Kluczowa różnica między ogniwem rtęciowym a przeponowym polega na tym, że ogniwo rtęciowe zwykle potrzebuje wyższego napięcia i większej energii w porównaniu z ogniwem przeponowym.
Możemy używać ogniw rtęciowych, przeponowych i membranowych do produkcji chloru i sody kaustycznej na skalę przemysłową. We wszystkich metodach podstawą jest elektroliza roztworu chlorku sodu.
Co to jest ogniwo rtęciowe?
Ogniwo rtęciowe lub bateria rtęciowa to bateria elektrochemiczna, której nie można ładować. Możemy je sklasyfikować jako ogniwo pierwotne i jest również znane jako bateria z tlenkiem rtęci, ogniwo guzikowe i ogniwo Ruben-Mallory. Zazwyczaj bateria rtęciowa wykorzystuje reakcję między tlenkiem rtęci i elektrodami cynkowymi w elektrolicie alkalicznym. Napięcie ogniwa rtęciowego wynosi 1,35 V, gdy rozładowanie ogniwa pozostaje praktycznie stałe. Tutaj pojemność jest znacznie większa niż baterii cynkowo-węglowej o tym samym rozmiarze. Nawet w przeszłości baterie te były używane jako ogniwa guzikowe do zegarków, aparatów słuchowych, aparatów fotograficznych i kalkulatorów.
Katoda ogniwa rtęciowego jest zazwyczaj albo czystym tlenkiem rtęci(II) albo mieszaniną tlenku rtęci(II) z dwutlenkiem manganu. Jednak tlenek rtęci nie jest przewodnikiem. Dlatego musimy zmieszać z nim grafit, aby zapobiec gromadzeniu się rtęci w dużych kropelkach. Poza tym anoda tego ogniwa jest w zasadzie wykonana z cynku i oddziela się od katody warstwą papieru z porowatego materiału nasączonego elektrolitem. Nazywamy to mostem solnym. Ponadto elektrolitem ogniwa rtęciowego jest wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu.
Rozważając właściwości elektryczne ogniwa rtęciowego, jeśli katodą jest tlenek rtęci, ogniwa te mają bardzo płaską krzywą rozładowania, która może utrzymywać napięcie na poziomie 1,35 V do ostatnich 5% żywotności ogniwa. Co więcej, napięcie utrzymuje się w granicach 1% przez kilka lat przy lekkim obciążeniu. Z drugiej strony ogniwa rtęciowe z katodą z tlenku rtęci i dwutlenku manganu mają napięcie wyjściowe 1,4 V i bardziej nachyloną krzywą rozładowania.
Co to jest komora membranowa?
Ogniwo przeponowe to ogniwo elektrolityczne przydatne do produkcji wodorotlenku sodu i chloru z solanki chlorku sodu. Cela przeponowa polega na przepływie roztworu solanki (który jest wprowadzany do anody) z obszaru anody do obszaru katody przez przepuszczalną przeponę. W tym procesie obszar anodowy jest oddzielony od obszaru katodowego za pomocą przepuszczalnej membrany. Jednak cela przeponowa wykazuje mniejszą wydajność energetyczną, niską przyjazność dla środowiska i niską czystość produktu. W porównaniu z tą komórką komórka membranowa jest procesem zoptymalizowanym.
Na ogół ogniwo przeponowe jest wykonane z porowatej mieszaniny azbestu i polimerów. Roztwór wewnątrz ogniwa może przesączać się przez ten materiał z przedziału anodowego do przedziału katodowego. Możemy wykorzystać to ogniwo do uzyskania chloru z elektrolizy roztworu chlorku sodu. Anoda jest zwykle wykonana z tytanu, a katoda ze stali. Chlor pochodzi z anody, a wodór z katody. Ponadto roztwór wychodzący z katody jest roztworem wodorotlenku sodu, który jest zanieczyszczony chlorkiem sodu. Aby upewnić się, że przepływ cieczy występuje tylko od anody do katody, w komorze anodowej zawsze jest więcej cieczy.
Jaka jest różnica między ogniwem rtęciowym a ogniwem membranowym?
Ogniwo rtęciowe i ogniwo przeponowe to dwa z trzech głównych ogniw, które możemy wykorzystać do produkcji chloru oraz sody kaustycznej. Kluczowa różnica między ogniwem rtęciowym a ogniwem przeponowym polega na tym, że ogniwo rtęciowe zwykle wymaga wyższego napięcia i większej energii w porównaniu z ogniwem przeponowym. Ogniwo rtęciowe ma zazwyczaj anodę cynkową i katodę wykonaną z czystego tlenku rtęci(II) lub mieszaniny tlenku rtęci(II) z dwutlenkiem manganu. Z drugiej strony cela przeponowa ma anodę tytanową i katodę stalową.
Poniższa infografika przedstawia różnice między ogniwem rtęciowym a ogniwem przeponowym w formie tabelarycznej do bezpośredniego porównania.
Podsumowanie – ogniwo rtęciowe a ogniwo membranowe
Ogniwa rtęciowe i przeponowe to dwa ogniwa, których możemy użyć do produkcji chloru i sody kaustycznej. Kluczową różnicą między ogniwem rtęciowym a ogniwem przeponowym jest to, że ogniwo rtęciowe zwykle wymaga wyższego napięcia i większej energii w porównaniu z ogniwem przeponowym.
