.其他燃料电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
装置图1总反应式:
CH 4 2O2 CO2 2H 2O
装置图2总反应式:
3 CH 3OH O2 CO2 2 H 2O 2
正极材料:O2 负极材料:燃料 电解质溶液:KOH
装置图1总反应式Ⅱ:
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:CuSO4
总反应式: 阴极反应式: 2
2
2Cu 2H 2O 2Cu O2 4H
2
9.电解AgNO3溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4 4H O2
阴极反应式:
4 Ag 4 4 Ag
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:AgNO3
CH 4 2O2 2OH CO 2H2O
2 3
6.Fe-C-HCl电池
装置图: 反应方程式:
正极反应式:
2H 2 H 2
负极反应式:
Fe 2 Fe
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:HCl
总反应式:
2
Fe 2H Fe H 2
电化学反应过程ppt课件
发展历程:有机电化学合成始于1949年的“柯尔贝反应”。
由于种种原因,直到20世纪60年代中期,有机电化合成才有了新的进展; 20世纪80年代以来,由于新技术、新工艺的不断研究和开发,使得电化学 过程的工业应用不断扩展,反应器设计更合理,能耗进一步降低。
图9-1 几种典型的电有机合成反应示意图
流程简单、设备投资少、能耗低,其相对成本可减少40%左右,故发展前景 是非常美好的。
天然碱的加工精制方法最常用的是一水碱法,倍半碳酸钠法次之,此外还有一 些其他加工方法。
烧碱的工业生产简介
工业生产方法主要是通过电解食盐水溶液来制取,同时副产氯气和氢气。
电解方法有三种:
第一种是隔膜法(Diaphragm Proess,简称D法);
2.生产方法
①目前纯碱的工业生产方法主要有氨碱法和联碱法两种; ②烧碱的工业生产方法主要是食盐水溶液电解法,其中包括水银电解法、隔
膜电解法和离子膜电解法三种。
纯碱工业生产过程简介
1.发展过程: 纯碱的工业生产始于1787年,法国人路布兰首先由硫酸钠和石灰石制得碳酸
钠; 1861年比利时人索尔维提出了以食盐、石灰石等为原料制纯碱的氨碱法 优点:原料来源方便、生产连续、产量大、成本低,曾被广泛采用; 缺点:食盐利用率低(<30%)、副产氯化钙废渣,造成一定的环境污染。 1942年我国的化学家侯德榜提出了联合制碱法,在生产纯碱的同时,副产氯
分为直接电有机合成和间接电有机合成两大类。
直接电有机合成:指有机合成反应直接在电极表面上完成,这一类反应居多 数,包括氧化、还原反应、裂解、偶联、缩合、卤代等;
间接电解合成:指有机物的氧化还原反应仍采用氧化剂或还原剂,使用化学 方法进行,反应后的氧化剂或还原剂通过电解氧化或还原方法使之再生, 反复使用。
(推荐)《电化学反应器》PPT课件
3-2 两种典型结构的电化学反应器 (箱式电化学反应器)
对流:利用溶液中的自然对流,很少引入外加的 强制对流。
联结:单极式电联结、复极式电联结 优缺点 优点:结构简单、设计和制造较容易、维修方便 缺点:时空产率较低,难以适应大规模连续生产及
对传质过程要求严格控制的生产。
13
水电解用单极箱式电解槽
10
3、连续搅拌箱式反应器
连续投料
浓 c入口 反应器 出口
度
反应物 反应物
产物 产物
0
x
连续输出产物
CSTR反应器及其浓度的变化
11
3-2 两种典型结构的电化学反应器
一、箱式电化学反应器 工作方式 间歇:电池,电镀 半间歇:电解工程(电解炼铝、电解制氟) 电极的放置:垂直交错,并减小极距,以提高反 应器的时空产率。 电解冶金槽:防止因枝晶成长导致的短路; 电解合成:防止两极产物混合产生的副反应。
浓度
x
c
反应物
产物
反应物进入
产物流出
0
x
48 柱塞流反应器及其浓度的变化(x——距反应器入口的距离)
二、柱塞流反应器
质量平衡式:
进入反应器的物料一反应器输出的物料
=电化学反应消耗的物料
法拉第定律:
Qc(in)
Qc(out)
I nF
c I
49
nFQ
二、柱塞流反应器
Qc(in)
Qc(out)
I nF
电极表面附近的传质情况:
隔膜 辅助电极
应用:水处理中用于回收照 相业废液中的银。
26
(2)泵吸电解槽
单极式,用于生产金属粉末
优点:可利用电极旋转时所产生的刮削作用和剪应力 27 生产粗细不同的金属粉末
物理化学---第八章电化学PPT课件
8.10 化学电源
3/29/2021
.
