Chloralkali-Elektrolyse
Die Chloralkali-Elektrolyse ist ein industriell bedeutsamer Prozess zur Herstellung von Chlor, Natronlauge und Wasserstoff aus einer Natriumchlorid-Lösung Sole. Es gibt drei Hauptverfahren: das Diaphragma-, das Membran- und das Amalgamverfahren.
Vocabulary: Sole ist eine konzentrierte Salzlösung, die als Ausgangsstoff für die Chloralkali-Elektrolyse dient.
Bei allen Verfahren ist es wichtig, den Kontakt zwischen Chlor und Natronlauge bzw. Wasserstoff zu verhindern, da dies zur Bildung von gefährlichem Chlor-Knallgas führen würde.
Die Reaktionsgleichungen für die Chloralkali-Elektrolyse lauten:
Anode: 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻
Kathode: 2 H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2 OH⁻
Gesamtreaktion: 2 NaCl + 2 H₂O → Cl₂ + H₂ + 2 NaOH
Highlight: Die Überspannung von H⁺ ist geringer als die von Na⁺, weshalb Wasserstoff anstelle von Natrium an der Kathode entsteht.
Das Amalgamverfahren verwendet Quecksilber als Kathodenmaterial, was zu sehr reinen Produkten führt, aber aufgrund der Umweltbelastung in der EU nur noch begrenzt eingesetzt wird.
Example: Beim Amalgamverfahren bildet sich zunächst ein Natrium-Amalgam an der Kathode, das anschließend mit Wasser zu Natronlauge und Wasserstoff reagiert.
Die Wahl des Verfahrens hängt von Faktoren wie Produktreinheit, Energieverbrauch und Umweltverträglichkeit ab. Das Membranverfahren gilt heute als die umweltfreundlichste und energieeffizienteste Option.