氧去極化陰極技術發(fā)展趨勢

鄭學棟

上海市化工科學技術情報研究所（上海 200030）

技術進展

氧去極化陰極技術發(fā)展趨勢

鄭學棟

上海市化工科學技術情報研究所（上海 200030）

氧去極化陰極（ODC）技術是近年發(fā)展起來的一項新型氯堿電解技術，其基本原理是以氧氣還原反應代替氫氣析出的還原反應，由于陰極反應不同，陰極的理論分解電壓也就不同，ODC比傳統(tǒng)陰極的電極電位降低了約1 V，在相同電流密度的運行條件下，理論上節(jié)能可達到30%。目前，ODC技術已取得重大突破，達到工業(yè)應用要求；我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，發(fā)展和采用ODC技術對于氯堿企業(yè)節(jié)能降耗、提升綜合競爭力具有重要意義。

氯堿電解 燒堿 ODC技術 節(jié)能降耗

氯堿工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中具有舉足輕重的地位，其產(chǎn)品主要包括燒堿（NaOH）、氯氣（Cl2）等基礎化工原料，廣泛應用于農(nóng)業(yè)、輕工、化工、建材、國防、冶金和食品加工等領域。近年來，我國燒堿產(chǎn)品年產(chǎn)量逐年增加，2008年為1850萬t，至2013年已達到2 854萬t，5年間燒堿產(chǎn)量的年均增長率約為9%。氯堿生產(chǎn)工藝幾乎均基于氯化鈉的電解，生產(chǎn)過程的能耗極高。各種成熟的降耗措施中，降低陰陽極極距的方式已接近能耗降低的極限，各國正在探索可以更大幅度地降低電耗的技術，近年世界氯堿行業(yè)關注最多的新技術是氧去極化陰極（ODC）技術。

1 燒堿生產(chǎn)電解工藝簡述

在全球范圍內(nèi)，氯堿工業(yè)具有100多年的發(fā)展歷史，隨著生產(chǎn)技術和裝備水平的不斷提升，燒堿生產(chǎn)電解工藝也逐步發(fā)展，目前在工業(yè)上主要有三種電解工藝，分別為水銀法、隔膜法、離子膜法。

1.1 水銀法

水銀法電解是以汞（Hg）為陰極，以石墨或金屬為陽極。在電解槽中，氯離子（Cl-）在陽極上生成Cl2，鈉離子（Na+）在陰極上放電生成鈉汞齊，后者由電解槽排入解汞塔，與凈化水反應，產(chǎn)生NaOH和H2，同時還原出Hg聚集于解汞塔底部，由汞泵送回電解槽循環(huán)使用。精制鹽水被電解后變成淡鹽水，經(jīng)過脫氯處理和脫汞處理后送回化鹽工序。兩極反應如下：

該生產(chǎn)工藝技術落后，能耗高，而且產(chǎn)生的汞污染問題不能徹底解決，我國早已將該工藝淘汰；目前在歐洲，該工藝產(chǎn)能占總產(chǎn)能的比例已由2000年的54%降至約25%，預計2020年前將全部被淘汰。

1.2 隔膜法

隔膜法電解是以石墨或金屬鈦為陽極、鐵為陰極，并采用石棉隔膜的一種電解方法。隔膜是一種多孔滲透性材料，能將陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物隔開，而使電解液通過，并以一定的速度流向陰極，同時阻止OH-向陽極擴散。Cl-在陽極表面放電生成Cl2，H2O在陰極表面放電生成H2。陽極液中的Na+不斷地通過隔膜的孔隙流入陰極室，與OH-結合生成NaOH。兩極反應如下：