2
8.1 电化学的基本概念
1. 原电池和电解池 2. 正极、负极、阴极和阳极 3. Faraday 定律 4. 离子的电迁移率和迁移数
3/29/2021
.
3
8.1.1 原电池和电解池
电化学的用处 ⒈电解
精炼和冶炼有色金属和稀有金属 电解法制备化工原料 电镀法保护和美化金属
电解池 将电能转化为化学能的装置
电解池有两个半电池组成
当由两个 C u 电极组成电解池时①
②
电极②:
与外电源正极相接,是正极
发生氧化反应
Cu(s) Cu2++2e
电极的极性由外接电 源的极性所决定
3/29/2021
.
8
8.1.2 正极、负极、阴极和阳极
正极、负极 比较两个半电池的电势
电势高的极称为正极,电流从正极流向负极。 电势低的极称为负极,电子从负极流向正极。
.
33
8.2.2 电导率、摩尔电导率与浓度的关系
摩尔电导率与溶液浓度的关系 由于溶液中导电物质的量已给定,都为
1mol,所以,当浓度降低时,粒子之间相互作 用减弱,正、负离子迁移速率加快,溶液的摩 尔电导率必定升高。
不同的电解质,摩尔电导率随浓度降低 而升高的程度也大不相同。
3/29/2021
.
34
R l A
G A l
电导与导体的截面积成正比,与导体的长度成反比
电导单位为 1 或 S
3/29/2021
.
22
8.2.1 电导、电导率、摩尔电导率
什么是电导率?
电导率是电阻率的倒数
《物理化学》第五章-电化学 ppt课件
0.05
0.830 0.823 0.815 0.823 0.818 0.574 0.529 0.340 0.304 0.556 0.230 0.202
第五章 电化学
(Charper 5 Electrochemistry)
电化学:研究电子导体/离子导体(电解质溶液)和离子 导体/离子导体的界面结构、界面现象及其变化过程与 机理的科学。
应用:1、生命现象最基本的过程是电荷运动。生 物电的起因可归结为细胞膜内外两侧的电势差。
a: 细胞的代谢作用可以借用电化学中的燃料电池的 氧化和还原过程来模拟;
根据离子的无限稀释摩尔电导率 m.、m.,可以计
算弱电解质的
m
,也可以用强电解质的
m
计算弱
电解质的
m
。
m (HA )C m (H ) m (A)c m (H ) m (A)c m (C)l m (C)l m (N)a m (N)a
m (H)C lm (Na) A m (cNa ) Cl
(1)在电极上发生化学反应的物质的量与通入 的电量成正比;
(2)通入相同的电量时,在各个电极上发生反 应的物质的量相同。
n = Q/zF 或 Q = nzF
Q = nzF
Q — 通入的电量 n — 参加反应的物质的量 z — 电极反应式中的电子计量系数 F — 法拉第常数(1 mol元电荷所具有的电量) F = e×L = 1.6022×10-19 C ×6.0221×1023 mol-1
课堂练习
1、在一定温度和较小的浓度情况下,增大强电解质溶液的浓
度,则溶液的电导率κ与摩尔电导率 m的变化为( B)
A、κ增大,
增大
m
B、κ增大, 减m 少
电化学反应器的原理及应用
电化学反应器的原理及应用1. 引言电化学反应器是一种利用电化学原理进行化学反应的装置。
它通过在电极上施加电流或电压来引发化学反应,从而实现能量转换、物质合成和分解等目的。
本文将介绍电化学反应器的原理和应用。
2. 电化学反应器的原理电化学反应器的原理基于电化学反应的两个基本过程:氧化和还原。
氧化是指电子从物质中转移出来,而还原是指电子从外部传递给物质。
这两个过程都发生在电极表面,通过电解质溶液中的离子传导来完成。
电化学反应器通常由两个电极构成:阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的电极,阴极则是发生还原反应的电极。
