Sauerstoffverzehrkathoden

Chlor und Natronlauge werden größtenteils mittels NaCl-Elektrolyse in Membranelektrolyseuren hergestellt. Dieser Prozess benötigt sehr viel Energie, die sich bei Verwendung von sauerstoffverzehrenden Gasdiffusionselektroden (GDE), anstelle der sonst üblichen Wasserstoff sammelnden Kathoden, jedoch erheblich verringern lässt.

Stabil

Langlebig

Energiesparend

Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers public presentation

Öffentliche Präsentation Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers.
Gasdiffusionselektroden (GDE) sind in der Chlorindustrie bereits kommerziell im Einsatz. Bei HCl_ODC (Salzsäure-Sauerstoffverzehrkathoden) und NaCl_ODC (Natriumchlorid-Sauerstoffverzehrkathoden) „depolarisiert“ die GDE die Kathode mittels Sauerstoff.

Beide Technologien werden von Thyssenkrupp NUCERA (ehemals Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers (tkUCE)) vertrieben:
Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers – Chloralkalielektrolyse
Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers – Salzsäure-Recycling

Die NaCl_ODC-Elektrolyse unterscheidet sich auf der Katholytseite vom herkömmlichen Membranverfahren, während die Anolytseite unverändert ist. Auch an der Kathodenseite wird Sauerstoff zugeführt, der die Bildung von Wasserstoff unterdrückt.

Ergebnis ist eine deutlich Senkung der Zellspannung. Eine Sauerstoffverzehrkathode senkt den Energieverbrauch um bis zu 25%. Umgekehrt erhöht sich die Leistung bei gleichbleibendem Energieverbrauch entsprechend. Eine wirtschaftliche Betrachtung der Technologie muss die Kosten der Sauerstoffherstellung in Luftverflüssigungsanlagen und das Fehlen einer Wasserstoffvermarktung bzw. von Anwendungsmöglichkeiten berücksichtigen, was der Ertragssteigerung durch Energieeinsparungen entgegenwirkt.

Da die Elektrolysezellen und der Laugenablauf vollständig kompatibel sind, lassen sich die neue NaCl_ODC- und die herkömmliche Membrantechnologie in einer Anlage kombinieren.

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Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers public presentation

Öffentliche Präsentation Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers
Bei der HCl_ODC-Elektrolyse wird Sauerstoff zunächst kathodenseitig reduziert und reagiert anschließend mit den durch die Membran wandernden Wasserstoffionen.

Die Bildung von Wasserstoff wird unterdrückt, was die Betriebsspannung gegenüber der üblichen Reaktion bei der Wasserstoffgewinnung auf unter ca. 1 V senkt und entsprechende Energieeinsparungen bedingt.

Der HCl_ODC-Ablauf verbraucht etwa 30% weniger Energie als üblich und senkt damit die indirekten CO2-Emissionen der Herstellung entsprechend. Bei der Verwendung von Sauerstoffverzehrkathoden entsteht hochreines Chlor.

Die HCl_ODC-Technologie wurde von Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers, Covestro und De Nora entwickelt und in industriellem Maßstab eingesetzt.

Der für die Kathodendepolarisierung eingesetzte Katalysator basiert auf RhxSy (Rhodiumsulfid) und ist Eigentum von De Nora.