隔膜法生產(chǎn)工藝存在燒堿溶液濃度低、電耗高、產(chǎn)品雜質質量分數(shù)高、污染嚴重等問題，但是鑒于裝置投資少、對鹽水質量要求不苛刻、隔膜原料不受發(fā)達國家限制等特點，該工藝預計還將存在很多年。目前，我國燒堿企業(yè)尚有產(chǎn)能為210萬t/a的金屬陽極隔膜法電解裝置，部分企業(yè)已改造為擴張陽極，使用改性隔膜和活性陰極，降低了電解電耗。在我國，隔膜法燒堿生產(chǎn)工藝屬于淘汰類工藝，將于2015年全部淘汰。而在美國，燒堿生產(chǎn)目前仍以隔膜法為主，且在今后很長一段時間內(nèi)將持續(xù)生產(chǎn)，逐步退役，直到投資者收回最后的剩余價值。

1.3 離子膜法

離子膜法是采用離子交換膜電解食鹽水制備燒堿的方法。其主要原理是使用的陽離子交換膜具有特殊的選擇透過性，只允許陽離子（H+、Na+）通過，而陰離子（Cl-、OH-）和兩極產(chǎn)物（H2、Cl2）均無法通過，因而可避免陽極產(chǎn)物（Cl2）和陰極產(chǎn)物（H2）相混合導致爆炸的危險，同時還可以避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應生成NaClO影響燒堿純度。兩極反應如下：

與傳統(tǒng)的隔膜法和水銀法相比，離子膜法除占地面積小，自動化水平高，可避免石棉、水銀對環(huán)境的污染之外，還具有以下特點：（1）離子交換膜具有選擇透過性，只允許陽離子通過；（2）電解液濃度高，目前電解液中燒堿質量分數(shù)為32%～35%；（3）產(chǎn)品質量好，不含石棉等其他雜質，濃縮至50%的燒堿溶液，其氯化鈉質量分數(shù)仍小于5.0×10-5；（4）電流效率高，即使在較大的電流密度下，也能保持低電耗等優(yōu)點。

綜合來講，離子膜法具有能耗低、產(chǎn)量大、產(chǎn)品質量好和無污染等優(yōu)點，是世界公認的技術先進和經(jīng)濟合理的制堿工藝。

與普通隔膜法相比，采用先進的離子膜法生產(chǎn)1 t燒堿（折100%）可節(jié)約電能300 kW·h左右。2009～2013年我國30%燒堿綜合能耗情況[1]見表1。可以看出，近5年，通過產(chǎn)品結構調整和節(jié)能技術的推廣應用，我國燒堿單位產(chǎn)品綜合能耗呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢。其中，隔膜法生產(chǎn)工藝逐漸退出市場是燒堿平均綜合能耗逐年降低的一個重要因素。

表1 2009～2013年我國30%燒堿綜合能耗 kg（標準煤）/t

節(jié)能降耗是氯堿工業(yè)的永恒主題，途徑有多種，降低槽電壓是最有效的方法，其措施有使用擴張金屬陽極、改性膜、活性陰極和膜極距等，但這些措施所降低槽電壓的幅度都不大，且有一定的極限。

2 ODC技術基本原理

隨著對燃料電池開發(fā)研究的深入，人們開始意識到可以將其使用的氣體擴散電極（GDE）技術引入氯堿工業(yè)中來降低電耗，應用于氯堿工業(yè)中的GDE稱為ODC。GDE作為氯堿電解ODC有很多要求[2]：（1）具有很高的催化活性以適應氧氣還原反應；（2）具有合適的疏水/親水孔隙系統(tǒng)，以高效傳輸電解質和氧氣至反應活性點；（3）在80～90℃的濃燒堿溶液中具有長時間化學穩(wěn)定性。