当一个外加电源连接到电化学反应器的两个电极上时,正极提供电子给阳极,阴极则接受电子。
这个过程导致离子在电解质溶液中传输,并且在电极表面发生化学反应。
3. 电化学反应器的应用3.1 电解池最常见的电化学反应器应用是电解池。
电解池通过电解将化学物质分解成其组成离子。
其中,阳极会发生氧化反应,而阴极会发生还原反应。
电解池广泛应用于许多工业过程中,包括金属电镀、水电解和化学品生产等。
3.2 燃料电池燃料电池是另一个重要的电化学反应器应用。
它是一种将化学能转换为电能的装置,可以直接从燃料中提取能量。
燃料电池的工作原理是在阳极和阴极之间引发氧化和还原反应,产生电流和水蒸气。
燃料电池具有高效率、低污染和可再生等优点,因此在交通运输和能源供应领域具有巨大的应用潜力。
3.3 电化学合成电化学反应器还可以用于物质的合成。
它可以通过在电极上施加适当的电流和电压来生成所需的化合物。
例如,电化学合成可以用于有机合成、催化剂制备和材料表面处理等方面。
由于电化学反应具有温和的反应条件和高选择性,所以被广泛应用于合成化学领域。
3.4 电池测试最后,电化学反应器还被用于电池测试和性能评估。
电化学方法可以用来研究电池的循环性能、容量衰减和电化学行为等特性。
通过测量电流、电压和电荷传输等参数,可以评估电池的性能和寿命。
4. 总结电化学反应器是一种利用电化学原理进行化学反应的装置,主要包括电解池、燃料电池、电化学合成和电池测试等应用。
人教版选修4化学反应原理电化学基础[可修改版ppt]
含铬酸性废水处理
↓ +6
还原剂
OH—
Cr2O72-
Cr3+
Cr(OH)3
Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
电解法
含铬废水
( Cr2O72-、 H+ )
排气孔
自 制
饱 和 氯
消 毒 液
石 墨
化 钠 溶
液
材料:电源、两根导线、两只铅笔、 培 养皿、滤纸、神奇药水
电解
2NaCl+2H2O
2NaOH+H2+Cl2
我们还可以利用电解——
电镀——利用电解法,提高防腐性、耐磨性、导电性、 反光性及增进美观。
粗铜含有少量锌、铁、 银、金等杂质
精铜
利用电解法提取、回收和精炼金属——电冶金
Байду номын сангаас
再探电解
为硬币穿上铜衣
简易装置图
铜包钢芯
镍包钢芯
电镀生产线
+6
Cr2O72-
电解 2Al2O3(熔融)冰晶石 4Al+3O2
电解炼铝法的发明,大大降低了炼铝的成本, 使铝广泛地被用于工业和生活之中。
镁铝合金广泛用于航空航天、汽车制造 和携带式器械
氯碱工业:电解饱和NaCl溶液制取NaOH、Cl2和H2, 并以它们为原料广泛应用于化学工业、轻工业、纺织 工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
人教版选修4化学反应原理电化 学基础
发现电解
1800年,英国化 学家获得电解水的成 功。从此,科学家们 开始利用电解装置进 行大量的实验。
第3章(电化学反应器)
相邻电极的电压
电极上的IR降
阳极电位差 溶液的IR降 阴极电位差
距电极1的距离
复 极 式 电 化 学 反 应 器 中 的 电 压 分 布
1、电化学反应器内电极的联结 (采用复极式电化学反应器时应注意的问题) 防止“旁路”和“漏电”的发生。
相邻两个单元反应器之间存在液路连接,电 流在相邻两个反应器中的两个电极之间流过,使 电流效率降低,且可能导致中间电极发生腐蚀。
三、 电化学反应器的组合
M F O c c c
M c 0 n
电化学反应器的设计
一、电化学反应器的设计要求及设计内容
二、设计的基础材料
三、电化学反应器设计的原则 四、电化学反应器设计中的若干问题
一、电化学反应器的设计要求及设计内容
