Castnerův proces - Castner process

Schéma Castnerova procesního zařízení

The Castnerův proces je proces výroby sodík kov od elektrolýza roztaveného hydroxid sodný při přibližně 330 ° C. Pod touto teplotou by tavenina ztuhla; nad touto teplotou by se roztavený sodík začal v tavenině rozpouštět.

Dějiny

Castnerův proces výroby kovového sodíku byl zaveden v roce 1888 společností Hamilton Castner. V té době (před zavedením téhož roku) Hall-Héroultův proces ) primární použití pro kov sodný bylo jako redukční činidlo k výrobě hliník ze svých čištěných rud. Castnerův proces snížil náklady na výrobu sodíku ve srovnání se starou metodou redukce uhličitan sodný při vysoké teplotě uhlík.^[1] To zase snížilo náklady na výrobu hliníku, ačkoli metoda redukce sodíkem stále nemohla konkurovat Hall-Héroult. Castnerův proces přesto pokračoval kvůli tomu, že Castner nacházel nové trhy se sodíkem. V roce 1926 Buňka Downs nahradil Castnerův proces.^[2]

Podrobnosti procesu

Diagram ukazuje keramický kelímek s ocelovým válcem zavěšeným uvnitř. Katoda (C) i anoda (A) jsou vyrobeny ze železa nebo niklu. Teplota je dole chladnější a výše teplota vyšší, takže hydroxid sodný je v hrdle (B) pevný a kapalina v těle nádoby. Kov sodný se tvoří na katodě, ale je méně hustý než kondenzovaný elektrolyt hydroxidu sodného. Drátěná gáza (G) omezuje hromadění kovového sodíku v horní části sběrného zařízení (P).^[3] Katodová reakce je

2Na⁺ + 2e⁻ → 2Na

Anodová reakce je

2OH⁻ → ½O₂ + H₂O + 2e⁻

Navzdory zvýšené teplotě zůstává část vyrobené vody rozpuštěná v elektrolytu.^[4] Tato voda difunduje elektrolytem a vede k reverzní reakci probíhající na elektrolyzovaném sodném kovu:

Na + H₂O → ½H₂ + Na⁺ + OH⁻

s vodík plyn se také hromadí v (P). To samozřejmě snižuje účinnost procesu.

Reference