目前，ODC技術在國際上屬于前沿性研究課題，是氯堿工業(yè)節(jié)能降耗的重要發(fā)展方向。ODC是由聚合物制成的微孔氧催化電極，主要由催化層、防水層和導電網(wǎng)組成。催化層為由含有少量鉑、鈀、銀、金等貴金屬粉末的活性炭或含有少量鎳、鈷、銅等的活性炭粉與乙炔黑、無水芒硝、無水乙醇以及聚四氟乙烯（PTFE）乳液碾壓而成的具有一定厚度的薄膜，電解過程中氧的還原反應（生成OH-以代替析氫反應）在該層進行；防水層由無水芒硝、無水乙醇和PTFE乳液碾壓而成，主要防止電解液外滲；導電網(wǎng)為銀網(wǎng)或鎳網(wǎng)，主要起導電和增強電極的作用。傳統(tǒng)析氫電解和ODC電解對比見圖1。

ODC技術的反應為：

由反應可知，在陽極，ODC技術和傳統(tǒng)析氫電解發(fā)生的反應相同，Cl-失去電子產(chǎn)生Cl2，而在陰極，傳統(tǒng)技術發(fā)生析氫反應放出H2，ODC技術發(fā)生吸氧反應消耗O2。

從熱力學角度分析，ODC技術節(jié)能的原因見圖2（兩極的電勢差是電流密度的函數(shù)）。傳統(tǒng)電解過程發(fā)生析氫反應，熱力學電勢差大約為2.2 V，實際上在電流密度為4～6 kA/m2的運行條件下，兩極的電勢差還包括正負極的超電勢以及膜、電極和電解液之間的電阻引起的電勢差，總計正負極實際電勢差約為3 V。采用ODC技術，熱力學電勢差約為1.32 V，在反應過程中由于發(fā)生氧化反應，陰極的超電勢相對于析氫反應引起的陰極超電勢略大，總計正負極實際電勢差相比析氫正負極的電勢差下降約1 V，即為2 V，因此，ODC技術能夠降低約30%的能耗。

圖1 傳統(tǒng)析氫電解和ODC電解對比

圖2 傳統(tǒng)的析氫電解和ODC電解的兩極電勢差

通常，ODC為多孔結構，其結構可以讓三相界面無限地接近，在固體催化劑上發(fā)生上述的陰極反應。所謂的三相即為氣相的氧氣、液相的水和來自固相的電子。實際上，在三相界面上直接接觸發(fā)生的反應是有限的，但是可通過氧氣在液相中的擴散和通過擴散轉移到催化劑的活性位上使反應物發(fā)生間接接觸。

3 ODC技術發(fā)展過程

ODC技術用于氯堿電解的設想最早可以追溯到20世紀50年代，當時美國和歐洲的一些學者做了許多前瞻性探索研究[3-4]，并有人指出利用ODC技術可大大減小正負兩極的電勢差，但由于當時沒有研發(fā)出適用于氯堿電解的穩(wěn)定膜而阻礙了該技術的進一步發(fā)展。

70年代開始，隨著膜在工業(yè)中的應用及ODC的發(fā)展，美國、日本和歐洲國家開始對ODC技術產(chǎn)生了濃厚的興趣，許多公司和研發(fā)機構圍繞該技術申請了大批專利。1977年，Diamond Shamrock公司在世界上第一次真正意義上嘗試開發(fā)了應用于隔膜和膜電解槽的ODC技術，其實驗結果明確表明ODC替代析氫電極可顯著節(jié)省電能，后來該研究被Eltech Systems公司接管。隨后，對于ODC技術的研究掀起了一個高潮，研究機構包括美國、德國和日本的許多大型公司，如Dow、Hoechst、PPG、GE、DeNora、旭硝子株式會社、德山株式會社、東洋曹達株式會社以及吳羽化學工業(yè)株式會社等。此外，還包括很多大學和科研機構。

