Η βασική διαφορά μεταξύ της κυψέλης υδραργύρου και της κυψέλης διαφράγματος είναι ότι μια κυψέλη υδραργύρου χρειάζεται συνήθως υψηλότερη τάση και περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με μια κυψέλη διαφράγματος.
Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κύτταρα υδραργύρου, κύτταρα διαφράγματος και κύτταρα μεμβράνης για να παράγουμε χλώριο και καυστική σόδα σε βιομηχανική κλίμακα. Σε όλες τις μεθόδους, η βάση είναι η ηλεκτρολύση του διαλύματος χλωριούχου νατρίου.
Τι είναι ένα κύτταρο υδραργύρου;
Μια κυψέλη υδραργύρου ή μια μπαταρία υδραργύρου είναι μια ηλεκτροχημική μπαταρία που δεν είναι επαναφορτιζόμενη. Μπορούμε να το κατηγοριοποιήσουμε ως πρωτεύον στοιχείο και είναι επίσης γνωστό ως μπαταρία οξειδίου του υδραργύρου, κυψέλη κουμπιού και Ruben-Mallory. Συνήθως, μια μπαταρία υδραργύρου χρησιμοποιεί μια αντίδραση μεταξύ οξειδίου του υδραργύρου και ηλεκτροδίων ψευδαργύρου σε έναν αλκαλικό ηλεκτρολύτη. Η τάση της κυψέλης υδραργύρου είναι 1,35 βολτ όταν η εκφόρτιση της κυψέλης παραμένει πρακτικά σταθερή. Εδώ, η χωρητικότητα είναι πολύ μεγαλύτερη από την μπαταρία ψευδαργύρου-άνθρακα του ίδιου μεγέθους. Ακόμη και στο παρελθόν, αυτές οι μπαταρίες έχουν χρησιμοποιηθεί ως κουμπιά για ρολόγια, βοηθήματα ακοής, κάμερες και αριθμομηχανές.
Η κάθοδος του κυττάρου υδραργύρου είναι συνήθως είτε καθαρό οξείδιο υδραργύρου(II) είτε μείγμα οξειδίου υδραργύρου(II) με διοξείδιο του μαγγανίου. Ωστόσο, το οξείδιο του υδραργύρου είναι μη αγωγός. Επομένως, πρέπει να αναμίξουμε γραφίτη μαζί του για να αποτρέψουμε τη συλλογή υδραργύρου σε μεγάλα σταγονίδια. Εξάλλου, η άνοδος αυτού του στοιχείου είναι βασικά κατασκευασμένη από ψευδάργυρο και διαχωρίζεται από την κάθοδο μέσω ενός στρώματος χαρτιού από πορώδες υλικό που είναι εμποτισμένο με ηλεκτρολύτη. Αυτό το ονομάζουμε γέφυρα αλατιού. Επιπλέον, ο ηλεκτρολύτης της κυψέλης υδραργύρου είναι είτε υδροξείδιο του νατρίου είτε υδροξείδιο του καλίου.
Όταν εξετάζουμε τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά μιας κυψέλης υδραργύρου, εάν η κάθοδος είναι οξείδιο του υδραργύρου, αυτές οι κυψέλες έχουν μια πολύ επίπεδη καμπύλη εκφόρτισης που μπορεί να κρατήσει την τάση στα 1,35 V μέχρι το τελευταίο 5% της ζωής του στοιχείου. Επιπλέον, η τάση παραμένει εντός 1% για αρκετά χρόνια σε ελαφρύ φορτίο. Από την άλλη πλευρά, οι κυψέλες υδραργύρου με την κάθοδο οξειδίου του υδραργύρου και διοξειδίου του μαγγανίου έχουν έξοδο 1,4 V και πιο κεκλιμένη καμπύλη εκκένωσης.
Τι είναι ένα κύτταρο διαφράγματος;
Ένα στοιχείο διαφράγματος είναι ένα ηλεκτρολυτικό στοιχείο χρήσιμο για την παραγωγή υδροξειδίου του νατρίου και χλωρίου από άλμη χλωριούχου νατρίου. Μια κυψέλη διαφράγματος περιλαμβάνει τη ροή του διαλύματος άλμης (που εισάγεται στην άνοδο) από την περιοχή της ανόδου στην περιοχή της καθόδου μέσω του διαπερατού διαφράγματος. Σε αυτή τη διαδικασία, η περιοχή της ανόδου διαχωρίζεται από την περιοχή της καθόδου μέσω ενός διαπερατού διαφράγματος. Ωστόσο, η κυψέλη διαφράγματος παρουσιάζει λιγότερη ενεργειακή απόδοση, χαμηλή φιλικότητα προς το περιβάλλον και χαμηλή καθαρότητα του προϊόντος. Σε σύγκριση με αυτό το κύτταρο, το κύτταρο μεμβράνης είναι μια βελτιστοποιημένη διαδικασία.
Γενικά, ένα στοιχείο διαφράγματος κατασκευάζεται από ένα πορώδες μείγμα αμιάντου και πολυμερών. Το διάλυμα μέσα στην κυψέλη μπορεί να διαρρεύσει μέσω αυτού του υλικού από το διαμέρισμα της ανόδου στο διαμέρισμα της καθόδου. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το στοιχείο για να πάρουμε χλώριο από την ηλεκτρόλυση του διαλύματος χλωριούχου νατρίου. Η άνοδος είναι συνήθως τιτάνιο και η κάθοδος είναι χάλυβας. Το χλώριο προέρχεται από την άνοδο, ενώ το υδρογόνο από την κάθοδο. Επιπλέον, το διάλυμα που βγαίνει από την κάθοδο είναι ένα διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου που είναι μολυσμένο με χλωριούχο νάτριο. Για να βεβαιωθείτε ότι η ροή του υγρού γίνεται μόνο από άνοδο σε κάθοδο, το διαμέρισμα της ανόδου έχει πάντα περισσότερο υγρό.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του κυττάρου υδραργύρου και του κυττάρου διαφράγματος;
Η κυψέλη υδραργύρου και η κυψέλη διαφράγματος είναι δύο από τα τρία κύρια κύτταρα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την παραγωγή χλωρίου καθώς και καυστικής σόδας. Η βασική διαφορά μεταξύ της κυψέλης υδραργύρου και της κυψέλης διαφράγματος είναι ότι μια κυψέλη υδραργύρου χρειάζεται συνήθως υψηλότερη τάση και περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με μια κυψέλη διαφράγματος. Μια κυψέλη υδραργύρου έχει τυπικά μια άνοδο ψευδαργύρου και μια κάθοδο κατασκευασμένη είτε από καθαρό οξείδιο υδραργύρου (II) είτε από ένα μείγμα οξειδίου υδραργύρου (II) με διοξείδιο του μαγγανίου. Μια κυψέλη διαφράγματος, από την άλλη πλευρά, έχει μια άνοδο τιτανίου και μια κάθοδο από χάλυβα.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ της κυψέλης υδραργύρου και της κυψέλης διαφράγματος σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Κύτταρο υδραργύρου έναντι κυψέλης διαφράγματος
Τα κύτταρα υδραργύρου και τα κύτταρα διαφράγματος είναι δύο κύτταρα που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την παραγωγή χλωρίου και καυστικής σόδας. Η βασική διαφορά μεταξύ της κυψέλης υδραργύρου και της κυψέλης διαφράγματος είναι ότι μια κυψέλη υδραργύρου χρειάζεται συνήθως υψηλότερη τάση και περισσότερη ενέργεια σε σύγκριση με μια κυψέλη διαφράγματος.
