イオン膜電解セルは、主に陽極、陰極、イオン交換膜、電解セルフレーム、導電性銅棒で構成されています。これらのユニットセルは直列または並列に組み合わされ、完全な装置を構成します。陽極はチタンメッシュ製で、耐腐食性と効率を高めるためにチタンとルテニウムの酸化物でコーティングされています。陰極はニッケル製です。イオン交換膜（例えば陽イオン交換膜）はナトリウムイオンを選択的に透過させ、陽極と陰極を分離します。

膜電解セルは、塩と水を電気分解して塩素ガスと苛性ソーダを生成し、さらに家庭用または工業用の漂白剤である次亜塩素酸ナトリウムを生成することができます。

動作原理と応用

陽イオン交換膜の選択透過性に基づき、飽和食塩水を電気分解すると、陽極で塩素ガスが発生し、陰極で水素ガスが放出され、陰極室から水酸化ナトリウムが排出されるため、製品の純度が大幅に向上します。この技術は、塩素アルカリ業界で広く利用されており、エネルギー消費と汚染の削減に役立っています。

技術開発と改善

材料の最適化: 陽極コーティング技術 (特許取得済みのコーティング方法など) により、電極の寿命と効率が向上し、不純物ガス含有量が削減されます。

設備のアップグレード: 高電流密度の双極電解セルは、自然循環設計により生産能力と安定性が向上します。

国産化の進捗状況：国産のイオン交換膜電解装置は、消費電力、電流効率などの指標で徐々に輸入設備に近づいており、極地グリッドの変換と長期運転をサポートしています。

プロセス制御と管理

電解セルの運転には、温度、塩濃度、流量といったパラメータの厳密な制御と、安定した生産を維持するために自動制御の最適化が求められます。例えば、純度に影響を与えずに導電性を高めるには、陰極室にNaOH溶液を補充する必要があります。