Low-Voltage Gaseous HCl Electrolysis with an Iron Redox-Mediated Cathode for Chlorine Regeneration

电解 阳极 阴极 化学 氧化还原 法拉第效率 无机化学 化学工程 电极 有机化学 电解质 物理化学 工程类
作者
Yun Zhao,Shuang Gu,Ke Gong,Jie Zheng,Junhua Wang,Yushan Yan
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:56 (36): 10735-10739 被引量:4
标识
DOI:10.1002/anie.201704749
摘要

Abstract Gaseous HCl as a by‐product is often produced from chlorination processes using Cl 2 gas. Onsite Cl 2 regeneration from HCl is highly desirable as it eliminates the need to buy new Cl 2 and dispose HCl waste. A gaseous HCl electrolysis with Fe 3+ /Fe 2+ redox‐mediated cathode is demonstrated for Cl 2 regeneration. HCl is oxidized to generate Cl 2 and protons in the anode while Fe 3+ is reduced to Fe 2+ in the cathode. Simultaneously Fe 3+ is regenerated by chemical oxidation of Fe 2+ by oxygen (air) that also produces water. A low operational voltage and high coulombic efficiency are achieved by using a novel composite porous membrane and hydrophobic anode. Specifically, a cell voltage of only 0.64 V is needed at the typical current density of 4 kA m −2 , leading to a low energy consumption of 483 kWh per ton of Cl 2 (124 kJ mol −1 ) which is about 50–55 % of state‐of‐the‐art HCl electrolysis processes.

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