在20世紀七八十年代對于ODC技術的研究，很多學者將其稱為ODC技術“第一時代”研究。在此期間，Eltech Systems、Hoechst和Dow公司做了大量研發(fā)工作，主要研究成果如下：（1）Eltech Systems公司采用源于聚合物電解質燃料電池的碳基電極構建了電解槽，實驗室規(guī)模電解槽順利運行350 d，其電流密度為3 kA/m2（使用空氣，ODC面積0.19 m2），槽電壓為2.27 V，生產(chǎn)燒堿的直流電耗為1 600（kW·h）/t；其商業(yè)規(guī)模電解槽運行2 500 h后，由于ODC的耐久性不足而終止。（2）Hoechst公司研發(fā)了含有銀/PTFE混合物的電極，與金屬網(wǎng)一起加工成厚度為300～500 μm的多孔結構，在電流密度為2 kA/m2、槽溫為85℃的40 cm2實驗室電解槽中進行了耐久性測試，結果表明，穩(wěn)定運行時間大于13000 h；此外，該公司還進行了中試實驗，當電流密度為3 kA/m2時，槽電壓為2.17 V（使用氧氣、槽溫度85℃），生產(chǎn)燒堿的直流電耗為1550（kW·h）/t。總體來說，“第一時代”的研究成果證明了ODC技術在氯堿工業(yè)中的可行性，且實驗裝置已達到中試規(guī)模，當時電解槽的電壓可以降低0.8～0.9 V，但由于經(jīng)濟性原因，ODC技術研究還是未取得進一步突破和發(fā)展。

20世紀90年代，日本的貿(mào)易工業(yè)部（MITI）和堿工業(yè)協(xié)會（JSIA）開展的合作項目掀起了ODC技術“第二時代”研究[5]，參與者有日本的大學和大型化工公司，其中包括旭硝子株式會社、Permelec電極株式會社、田中貴金屬工業(yè)株式會社等公司，其技術特點為通過熱壓方式對催化層、氣體擴散層及電流收集器進行組裝，通過該方法制備的ODC具有較好的催化效果和強度。

“第二時代”的研究中最受關注且獲得重大突破的大型ODC技術研究項目由德國Bayer、Uhde與意大利De Nora公司合作開發(fā)。1998年，合作項目開發(fā)的配套ODC技術的大型工業(yè)級電解槽（2.7 m2）成功運行，試驗結果與中試裝置的運行結果相當，電流密度為3 kA/m2時噸堿電耗約1400 kW·h（噸氯電耗約1 250 kW·h）；2003年采用該ODC技術的兩套HCl電解裝置在德國Brunsbüttel投用，單套Cl2產(chǎn)能為1萬t/a，該裝置采用第二代ODC電極（RhSy），單元有效面積為2.5 m2，運行電流密度為4 kA/m2，生產(chǎn)Cl2的直流電耗為1000～1100（kW·h）/t，耗電可減少約30%，該創(chuàng)新工藝2005年獲得美國電化學協(xié)會獎。2006年，Bayer公司研究的ODC技術（用于電解NaCl）成功進入由德國聯(lián)邦教育與科研部（BMBF）贊助的“Klimazwei”計劃中一個關于“在生產(chǎn)基礎化學品過程中二氧化碳減排”的項目，該項目有11家參與單位，其中Bayer材料科技公司為該項目的重要負責單位，該項目始于2006年6月，運行時間為4年，預算為1200萬歐元。2008年，Bayer公司在上海漕涇建設的電解HCl循環(huán)回收裝置投產(chǎn)，Cl2產(chǎn)能為21.5萬t/a，裝置24臺電解槽，每臺70個單元槽，電流密度為5 kA/m2，這是ODC技術在全球范圍內(nèi)第一次大規(guī)模商業(yè)化應用，該電解裝置的原料HCl是異氰酸酯生產(chǎn)裝置的副產(chǎn)物，產(chǎn)品Cl2進入Bayer在上海生產(chǎn)基地的新裝置用于生產(chǎn)聚氨酯中間體。

2009年，Bayer公司開始與世界主要的電解槽生產(chǎn)商展開合作，包括Uhde、日本氯工程株式會社和旭化成株式會社、藍星（北京）化工機械有限公司，這4家公司產(chǎn)品在世界氯電解設備市場的占有率約為98%。

