ΔUДИФ+ ΔUКОН+ ΔUЭЛ,
где Еa– обратимый потенциал анода, В;
ЕК – обратимый потенциал катода, В;
ηa– поляризация анода, В;
ηk– поляризация катода, В;
ΔUЭЛ-ТА– падение напряжения в электролите, В;
ΔUДИФ– падения напряжения в диафрагме, В;
ΔUКОН– падение напряжения в контактах, В;
ΔUЭЛ – падение напряжения в электродах, В.
где i– плотность катодного тока;
ρ0 – удельное сопротивление электролита, ρ0 повышается при вводе газа;
l – расстояние между электродами;
S – площадь сечения электролита;
J – электропроводность.
Коэффициент газонаполнения k = ρ/ρ0.
Падение напряжения газозаполнения элемента определяется по формуле
ΔUЭЛ-ТА = ilρ0k.
Падение напряжения в диафрагме
ΔUДИФ= JRДИАФ.
Падение напряжения в контактах обычно принимают равным 5 – 10% от общего напряжения.
Падение напряжения в электродах:
Снижение напряжения на электрохимическом аппарате – оптимальное расстояние между электродами, максимальной электропроводностью.
Рис. 2
К энергетическим характеристикам относятся:
1) напряжение на электрохимическом аппарате;
2) отдача по напряжению.
3) отдача по емкости
4) отдача по энергии
5) производительность электрохимического аппарата оценивается количеством продукта на одной затраченной энергии.
Расход электрической энергии на 1 тонну произведенного продукта определяется так:
ВT – выход по току в долях единицы.
Энергетический баланс – устанавливает соотношение между видом энергии, поступающей в электролизер, и энергией, уходящей из него, демонстрируя равенство статей прихода и расхода. Электроэнергия const тока, подводимая к электролизеру, составляет:
WЭЛ= UJt.
Общее уравнение энергетического баланса имеет следующий вид:
Wэ + ∑Qприхода = Wэл.хим.р-ии + Wтока + ∑Qрасх,
где ∑Qприхода – тепловая энергия, поступающая в электролизер с электролитом и электродами за счет вторичных процессов;
Wэл.хим.р-ии – энергия тока, затраченная на электрохимическую реакцию;
Wтока – энергия тока, перешедшая в тепловую энергию; ∑Qрасх– тепловая энергия, уносимая электролитом, электродами, газами при испарении Н2О, излучении и конвекции.
3. Первый закон термодинамики. Калорические коэффициенты. Связь
