电化学反应工程electrochemical reaction engineering
过程特点 除遵循化学反应的一般规律外,电化学反应工程的特点是:①电极电位决定电化学反应能否发生及其反应速率。可借助电极电位调整以实现选择性的氧化还原反应,或控制电化学反应速率。②氧化还原反应限于电子的传递,这类反应可直接依靠外电路中的电流通入电化学反应器来实现,不需要引进其他化学物质作氧化剂或还原剂,有利于反应物系的纯净。③许多反应可因采用不同材料的电极而获得不同的反应速率,这时电极起催化剂的作用。
由于引进了电场,也带来了以下困难:①电化学反应只限于在二维界面上,即电子导体与离子导体相接触的界面上进行,限制了反应的空间速度;②电解需消耗电能,耗电量可观。
研究内容 ①电化学热力学,研究电化学反应的自发性和电化学装置的开路电压;②电极过程动力学,研究电化学反应过程中各类阻力及其对反应速率的影响;③电化学装置中的离子传递过程;④电流分布和电位分布;⑤过程优化;⑥电化学装置的设计和放大。
发展 电化学工业虽早已兴起,但前期都以物理化学和化学工程的基本原理指导设计和生产。直到1973年由J.S.纽曼对电化学反应工程作了比较系统的概括。电化学反应工程技术已应用多年,并且遍及许多工业部门。例如,食盐水电解生产烧碱和氯气是历史悠久、规模巨大的一项电解工业。由于其耗电量大,利用电化学反应工程原理,使用金属形稳阳极,显著缩小了极间距离,降低了能耗。目前,为提高空间反应速率,正利用电化学反应工程技术,设计如流化床电极等一系列以颗粒电极为基础的电化学反应器。(见电解)
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