2011年，Bayer和Uhde公司共同合作在德國Krefeld-Uerdingen建造的第一套大型電解NaCl裝置投產(chǎn)，Cl2產(chǎn)能為2萬t/a，至今該項目已成功穩(wěn)定運行4年，燒堿電耗為1500～1600（kW·h）/t，直接CO2減排1萬t/a。該裝置向世界氯堿生產(chǎn)商證明ODC應用于電解NaCl的技術已經(jīng)達到工業(yè)應用要求。伍德迪諾拉鹽水ODC電解技術由伍德迪諾拉公司（Uhde和De Nora各持股50%的合資企業(yè)）、蒂森克虜伯工業(yè)方案公司和拜耳材料科技公司的技術團隊共同研發(fā)。該裝置的運行結果表明，若德國的氯堿企業(yè)全部采用該ODC技術，則可以降低德國1%的電量消耗。

在ODC技術發(fā)展過程中，我國的高校、科研院所和企業(yè)也做了大量的研發(fā)工作，如清華大學、北京化工大學、中科院大連化學物理研究所和藍星（北京）化工機械有限公司等，其中藍星（北京）化工機械有限公司和北京化工大學的合作項目取得了巨大突破。2013年，藍星（北京）化工機械有限公司和北京化工大學共同承擔了“氧陰極低槽電壓離子膜電解制燒堿技術”項目，研發(fā)的5萬t/a ODC技術制燒堿工業(yè)化規(guī)模裝置開車運行，并通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的專家審查驗收，該項目開發(fā)的ODC技術中燒堿電耗低于1500（kW·h）/t，與目前世界上最先進的離子膜法膜極距技術相比每噸燒堿節(jié)能600 kW·h。為了進一步改進ODC技術，該項目組不斷進行研究和改良工作，開發(fā)出的性能更好的第二代ODC催化劑技術能夠提高ODC的催化效果、延長ODC的壽命，目前正在進行實驗室放大試驗，下一步將根據(jù)試驗結果進行工業(yè)化試驗。此外，該項目組順利攻克了納米碳材料負載的金屬納米粒子復合催化劑制備技術的難題，并研制出符合氯堿電解生產(chǎn)用的ODC離子膜電解槽，取得了自主知識產(chǎn)權，目前已申請多項國內(nèi)、國際專利，是我國氯堿工業(yè)領域的重大技術突破。

4 ODC還原催化劑的研究

國內(nèi)外關于氧氣還原反應催化劑的研究文獻很多，研究對象包括很多不同的材料，如鈀、釕、銠、鉑、銀、鎳、過渡金屬氧化物和硫化物，金屬卟啉和酞菁類螯合物，鈣鈦礦型氧化物等。研究發(fā)現(xiàn)在熱堿性溶液中，大多數(shù)材料不能夠作為催化劑長期保持活性和穩(wěn)定性，作為堿性溶液中氧的催化劑，僅有鉑和銀具有實際有效性。

在NaOH溶液中，性能最優(yōu)異的氧還原催化劑為碳基鉑、碳基銀或純銀。早在1975年，Gruver等[7]對PTFE包裹炭黑的鉑系催化劑進行了研究。該碳基催化劑在催化過程中具有以下優(yōu)點：（1）催化劑高度分散在碳基體上；（2）高電導率；（3）碳基體的化學惰性；（4）有效地阻止了鉑的團聚。后來該研究團隊又研究了碳基鉑系金屬合金的氧氣還原催化劑。碳基鉑系金屬合金是當前最好的氧氣還原金屬催化劑，但造價昂貴，很多研究者認為，在ODC技術上銀更具有工業(yè)應用的潛力。Bayer公司的專利[8]也描述了鉑對于氧還原而言具有很高的催化活性，由于成本高，僅以負載形式使用，優(yōu)選的載體為碳；但是碳負載鉑基電池的長期穩(wěn)定性不足，可能是因為鉑同時也在催化載體材料的氧化。另外，碳還會促進生成本不希望產(chǎn)生的H2O2，其也會引起氧化。銀同樣對于氧還原而言具有高催化活性，可以以碳負載形式或純銀的形式使用。碳負載的銀催化劑比相應的鉑催化劑更加持久，然而在耗氧電極中，特別是在氯堿電解的工作條件下，其長期穩(wěn)定性仍有限。因此，宜選擇非負載型銀催化劑，其中的銀優(yōu)選以氧化銀的形式引入，然后還原成金屬銀。