设计要求:
反应器的生产能力:额定产率及产量
反应器的技术经济指标
1电化学反应器的分类2两种典型结构的电化学反应器3结构特殊的电化学反应器4电化学反应器的工作特性5电化学反应器的联结与组合6电化学反应器的设计电化学反应器的联结与组合一电化学反应器的电联结二电化学反应器的液路联结三电化学反应器的组合一电化学反应器的电联结电化学反应器内电极的联结电化学反应器之间的电联结1电化学反应器内电极的联结电化学反应器的电联结单极式旁路1电化学反应器内电极的联结电化学反应器的电联结单极式和复极式电化学反应器的比较1电化学反应器内电极的联结电化学反应器的电联结单极式和复极式电化学反应器的比较相邻电极的电压电极上的ir降阳极电位差阴极电位差溶液的ir降距电极1的距离1电化学反应器内电极的联结采用复极式电化学反应器时应注意的问题防止旁路和漏电的发生
四、电化学反应器设计中的若干问题 (电极结构的选择)
三维电极:大多由非整体材料形成,工作表面不 限于电极的外表面,电解液及电流可渗入电极内部 (第三维)。 优点:具有很高的比电极面积,有利于降低电化学 极化和提高电流密度。 技术关键:如何强化传质,使电极活性表面能充分 利用及良好地导电,使电流分布均匀。
化学课件《电化学专题》优秀ppt2 人教课标版
氯碱工业原理
氯碱工业(离子膜法)
+ Cl2
H2 -
稀盐水
Cl2 H+
NaOH溶液
Na+
Cl- OH-
阳离子交换膜
精制饱和NaCl
H2O含少量NaOH
上一内容 下一内容 回主目录 返回
小结:原电池与电解池的比较及判断 1、池型的判断
有外加电源一定为电解池,无外加电源一定为原电池;
上一内容 下一内容 回主目录 返回
小结:电解池及原电池的应用----金属的防护
1)金属腐蚀快慢的判断
①电解原理引起的腐蚀 > 原电池原理引起的腐蚀 > 化学腐蚀 > 有防腐蚀措施的腐蚀
②同一种金属的腐蚀:
强电解质溶液中 > 弱电解质溶液中 > 非电解质
2)金属的防护方法
①改变金属内部结构
②覆盖保护层 ③电化学保护法
(2)试写出充电时的阳、阴极反应式
阳极:__P_b_S_O__4+__2_H_2_O__-_2_e_-__=__P__b_O_2_+__4__H_++__S_O_4_2_- _ 阴极:__P__b_S_O_4__+_2_e__- _=__P__b__+__S_O__42_-____________
上一内容 下一内容 回主目录 返回
下一内容 回主目录 返回
电极产物的判断
1.阳极产物的判断:(先看电极后看溶液) (1)活性电极:(活动性排在Pt以前)则电极失电子,电极溶解 (2)惰性电极:(如Pt. C)则看溶液中阴离子失电子能力。 阴离子的放电顺序: S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根离子> F2.阴极产物的判断:(看阳离子得电子能力) 阳离子的放电顺序: Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+ > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ > Na+ > Ca2+
《电化学反应器》课件
详细描述
在选择电解液时,需要考虑其电导率、稳定 性、安全性和成本等因素。根据不同的电化 学反应需求,可以选择水溶液、非水溶液以 及离子液体等类型的电解液。同时为了优 化电解液的性能,可以添加添加剂或进行电 解液复配。
反应器结构的优化设计
总结词
反应器结构的设计对于电化学反应器的性能具有重要影响,通过优化设计可以提高反应 器的效率、稳定性和安全性。
详细描述
电池由正极、负极和电解质组成,通过化学反应产生电流。不同类型的电池具有不同的结构和反应机制,例如锂 离子电池、铅酸电池等。
