Химия

Сила тока, проходящего через электролизеры,

$I = 650 А/м^2 \cdot 1,54 м^2 = 1000 А$.

За одни сутки ($8,64 \cdot 10^4 c$) через электролизеры проходит ток

$q = 1000 \cdot 8,64 \cdot 10^4 = 8,64 \cdot 10^7$ Кл.

В процессе электролиза происходят реакций

на катоде: $2H_3O^{+} + 2e = H_2 + 2H_2O$,
на аноде: $2Cl^{-} - 2e = Cl_2$,
$C + 2H_2O - 4e = CO_2 + 4H^{+}$.

Для выделения 1 моля $CO_2$ требуется вдвое больший заряд, чем для выделения $Cl_2$.

100 молей газов, выделившихся на аноде (объемные соотношения между газами соответствуют мольным), содержат 99,6 моля $Cl_2$ и 0,4 моля $CO_2$, для выделения которых необходимо

$q_1 = (2 \cdot 99,6 + 4 \cdot 0,4) = 200,8 F = 200,8 \cdot 96500 = 1,94 \cdot 10^7$ Кл. Выход хлора по току при этом равен

$\frac {2 \cdot 99,6 F}{200,8 F} = 0,992$, или 99,2 %.

В 36 электролитических ячейках будет получено

$n = \frac {8,64 \cdot 10^7 \cdot 0,992 \cdot 36}{2 \cdot 96,5 \cdot 10^3} = 1,59 \cdot 10^4$ моля $Cl_2$,

т. е. $1,59 \cdot 10^4 \cdot 70,9 \: г/моль = 113 \cdot 10^4 \: г = 1,13$ т хлора. Мощность постоянного тока, питающего электролизер,

$P_1 = 1000 А \cdot 83 В = 83,0$ кВт,

и мощность тока, питающего выпрямитель,

$P_2 = 83 : 0,92 = 90$ кВт.

Для производства 1 т хлора в описанных условиях потребуется

$U = \frac {90 \: кВт \cdot 24 \: ч}{1,13 т} = 1910 кВт \cdot ч$ электроэнергии.