5 ODC制造工藝的研究

ODC是陰極氣體擴散電極，存在許多不同的制備方法。總體來說，主要分為干法和濕法制備工藝。

干法制備工藝是將催化劑和聚合物組分（通常為PTFE）的混合物碾成顆粒，用壓延或壓力機器將其固定在電流收集器上，形成ODC。典型的電流收集器有鎳網(wǎng)、鎳泡沫或銀網(wǎng)。在某些情況下建議使用鍍銀鎳網(wǎng)，以防止腐蝕[9]。如，Bayer公司的專利[8]中將7%的PTFE粉末、88%的氧化銀和5%的銀粉末組成的混合物涂刮到鎳絲網(wǎng)上并壓制形成耗氧陰極。

在濕法制備工藝中，首先制備催化劑的黏合劑或懸浮物，也可向懸浮液中添加表面活性劑以提高其穩(wěn)定性。將黏合劑粉刷或壓延在電流收集器上，而低黏度的懸浮物需要采取噴的方式。例如，De Nora公司的專利[10]表述：將一種PTFE水性懸浮液沉淀到2－丙醇和去離子水的混合液（體積比為1∶1）中，然后將沉淀的PTFE機械地混合到乙炔黑（SAB）粉末中（二者質量比為3∶2），獲得了一種具有生面團稠度的材料并且立即將其通過擠出機使用壓延輥加工成多個10 cm×10 cm×0.1 mm的單層。通過加熱的壓力機將每一個單層都層壓到不同的編織銀網(wǎng)樣品上。該工藝分多個步驟進行：首先以17.9 kPa的壓力在120℃下對該組件加壓，持續(xù)30 min；其次使溫度升高到335℃并且使壓力升高到44.8 kPa，再持續(xù)30 min；然后降低壓力并將該層壓結構暴露于空氣中，持續(xù)5 min；最后以34.5 kPa的壓力在335℃下再次對該組件加壓，持續(xù)30 min。

6 展望

最近幾年，國際上對碳排放的控制要求越來越高，我國政府也出臺了很多節(jié)能降耗的具體措施和指標，國內(nèi)的氯堿工業(yè)作為能耗大戶承受的壓力倍增。氯堿企業(yè)不斷在原有裝備水平上淘汰升級、實施技術改造和降耗挖潛，在這樣的大環(huán)境下，國內(nèi)外政府和企業(yè)也將ODC技術的研發(fā)推至高潮。目前，最為引人注目的技術突破是德國Bayer、Uhde和意大利De Nora聯(lián)合研發(fā)的ODC技術，與傳統(tǒng)工藝相比，該技術可直接節(jié)約Cl2生產(chǎn)中30%的用電量，已取得了可應用的技術基礎，2014年與我國濱化集團股份有限公司簽訂了8萬t/a燒堿裝置合同，將建成全球第一個鹽水ODC電解專利技術裝置工廠。此外，藍星（北京）化工機械有限公司作為全球知名的氯堿電解槽生產(chǎn)廠商，與北京化工大學建立合作平臺，共同研發(fā)ODC技術，近年來也取得了重要突破。