电镀设备
总结词
电镀设备是一种将金属离子沉积 在电极表面形成金属镀层的装置 。
详细描述
电镀设备主要由电源、电镀槽、 电极和电镀液组成,通过电化学 反应使金属离子在电极表面沉积 ,形成均匀、光滑的金属镀层。
详细描述
电化学反应器是一种利用电化学反应过程进行物质转化和能量转换的装置。它 通过电极反应实现化学能与电能之间的转换,具有高效、环保、可调控等优点 。电化学反应器在能源、环保、化工等领域有广泛应用。
电化学反应器的应用领域
要点一
总结词
电化学反应器在能源、环保、化工等领域有广泛应用,如 电解水制氢、电镀、电池制造等。
电泳涂装的原理与应用
总结词
电泳涂装是一种利用电化学反应进行表面涂装的方法。
详细描述
在电泳涂装过程中,带电荷的涂料粒子在电场作用下移动到工件表面并沉积形 成涂层。由于具有高沉积效率和良好的涂层质量,电泳涂装广泛应用于汽车、 建材、家电等行业的涂装生产。
06
电化学反应器的挑战与展望
提高电化学反应器的能效与稳定性
《电化学反应器》ppt课件
目录
• 电化学反应器概述 • 电化学反应器的基本原理 • 电化学反应器的种类与结构 • 电化学反应器的设计与优化 • 电化学反应器的应用实例 • 电化学反应器的挑战与展望
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、毛细间隙和薄膜反应器
当电化学反应器采用电导率很低的电解质,如 有机电合成时,减小电极间隙,形成薄膜状电解 液的毛细间隙反应器及薄膜反应器,对于降低电 解液的欧姆压降,具有显著作用。
3
完整版课件ppt
3-1 电化学反应器的分类
一、按照反应器结构分类
1、箱式电化学反应器:反应器一般为长方形,具 有不同的三维尺寸,电极常为平板状。
2、压滤机式或板框式电化学反应器:由单元反应 器重叠并加压密封组合,每一单元反应器都包括 电极、板框和隔膜等部分。
3、结构特殊的电化学反应器:增大比电极面积、 强化传质、提高反应器的时空产率。
适于按复极式联接(其优点为可减小极间电压降, 节约材料,并使电流分布较均匀),也可按单极式 联接。
18
完整版课件ppt
ACH
电极 隔膜
AEC
电极 隔膜
反各 应种 器压
滤 机 型 电 化 学
(a) A C H
(b) A E C
(a)带有第三室(作为热交换器)的反应器
19
(b)带有第三室(可作电渗析)的反应器 完整版课件ppt
6
完整版课件ppt
间歇式电化学反应器
浓度 c
产物
反应物 0
时间t
间歇式反应器及其浓度随时间的变化
7
完整版课件ppt
二、按照反应器工作方式分类
柱塞流电化学反应器:反应物不断进入反应器, 产物不断流出,达到稳态。
特点:流经反应器的流体体积元像活塞样平推移 动,不会发生反混,达到稳态后,反应器内各处 的温度和浓度均不相同,但分别保持恒定。
电解冶金槽:防止因枝晶成长导致的短路;
电解合成:防止两极产物混合产生的副反应。
12
完整版课件ppt
3-2 两种典型结构的电化学反应器 (箱式电化学反应器)
对流:利用溶液中的自然对流,很少引入外加的 强制对流。
联结:单极式电联结、复极式电联结 优缺点 优点:结构简单、设计和制造较容易、维修方便 缺点:时空产率较低,难以适应大规模连续生产及
15
完整版课件ppt
每一个电极均与电源的一 仅有两端的电极与电源的
端连接,板电框极压的滤两机个表式面电化学两反端应连接器,每一电极的两
为同一极性
面均具有不同的极性
AC C A AC
阳极区 阳极
隔膜
均匀加压 阴极 阴极区 绝缘端板
均匀加压 入口
出口
AC C A AC
(a)单极式
(b)复极式
A一阳级液 C—阴极液
电极 隔膜
电极 隔膜 多孔电极
反各 应种 器压 多孔电极 滤
机 型 电 化 学
