Chlor-Alkali-Elektrolyse

Die Chlor-Alkali-Elektrolyse ist ein grundlegender industrieller Prozess zur Gewinnung von Chlor und Natronlauge durch die Elektrolyse von Natriumchlorid. Dabei entsteht Wasserstoff als Nebenprodukt. Ein wichtiger Aspekt dieses Verfahrens ist die Notwendigkeit, den Kontakt zwischen Chlor und Natronlauge bzw. Wasserstoff zu verhindern, um die Bildung des gefährlichen Chlorknallgases zu vermeiden.

Bei der Elektrolyse spielt die Zersetzungsspannung eine entscheidende Rolle. Sie ist definiert als die Mindestspannung, die für die Durchführung der Elektrolyse erforderlich ist. Die tatsächliche Zellspannung setzt sich aus der Zersetzungsspannung und der Überspannung zusammen.

Vocabulary: Die Überspannung ist die Differenz zwischen der gemessenen (Ux) und der berechneten Spannung (Uz). Sie wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie dem Elektrodenmaterial, der Temperatur sowie der Konzentration und Art der Elektrolyte.

Es gibt drei Hauptverfahren der Chlor-Alkali-Elektrolyse: das Diaphragma-, das Membran- und das Amalgamverfahren. Jedes dieser Verfahren hat spezifische Eigenschaften hinsichtlich der verwendeten Materialien, der Reinheit der Produkte und der Umweltbelastung.

Highlight: Das Membranverfahren ist heute das am häufigsten eingesetzte Verfahren in der EU mit einem Anteil von etwa 51%. Es zeichnet sich durch eine geringe Umweltbelastung und einen niedrigen Energieverbrauch aus.

Die Reaktionsgleichungen der Chlor-Alkali-Elektrolyse zeigen die grundlegenden chemischen Prozesse. An der Anode wird Chlor gebildet, während an der Kathode je nach Verfahren entweder Wasserstoff oder Natrium entsteht. Die Gesamtreaktion führt zur Bildung von Wasserstoff, Chlor und Natriumhydroxid aus Natriumchlorid und Wasser.