預計在未來幾年，ODC技術將進入一個快速發(fā)展和應用時期，與目前工業(yè)應用的先進膜極距離子膜電解槽相比，還可將燒堿單耗從2100（kW·h）/t降至1 500～1 600（kW·h）/t，總體降低了500～600（kW·h）/t，以此計算，若我國50%氯堿產(chǎn)能采用ODC技術，則可節(jié)約電能約78.5億kW·h[燒堿年產(chǎn)量2854萬t，降耗550（kW·h）/t]。隨著ODC離子膜電解技術不斷成熟，ODC離子膜電解槽制造商將其大規(guī)模推向市場，各氯堿企業(yè)可依據(jù)本公司的資金、H2平衡以及ODC造價等因素決定改造或新上ODC離子膜電解槽。盡管ODC離子膜電解槽具有顯著的節(jié)能效果，但其不產(chǎn)生H2，因此需要H2的工藝和場所不適宜采用該技術生產(chǎn)燒堿，對于無需消耗H2的氯堿企業(yè)而言，采用ODC技術可達到節(jié)能減排、增加經(jīng)濟效益的目的。總體來講，當今我國經(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)，企業(yè)積極關注和采用新技術，以不斷減少能源消耗、提高企業(yè)綜合競爭力，在此背景下發(fā)展和使用ODC技術具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 李素改.氯堿行業(yè)能源消耗現(xiàn)狀及節(jié)能技術應用進展[J].中國氯堿，2014(3):1-3,26.

[2] Moussallem I,Pinnow S,Wagner N,et al.Development of high-performance silver-based gas-diffusion electrodes for chlor-alkali electrolysis with oxygen depolarized cathodes[J] Chemical Engineering and Processing:Process Intensification,2012,52:125-131.

[3] Butler J,Clarence A.Brine electrolysis:US,2681884[P]. 1954-6-22.

[4] Walter J.Electrochemical conversion ofelectrolyte solutions: US,3262868[P].1966-7-26.

[5] Moussallem I,J觟rissen J,Kunz U,et al.Chlor-alkali electrolysis with oxygen depolarized cathodes:history,present status and future prospects[J].Journal of Applied Electrochemistry,2008,38(9):1177-1194.

[6] 何慕房.國內(nèi)外氧陰極在食鹽電解工業(yè)上的應用情況簡介[J].氯堿工業(yè),1990(10):36-39.

[7] Gruver G A,Kunz H R.Circulating electrolyte electrochemical cell having gas depolarized cathode with hydrophobic barrier layer:US,4564427[P].1986-1-14.

[8] 布蘭A,金特魯普J.用微間隙布置的耗氧電極電解堿金屬氯化物:中國,201310082947[P].2013-3-15.

[9] Federico F,Martelli G N,Pinter D.Gas-diffusion electrodes for chlorine-related(production)technologies.In:House J M.Modern Chlor-Alkali Technology,Proceedings of the 2000 London International Chlorine Symposium Organized by SCI's Electrochemical Technology Group[C].Malden: Blackwell Science,2000.114-127.

[10] 古亞A F,克拉索維克J L.氣體擴散電極:中國, 201280044773[P].2012-9-13.

Development Tendency of Oxygen Depolarized Cathode Technology

Zheng Xuedong

Oxygen depolarized cathode(ODC)is a new chlor-alkali electrolysis technology developed in recent years, the basic principle of which is based on the oxygen reduction reaction in place of the reduction reaction of hydrogen evolution.Due to the different cathode reaction,theoretical electrolysis voltage of the cathode is different.The cell voltage of electrolysis with ODC is reduced by 1 V compared to the classical cathode,at the same operating conditions of the current density,in theory,ODC technology can reduce the electric energy demand by up to 30%.Currently,ODC technology has made significant breakthroughs and realized industrial applications.Development of China's economy has entered a period of new normal,developing and using ODC technology have important meaning for chlor-alkali enterprises to save energy and enhance the comprehensive competitiveness.

Chlor-alkali electrolysis;Caustic soda;ODC technology;Energy saving and consumption reducing

TQ114.26+2

2015年4月

上海市科學技術委員會科研計劃項目（13dz1201002）

鄭學棟 男 1980年生 碩士 工程師 主要從事化工技術與市場分析工作曾發(fā)表文章5篇