(c)三维电极反应器 (d)流化床电极反应器
20
完整版课件ppt
3-3 结构特殊的电化学反应器
Y STtV G RisttV K R ηI i(V S R)K ηIiA SK ηI
电导率很低的反应体系,或反应物浓度很低,受 制于传质速度的反应,都不可能大幅度地提高电极 反应的电流密度,而力图设计具有更大比表面积的 电化学反应器提高时空产率。
21
完整版课件ppt
比电极面积 体积电流密度
多孔流通反应器
流化床 反应器
固定床反应器
迭层式反应器
板框式反应器 水银法氯碱槽
特征长度
各种电化学反应器的As值与 特征长度的关系
22
多孔流通反应器
板框式反应器
迭层式反应器 水银氯碱槽
固定床反应器
流化床 反应器
特征长度 体积电流密度(iv)与特征长 度的关系
第三章 电化学反应器
1
完整版课件ppt
第三章 电化学反应器
1、电化学反应器的分类 2、两种典型结构的电化学反应器 3、结构特殊的电化学反应器 4、电化学反应器的工作特性 5、电化学反应器的联结与组合 6、电化学反应器的设计
2
完整版课件ppt
电化学反应器的基本特征:
(1)构成:两个电极和电解质。 (2)类别:电解反应器、化学反应器。 (3)过程:电化学反应,电荷、质量、热量、动 量的四种传递过程,服从电化学热力学、电极过程 动力学及传递过程的基本规律。 (4)特殊的化学反应器:
10
完整版课件ppt
3、连续搅拌箱式反应器
连续投料
浓 c入口 反应器 出口
度
反应物 反应物
产物 化
11
完整版课件ppt
3-2 两种典型结构的电化学反应器
一、箱式电化学反应器
工作方式
间歇:电池,电镀
半间歇:电解工程(电解炼铝、电解制氟)
电极的放置:垂直交错,并减小极距,以提高反 应器的时空产率。
8
完整版课件ppt
2、柱塞流电化学反应器
浓度
x
c
反应物
产物
反应物进入
产物流出
0
x
柱塞流反应器及其浓度的变化(x——距反应器入口的距离)
9
完整版课件ppt
二、按照反应器工作方式分类
连续搅拌箱式反应器:连续加入反应物并以同一 速率放出产物的同时,在反应器中不断搅拌,反 应器内的组成恒定。
特点:操作达到稳态时,出口料液组成不随时间 改变。
4
完整版课件ppt
二、按照反应器工作方式分类
间歇式电化学反应器:定时送入一定量的反应物 (电解液)后,经过一定时间,放出反应产物。
柱塞流电化学反应器:反应物不断进入反应器, 产物不断流出,达到稳态。
连续搅拌箱式反应器:连续加入反应物并以同一 速率放出产物的同时,在反应器中不断搅拌,反 应器内的组成恒定。
16
完整版课件ppt
压滤机式电化学反应器优点
单元反应器的结构可以简化及标准化,便于大批 量的生产及在维修中更换。
可广泛地选用各种电极材料及膜材料
电极表面的电位及电流分布较为均匀
采用多种湍流促进器来强化传质及控制电解液流 速
17
完整版课件ppt
压滤机式电化学反应器优点
通过改变单元反应器的电极面积及数量较方便地 改变生产能力,适应不同用户的需要。
5
完整版课件ppt
二、按照反应器工作方式分类
间歇式电化学反应器:定时送入一定量的反应物 (电解液)后,经过一定时间,放出反应产物。
特点:间歇操作,生产率不高,只适合于小规模 生产,需经常调整槽压,使电流密度尽可能接近 最适宜值。
措施:为了控制反应温度和增大反应器容量,使 电解液在电解槽和另一化学反应器组成的封闭系 统循环。如:电解制取氯酸盐
对传质过程要求严格控制的生产。
13
完整版课件ppt
水电解用单极箱式电解槽
槽体 KOH水溶液
14
电极 石棉隔膜
完整版课件ppt
二、压滤机式电化学反应器或板框式电化学反应器
由很多单元反应器组合而成、每一单元反应器 都包括电极、板框、隔膜,电极大多为垂直安放, 电解液从中流过,同箱式电化学反应器相比,无 需另外制作反应器槽体。