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Chlor-Alkali-Elektrolyse einfach erklärt: Reaktionsgleichungen, Membranverfahren, Amalgamverfahren Vor und Nachteile

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Chlor-Alkali-Elektrolyse einfach erklärt: Reaktionsgleichungen, Membranverfahren, Amalgamverfahren Vor und Nachteile
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Die Chlor-Alkali-Elektrolyse ist ein wichtiger industrieller Prozess zur Herstellung von Chlor, Natronlauge und Wasserstoff. Es gibt drei Hauptverfahren: das Membranverfahren, das Diaphragmaverfahren und das Amalgamverfahren. Jedes Verfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Effizienz, Produktreinheit und Umweltverträglichkeit.

  • Das Membranverfahren nutzt eine spezielle ionenselektive Membran zur Trennung der Produkte.
  • Das Diaphragmaverfahren verwendet ein poröses Diaphragma zur Trennung.
  • Das Amalgamverfahren basiert auf der Bildung von Natriumamalgam an einer Quecksilberkathode.

Alle Verfahren haben gemeinsam, dass sie Kochsalzlösung (Sole) als Ausgangsstoff verwenden und durch Elektrolyse Chlorgas, Natronlauge und Wasserstoff erzeugen.

17.4.2021

1380

Amalgamverfahren und Überspannungen

Diese Seite erklärt das Amalgamverfahren und die Bedeutung von Überspannungen in der Chlor-Alkali-Elektrolyse. Das Amalgamverfahren nutzt die extreme Überspannung von Quecksilber als Kathode.

Definition: Überspannung ist die zusätzliche Spannung, die über das thermodynamisch berechnete Potenzial hinaus angelegt werden muss, um eine Elektrodenreaktion ablaufen zu lassen.

Die Seite zeigt die möglichen Elektrodenreaktionen für alle drei Verfahren (Membran-, Diaphragma- und Amalgamverfahren) und vergleicht die Überspannungen für verschiedene Gase und Elektrodenmaterialien.

Example: Beim Amalgamverfahren wird an der Quecksilberkathode Natrium zu Natriumamalgam reduziert, welches dann in einem separaten Schritt zu Natronlauge und Wasserstoff umgesetzt wird.

Die Bedeutung der Überspannung wird ausführlich erläutert. Sie beeinflusst, welche Reaktionen an den Elektroden bevorzugt ablaufen. Zum Beispiel führt die hohe Überspannung von Sauerstoff an Graphit dazu, dass an der Anode bevorzugt Chlorgas entsteht.

Highlight: Das Amalgamverfahren ermöglicht die Produktion von sehr reiner Natronlauge (50% Konzentration), erfordert aber den Umgang mit giftigem Quecksilber.

Die Seite enthält auch detaillierte Skizzen der Elektrolysezellen für alle drei Verfahren, die die Anordnung der Elektroden, Membranen oder Diaphragmen und die Produktströme zeigen.

Verfahren
Membranverfahren
nutzt spezielle
Membran
Diaphragmaverfahren
natzt Lösungs-
tension
Aufbau
CL₂
w (NaCl) =
20%=
w (NaCl)=
31%3
Cl₂

Vergleich der Chlor-Alkali-Elektrolyse-Verfahren

Diese Seite bietet einen umfassenden Vergleich der drei Chlor-Alkali-Elektrolyse-Verfahren: Membran-, Diaphragma- und Amalgamverfahren. Sie stellt die Vor- und Nachteile jedes Verfahrens gegenüber und diskutiert ihre wirtschaftliche und ökologische Bedeutung.

Das Membranverfahren wird als das modernste und umweltfreundlichste Verfahren beschrieben. Es produziert die reinsten Produkte und hat den geringsten Energieverbrauch.

Highlight: Das Membranverfahren hat den niedrigsten Stromverbrauch von 2400 kWh pro Tonne Chlor, verglichen mit 2720 kWh beim Diaphragmaverfahren und 3360 kWh beim Amalgamverfahren.

Das Diaphragmaverfahren wird als kostengünstig in der Anschaffung beschrieben, produziert aber weniger reine Produkte. Das Amalgamverfahren, obwohl es sehr reine Natronlauge liefert, wird aufgrund der Verwendung von giftigem Quecksilber zunehmend durch andere Verfahren ersetzt.

Quote: "Das Amalgamverfahren wird aufgrund der Quecksilberproblematik in der EU bis 2017 vollständig durch andere Verfahren ersetzt."

Die Seite enthält auch eine Tabelle, die die typischen Produktkonzentrationen und Energieverbräuche für jedes Verfahren vergleicht. Zusätzlich werden die weltweiten Produktionskapazitäten für Chlor nach Verfahren aufgeschlüsselt.

Example: In Westeuropa werden 54% des Chlors durch das Membranverfahren, 25% durch das Amalgamverfahren und 21% durch das Diaphragmaverfahren produziert.

Abschließend werden die Verwendungszwecke der Produkte der Chlor-Alkali-Elektrolyse diskutiert. Chlor wird hauptsächlich zur Herstellung von PVC und anderen Kunststoffen verwendet, während Natronlauge in vielen industriellen Prozessen eingesetzt wird.

Verfahren
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Technisch wichtige Elektrolysen - Die Chloralkalielektrolyse

Diese Seite gibt einen Überblick über die verschiedenen Verfahren der Chlor-Alkali-Elektrolyse. Es werden das Membranverfahren und das Diaphragmaverfahren detailliert dargestellt, einschließlich ihrer Aufbauten und Reaktionsgleichungen.

Das Membranverfahren nutzt eine spezielle Membran zur Trennung der Produkte, während das Diaphragmaverfahren auf Lösungstrennung basiert. Beide Verfahren produzieren Chlorgas an der Anode und Wasserstoff sowie Hydroxidionen an der Kathode.

Vocabulary: Sole - Eine konzentrierte Salzlösung, hier Natriumchloridlösung.

Example: Beim Membranverfahren wandern Natriumionen durch die Membran, während Chloridionen zurückgehalten werden.

Die Seite zeigt auch die unterschiedlichen Konzentrationen der Produkte und Edukte in den verschiedenen Bereichen der Elektrolysezellen. Beim Membranverfahren wird eine höhere Konzentration der Natronlauge (33%) erreicht als beim Diaphragmaverfahren (13%).

Highlight: Die spezielle Membran im Membranverfahren besteht aus einem Polymergerüst mit Sulfonatgruppen (SO3-), die Kanäle von etwa 1 nm Größe bilden.

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Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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  • Das Membranverfahren nutzt eine spezielle ionenselektive Membran zur Trennung der Produkte.
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Example: Beim Amalgamverfahren wird an der Quecksilberkathode Natrium zu Natriumamalgam reduziert, welches dann in einem separaten Schritt zu Natronlauge und Wasserstoff umgesetzt wird.

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Das Membranverfahren wird als das modernste und umweltfreundlichste Verfahren beschrieben. Es produziert die reinsten Produkte und hat den geringsten Energieverbrauch.

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