Показатели процесса электролиза

  Понятие о выходе по току, удельном расходе электрической энергии, выходе по энергии

Как и всякий электрохимический процесс, электролиз криолитоглинозёмного расплава подчиняется законам Фарадея, установленным им при изучении электролиза водных растворов.

Первый закон.

Масса вещества, выделившегося на электроде при прохождении постоянного электрического тока через электролит, прямо пропорциональна количеству затраченного электричества, т.е. силе тока и времени его прохождения:

     m = k _* I _* τ                                             (1)

Коэффициент пропорциональности k называют электрохимическим эквивалентом. Если подставить в уравнение I = 1А, τ = 1 час, то m = k, т.е. электрохимический эквивалент представляет собой массу вещества, выделившегося на электроде при силе тока 1А за 1 час. Значит, он измеряется в: г /(А_*ч) или кг /(кА_*ч)         k =                                (2)                 

 Второй закон

Электрохимические эквивалентывеществ пропорциональны их грамм – эквивалентам:

                                         k =                                                               (3)

где Э - грамм – эквивалент выделившегося вещества на электроде;

    F – число Фарадея, равно 26,8 А_*ч

Грамм – эквивалент  Э - это масса вещества в граммах, численно равная химическому эквиваленту Х                             Х =                                                               (4)

где Ам – атомная масса вещества;

    n – валентность вещества.

Тогда, подставив в уравнение (3) значение Э = Х, получим:

                                      k =                                                             (5)

Отсюда, численные значения электрохимического эквивалента будут для:

Al = 0,335 г/(А_*ч)     Mg = 0,454 г/(А_*ч)     Cl = 1,323 г/(А_*ч) 

На практике количества металла, который выделяется при электролизе всегда меньше, чем должно было выделиться по закону Фарадея, для определения эффективности работы электролизера (тока) ввели показатель выход по току.

Выходом по току η называют отношение массы вещества, фактически полученного при электролизе, к его количеству, теоретически ожидаемому за то же время, согласно закону Фарадея:

η_т =

где Рпр -производительность электролизера т.е. количество алюминия, фактически наработанное определенным количеством электричества (I*τ);

Рт - теоретическое количество алюминия, выделяемое тем же количеством электричества, по закону Фарадея.

Производительность электролизера по закону Фарадея пропорционально силе тока, времени и выходу по току:

                      Р = k _* I _* τ_* η_т     

 

Удельный расход электрической энергии является важным показателем работы электролизера, т.к. процесс электролиза является очень энерго затратным. Удельный расход энергии показывает затраты электрической энергии на выпуск единицы продукции (Вт*ч/ кг; кВт*ч/т)

Удельный расход электроэнергии W, кВт*ч/т равен:

W =  

где U_ср – среднее напряжение на электролизере, В

η _т –выход по току, %

Выход по энергии ηэ, г/(кВт*ч) величина обратная удельному расходу электроэнергии и показывает сколько грамм алюминия выделится при затратах 1 кВт*ч энергии, определяется