38 Падение напряжения в электролите для плоских, коаксиальних и сетчастых електродов

Падение напряжения в электролите рассчитывается по закону Ома.

(3.11)

где R_ом – омическое сопротивление электролита.

Сопротивление электролита зависит от его электропроводности, площади поперечного сечения и расстояния между электродами. Для прямоугольного электролизера с плоско-параллельными электродами можно записать:

где  - удельная электропроводность См/м, L- расстояние между электродами (м), S - площадь электролита между электродами (м²),

I - сила тока на электролизере (А), i - плотность тока (А/м²).

В том случае, если площади анода и катода не равны (рис.3.2,а), среднюю площадь определяют как среднее геометрическое площадей анода и катода:

Примечание. В гидроэлектрометаллургии, когда габариты электродов отличаются незначительно, а расстояние между электродами значительно меньше размеров электродов, среднюю площадь электродов можно считать проще, как среднее арифметическое

Рис.3.2. К расчету падения напряжения в электролите для электродов различной конфигурации.

а - для электродов разных размеров, б - для коаксиальных электродов, в - для плоского и стержневого электродов.

Расстояние между электродами рассчитывают, как среднее арифметическое между самым большим, и самым малым расстоянием между ними:

То есть,

В ряде электрохимических аппаратов используется коаксиальное расположение электродов, когда один электрод выполнен в виде стрежня или проволоки и установлен внутри другого электрода (трубы) по его оси (рис.3.2). Такое расположение электродов встречается при получении гипохлорита, нанесении гальванопокрытий на внутренние поверхности труб. В этом случае падение напряжения в электролите можно также рассчитать по закону Ома.

Изменение сопротивления dR электролита определяется толщиной слоя dr, рис. 3.2, б:

(3.12)

где S=2rH - площадь электрода боковой поверхности центрального электрода, Н - его высота.

Подставим (3.12) в (3.11) и проинтегрируем

Получаем

Если правую часть уравнения умножить на r₁/r₁, получим

. (3.13)

Если один из электродов – пластинчатый, а другой - система стержней (получение перманганата, цилиндрический электролизер) (рис.3.2, в), по аналогии с (3.13), в [40] предложена формула :

,

где i_C – плотность тока на стержнях; i_п – плотность тока на пластине; b- расстояние между стержнями; L – расстояние от стержня до пластины; d – диаметр стержня.

39. Расчет электропроводности многокомпонентного раствора при разных температурах

Для расчета падения напряжения в электролите надо знать удельное сопротивление или удельную электропроводность электролита. Удельная электропроводность зависит от природы и концентрации входящих в электролит веществ и температуры =f(C,T).

Если электролит состоит из нескольких компонентов, не вступающих в химическое взаимодействующих между собой, то рассчитать электропроводность такого раствора с некоторым приближением можно по правилу аддитивности:

где ; - электропроводность компонента раствора при концентрации, равной суммарной.

Расчет электропроводности по правилу аддитивности дает погрешности, поскольку не учитывает ион-ионного взаимодействия. Расчет не применим вообще, если компоненты раствора вступают между собой в химическое взаимодействие (комплексные электролиты в гальванотехнике).