氯堿電解就是采用離子膜電解槽用直流電將精鹽水進行電解，生產制得一定濃度（一般30%-32%）的燒堿以及氯氣和氫氣。

首先了解一下離子交換膜

離子交換膜與其它膜的本質區別在于離子交換膜是含有帶電荷基團的聚合物膜，它由碳氫鏈構成的高聚物基膜和固定在基膜上的離子官能團所組成，可負載電流，因而具有離子選擇性透過的特征。離子交換膜內存在固定離子和可交換的對應離子兩部分。在電解鹽水溶液時所使用的離子膜，它的活性基團是由帶負電荷的固定離子（如磺酸基SO₃^-和羧酸基COO^-）和一個帶正電荷的對應離子（如Na⁺、H⁺）組成，以離子鍵結合在一起。而活性基團中的固定離子（SO₃^-）具有排斥（Cl^-）和（OH^-）的能力，使它們無法通過離子膜，從而獲得高純度的氫氧化鈉溶液。

下面，我們來說一下氯堿電解原理

電解槽的陽極室與陰極室用離子交換膜隔開，精鹽水進入陽極室，陰極室則加入堿液和純水。通電時，膜內的Na⁺被陰極吸引，使Na⁺向陰極室一側遷移，同時膜外陽極液中的Na⁺不斷進入膜內補充，從而形成Na⁺的傳輸和遷移。Na⁺進入離子交換膜后，與膜內Na⁺交換，由此透過膜，進入陰極室。而陽極室內的Cl^-以及陰極室中的OH^-靠近膜時，由于和膜內固定離子，即SO₃^-與COO^-帶有相同性質的電荷，所以產生強烈的排斥作用，因此不能透過離子膜。陰極室中H₂O離解后的的H⁺吸電子能力比Na⁺強，因此氫在陰極上得到電子，生成氫氣，由于H₂O中H⁺得到電子破壞了水的電離平衡，形成氫氧根OH^-，OH^-與陽極室遷移過來的Na⁺結合生成NaOH。而在陽極室內，由于Cl^-的放電能力強，所以由Cl^-在陽極上放電并產生氯氣。

用下面圖片腦補一下：

最后，在氯堿電解槽中的化學反應如下：

NaCl → Na⁺ + Cl^-

2Cl^- →Cl₂ + 2e

陰極室內：

2H₂O+2e→H₂+2OH^-

陰極反應的基本原理是陽離子H⁺被還原為H₂，并產生OH^-

遷移過來的Na⁺與OH^-結合生成NaOH

Na⁺+OH^-→NaOH

整個電化反應概括如下：

2NaCl+2H₂O→2NaOH+Cl₂+H₂

原文始發于微信公眾號（氫能源技術）：區別于電解水制氫-今天一起學習一下氯堿電解的原理