Производство тяжелой воды
Тяжелая вода применяется в атомной энергетике в качестве замедлителя нейтронов, а также используется для получения химических соединений с тяжелым изотопом водорода.
В природной воде отношение протия к дейтерию составляет (5000÷6000):1. По электрохимическим свойствам изотопы водорода несколько различаются.
Электрохимический метод основан на концентрировании тяжелой воды. Процесс протекает при электролизе вследствие различия в потенциале выделения легкого (протия) и тяжелого (дейтерия) изотопов водорода. Потенциал выделения на катоде дейтерия имеет более отрицательное значения, чем потенциал выделения протия. За счет более высокого перенапряжения (на 0,1 В) и более отрицательного значения равновесного потенциала (на 0,003 В) тяжелого изотопа дейтерия, при электролитическом разложении воды происходит постепенное обогащение жидкой фазы дейтерием.
Электрохимический процесс концентрирования тяжелой воды может быть осуществлен периодическим и непрерывным методами.
Периодический метод электролитического получения тяжелой воды в промышленности не применяют вследствие высоких энергетических затрат.
В промышленности используют непрерывные методы, основанные на электролизе воды в каскаде электролизеров.
Многоступенчатый способ обогащения с комбинированием стадий электролиза и каталитического изотопного обмена в сочетании с фазовым изотопным обменом позволяет получить практически чистую тяжелую воду (не менее 99,7% D2О) с расходом воды около 100 кг и электроэнергии 60 – 100 кВт∙ч на 1 г D2О.
Интенсификация электрохимических методов получения водорода
Основной причиной малой доли электролитического водорода в общем объеме производства этого продукта является высокий уровень расхода электроэнергии на электролиз.
Одним из путей повышения интенсивности процесса получения водорода является электролиз с применением твердых электродов. Значительный эффект снижения напряжения на электрохимической стадии получения водорода достигается в комбинированных системах, включающих электролиз с образованием на катоде водорода, а на аноде химического продукта, подвергаемого термическому разложению:
- электролиз сернокислотных растворов, протекающий с выделением на катоде водорода и окислением на аноде диоксида серы
SO2 + 2H2O → H2SO4 + H2 (7.в)
- термическое разложение серной кислоты, полученной на стадии электролиза с образованием диоксида серы:
2H2SO4 → 2SO2 + 2H2O + O2 (7.г)
Дата добавления: 2017-01-29; просмотров: 1186;