تتكون الخلية الكهروليتية ذات الغشاء الأيوني بشكل رئيسي من أنود، وكاثود، وغشاء تبادل أيوني، وإطار خلية كهروليتية، وقضيب نحاسي موصل. تُجمع الخلايا الوحدوية على التوالي أو بالتوازي لتكوين مجموعة متكاملة من المعدات. يُصنع الأنود من شبكة من التيتانيوم ومطلي بأكاسيد التيتانيوم والروثينيوم لتعزيز مقاومة التآكل والكفاءة، بينما يُصنع الكاثود من النيكل. تسمح أغشية التبادل الأيوني (مثل أغشية تبادل الكاتيون) بمرور أيونات الصوديوم بشكل انتقائي، وتعزل حجرات الأنود والكاثود.

تتمتع خلية التحليل الكهربائي الغشائي بالقدرة على تحليل الملح والماء كهربائيًا لإنتاج غاز الكلور والصودا الكاوية، ومن ثم إنتاج هيبوكلوريت الصوديوم المبيض للاستخدام المنزلي أو الصناعي.

مبدأ العمل والتطبيق

بناءً على النفاذية الانتقائية لأغشية تبادل الكاتيون، عند التحليل الكهربائي للمحلول الملحي المشبع، يتولد غاز الكلور عند الأنود، وينطلق غاز الهيدروجين عند الكاثود، ثم يُفرّغ هيدروكسيد الصوديوم عبر حجرة الكاثود، مما يُحسّن نقاء المنتج بشكل ملحوظ. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في صناعة الكلور القلوي لتقليل استهلاك الطاقة والتلوث.

التطوير والتحسين التكنولوجي

تحسين المواد: تعمل تقنية طلاء الأنود (مثل طرق الطلاء الحاصلة على براءة اختراع) على تحسين عمر القطب الكهربائي وكفاءته، وتقليل محتوى غاز الشوائب.

ترقية المعدات: تعمل الخلايا الكهروليتية ثنائية القطب ذات الكثافة الحالية العالية على تحسين قدرة الإنتاج والاستقرار من خلال تصميم الدورة الطبيعية.

تقدم التوطين: تقترب أجهزة التحليل الكهربائي الغشائي للتبادل الأيوني المحلية تدريجياً من المعدات المستوردة من حيث استهلاك الطاقة وكفاءة التيار والمؤشرات الأخرى، وتدعم تحويل شبكة الأقطاب والتشغيل على المدى الطويل.

التحكم في العمليات وإدارتها

يتطلب تشغيل الخلايا التحليلية تحكمًا دقيقًا في معايير مثل درجة الحرارة، وتركيز الملح، ومعدل التدفق، وتحسين التحكم الآلي للحفاظ على استقرار الإنتاج. على سبيل المثال، يجب تزويد حجرة الكاثود بمحلول هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) لتعزيز التوصيل دون التأثير على نقاء السائل.