فرآيند كلر- آلكالي غشايي با دو روش معمولي و پيشرفته در يك سل الكتروليز كه مجهز به آند، كاتد و غشاء تبادل يون، در اينجا فلميون، است، صورت مي پذيرد. در فرآيند معمولي با احياء الكتروشيميايي آب در سمت كاتد محصولات كاستيك و گاز هيدروژن توليد و با الكتروليز محلول اشباع كلريدسديم در سمت آند، محصول گاز كلر توليد مي گردد. در فرآيند كلر- آلكالي پيشرفته، با احياء الكتروشيميايي اكسيژن در سمت كاتد، كاستيك بعنوان يكي از محصولات اصلي، از سل الكتروليز خارج مي گردد. واكنشي كه در سمت آند اتفاق مي افتد، در هر دو روش يكسان است. با انجام تست عملكرد در دستگاه الكتروليز در اين اختراع، الكتروكاتاليست پلاتين به منظور احياي اكسيژن انتخاب شده است. كاتد ساخته شده با الكتروكاتاليست پلاتين، در بهترين شرايط، در شدت جريان A/Cm23/5 ، ميزان V 33/2 ولتاژ دو سر سل را نشان داد كه اين مقدار حدود يك واحد نسبت به ولتاژ دو سر سل در كلر- آلكالي متداول كمتر مي باشد.

باتوجه به اينكه امروزه الكترودهاي مصرفي در صنعت فرآيند كلر-آلكالي بصورت شبكه اي ساخته و مورد استفاده قرار مي گيرند، در اين اختراع، با طراحي و ساخت سلي كه اين نوع الكترودها در آن نصب گردد، مي توان انواع پوشش هاي كاتاليستي كه بر روي سطح آند و كاتد اعمال مي شود را در فرآيند الكتروليز ارزيابي نمود. در اين اختراع، سل الكتروليز غشايي با ساختار جديد متشكل از آند، كاتد و صفحات توزيع جريان مي باشد، طراحي شده، در دستگاه الكتروليز غشايي با اعمال شرايط صنعت از قبيل دما، دانسيته جريان و PH، عملكرد آند و كاتد شبكه اي و صفحه اي با يكديگر مقايسه گرديد. آندها و كاتدهاي مصرفي در صنعت كلر-آلكالي، داراي پوشش كاتاليستي بر روي سطوح شان مي باشند و با تغيير اين پوشش كاتاليستي مي توان عملكرد آند و كاتد در فرآيند كلر- آلكالي را به لحاظ بازده توليد محصولات كلر و كاستيك مورد ارزيابي قرار داد.

خلاصه اختراع در اين اختراع، به منظور ارتقاء سلامت و مرتفع شدن برخي بيماري هاي ناشي از واكنش هاي اكسيداتيو و راديكال هاي آزاد موجود در بدن انسان، آب قليايي جهت مصارف آشاميدن با استفاده از يك سل الكتروليز در دماي نرمال (Ambient temperature)، توليد شد. بهره مندي از غشا پليمري تبادل يون پلي سولفون نقش مهمي در توليد آب قليايي در اين اختراع داشت. مراحل زير در پيشبرد اين اختراع صورت پذيرفت: •\tسل الكتروليز متشكل از پوسته خارجي از جنس پلي وينيل كلرايد، محفظه¬اي براي جايگذاري آند و كاتد، همچنين اتصالات ورودي و خروجي آب از جنس پلي اتيلن ساخته شد. •\tالكترودهاي آند و كاتد با بستر تيتانيومي ساخته و در سل الكتروليز جايگذاري شد. •\tغشا تبادل يون پلي سولفون پس از تبديل گروه عاملي آن به حالت اسيدي، در سل الكتروليز جايگذاري شد. با توجه به ابعاد و حجم محفظه داخلي آند و كاتد، دو آزمايش مجزا انجام شد. ابتدا دبي آب از L/h25-15و ترجيحا L/h 20 در نظر گرفته شد و با اتصال منبع تغذيه 12 ولت به سل الكتروليز و اعمال جريان برق، واكنش تجزيه آب و استحصال آب قليايي از محفظه كاتدي صورت گرفت. كنترل و ثبت pH و ORP در طي توليد به دقت صورت گرفت. همين آزمايش در دبي L/h 10 نيز انجام شد.

دستگاه توليد محلولهاي گندزدايي بر پايه سلولهاي الكتروليتي با استفاده از الكترودهاي MMO (مخلوط اكسيد فلزات بعنوان الكتروكاتاليست) با رويكرد افزايش بازده توليد، ذخيره انرژي و پايداري كاتد طراحي و ساخته شد. اين دستگاه متشكل از سه بخش اصلي است: الف) بخش الكتروليز كه شامل سلول الكتروليز غشايي ب) بخش برق و الكترونيك ج) بخش هيدروليك، پايپينگ و مخازن سلول الكتروليز توسط غشاي تبادل يون به دو قسمت آندي و كاتدي تقسيم شده است. كليه واكنشهاي الكتروشيميايي براي توليد مخلوط اكسيد‌كننده ها (محصول اصلي سمت آند) و هيدروكسيد سديم (محصول سمت كاتد) در سلول الكتروشيميايي رخ مي دهد. هيپوكلرو اسيد، يون هيپوكلريت، ازن، اكسيژن، هيدروژن پراكسيد، كلر دي اكسيد و كلر گازي مخلوط اكسيدكننده ها را تشكيل مي‌دهند. الكترودهاي آند و كاتد از جنس تيتانيوم و پوشش MMO هستند و بصورت مجزا با يك اتصال افقي مشترك در درون سلول غشايي با الگوي mono-polar (تك قطبي)، نصب شده اند. در اين اختراع اتلاف آب مصرفي براي توليد هيدروكسيد سديم به صفر رسيد و بازده توليد فراورده‌هاي موردنظر كه شامل مخلوط اكسيدكننده ها و سود است به بيش از نود درصد افزايش يافت. علاوه بر اين، به دليل پوشش‌دهي كاتد با MMO و كاهش اورولتاژ روي سطح كاتد، مصرف انرژي در اين فرايند به كمترين مقدار رسيد و بنابراين اهدافي كه با رويكرد ذخيره انرژي در نظر گرفته شده بود، محقق گشت. همچنين از طريق تزريق گاز كلر توليدي به محلول هيدروكسيد سديم توليدي، محصول جانبي ارزشمند ديگري تحت عنوان سديم هيپوكلريت توليد شد. در اين اختراع: • الكترودها با بستر تيتانيومي و پوشش MMO جهت نصب در سلول ساخته شدند. • سلول موردنظر از پوسته خارجي PVC با مقاومت در برابر ضربه، دما و فشار ساخته شد. اتصالات ورودي خوراك و محصول نيز از جنس PVC و PTFE است. • سختي كل آب مورد استفاده در اين فرايند توسط سختي‌گير كاهش يافت و آب نمك اشباع با كمك دوزينگ پمپ به سلول الكتروليز وارد شد. با اعمال جريان برق، مخلوط اكسيدكننده ها از سمت آند و هيدروكسيد سديم از سمت كاتد خارج و به منظور آناليز و مصرف، در مخازن مجزا جمع آوري گرديد. از PLC و HMI براي كنترل و نمايش پارامترهاي عملياتي استفاده شد. • آناليز شيميايي محصولات و تاثير مخلوط اكسيد كننده ها بر ميكروارگانيسم ها در زمان و دوز معين، انجام شد.