Количественные характеристики процесса электролиза

Критериями рационального проведения процесса электролиза считают выход вещества по току В_т и коэффициент использования энергии В_э.

Выходом по току называется отношение массы вещества, практически выделившийся при электролизе mп, к массе вещества, которая должна выделиться по закону Фарадея при тех же значениях силы тока и времени электролиза mт:

В_т = _п/m_т.

Закон Фарадея выражают следующим уравнением:

m_т=Эlt/FЧ10³ = K_хJt/10³(ru),.

m — масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества;

Ээквивалентная масса; J — сила тока;

t — время;

F — постоянная Фарадея (96 500 Кл/моль), т. е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества,.

10³ — коэффициент перевода массы из граммов в килограммы, К_х — электрохимический коэффициент.

Выход по току характеризует эффективность использования пропущенного через электролизер количества электричества, то есть электричества, затраченного непосредственно на образование целевого продукта электролиза и составляет для расплавов 0,7—0,9 дол. Ед., а для растворов около единицы.

Выходом по энергии называется отношение количества энергии, теоретически необходимого для выделения при электролизе единицы массы вещества Wт, к количеству энергии, фактически затраченному для этого в тех же условиях Wn:

В_э = Wт/Wп.

Количество энергии, затрачиваемое на выделение единицы массы вещества:

W_т/п = V_т/пJt/m_т/п(кВт ^. ч),.

Vт_/п — теоретическое/практическое напряжение электролиза,.

J — сила тока, А,.

t — время электролиза, ч,.

m_т/п — теоретическая/практическая масса вещества, полученная при электролизе за время t.

Выход по энергии характеризует эффективность использования электрической энергии при электролизе, то есть долю ее, непосредственно затрачиваемую на реакции разряда ионов. Следует, что выход по энергии падает при уменьшении выхода по току и возрастании разницы между практическим и теоретическим напряжением электролиза. Основные потери энергии при электролизе связаны с тепловыми процессами (нагрев и поддержание высокой температуры электролита).