Электрохимические устройства и способы на основе гидроксидов с использованием окисления металлов

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ Обеспечены способы и устройства для электрохимической ячейки, включающей анод и катод, в которой анод приводят в контакт с ионом металла, что переводит ион металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления. Ион металла в более высокой степени окисления вступает в реакцию с газообразным водородом, ненасыщенным углеводородом и/или насыщенным углеводородом с образованием продуктов. Перекрестные ссылки на родственные заявки Заявитель испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США 61/488079, зарегистрированной 19 мая 2011 г., предварительной заявки на патент США 61/499499,зарегистрированной 21 июня 2011 г., предварительной заявки на патент США 61/515474, зарегистрированной 5 августа 2011 г., предварительной заявки на патент США 61/546461, зарегистрированной 12 октября 2011 г., предварительной заявки на патент США 61/552701, зарегистрированной 28 октября 2011 г., предварительной заявки на патент США 61/597404, зарегистрированной 10 февраля 2012 г., и предварительной заявки на патент США 61/617390, зарегистрированной 29 марта 2012 г.; все указанные предварительные заявки во всей полноте включены в текст настоящего описания посредством ссылок. Уровень техники Во многих химических процессах для проведения химической реакции, например для нейтрализации кислоты или для буферирования рН раствора или для осаждения нерастворимого гидроксида из раствора, может требоваться гидроксид натрия (едкий натр, каустическая сода). Одним из способов получения гидроксида натрия является получение с помощью электрохимического устройства. При электрохимическом получении гидроксида натрия, например, с помощью хлорщелочного процесса, можно быть использовано большое количество энергии, соли и воды. Поливинилхлорид, обычно известный как ПВХ, может быть третьим по объемам производства пластиком, после полиэтилена и полипропилена. ПВХ широко применяют в строительстве, поскольку он является прочным, дешевым и легко обрабатываемым. ПВХ можно получить полимеризацией мономера винилхлорида, который, в свою очередь, можно получить из этилендихлорида. Этилендихлорид можно получить прямым хлорированием этилена с использованием газообразного хлора, полученного в хлорщелочном процессе. Получение хлора и гидроксида натрия путем электролиза водных растворов хлорида натрия или солевого раствора является одним из электрохимических процессов, требующих большого потребления энергии. Общая потребность в энергии, необходимой для проведения этого процесса в хлорщелочной промышленности, составляет, например, в США приблизительно 2%, а в Японии приблизительно 1% от общего количества вырабатываемой электроэнергии. Такое большое потребление энергии может привести к высоким выбросам диоксида углерода из-за сжигания ископаемого топлива. Таким образом, необходимо принять меры для снижения потребности в электроэнергии, чтобы снизить загрязнение окружающей среды и глобальное потепление. Краткое описание изобретения В одном аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анодным электролитом (анолитом), при этом анолит содержит ион металла; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с катодным электролитом (католитом); и проведение реакции ненасыщенного углеводорода или насыщенного углеводорода с анолитом, содержащим ион металла в более высокой степени окисления, в водной среде; при этом водная среда содержит более 5 мас.% воды. В одном аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом и добавление лиганда к анолиту, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов способ дополнительно включает образование щелочи, воды или газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов способ дополнительно включает образование щелочи на катоде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов способ дополнительно включает образование газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов способ дополнительно включает образование воды на катоде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией, который восстанавливает кислород и воду до гидроксид-ионов. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов катод представляет собой катод, производящий газообразный водород, на котором происходит восстановление воды до газообразного водорода и гидроксид-ионов. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов катод представляет собой катод, производящий газообразный водород, на котором происходит восстановление хлористо-водородной кислоты до газообразного водорода. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией, на котором хлористо-водородная кислота реагирует с газообразным кислородом с получением воды. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения перечень ионов металла включает, не ограничиваясь этим, железо, хром, медь, олово, серебро, кобальт, уран, свинец, ртуть,ванадий, висмут, титан, рутений, осмий, европий, цинк, кадмий, золото, никель, палладий, платину, родий, иридий, марганец, технеций, рений, молибден, вольфрам, ниобий, тантал, цирконий, гафний и их сочетания. В некоторых воплощениях перечень ионов металла включает, не ограничиваясь этим, железо,хром, медь и олово. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой медь. В некоторых во-1 024710 площениях более низкая степень окисления иона металла равна 1+, 2+, 3+, 4+ или 5+. В некоторых воплощениях более высокая степень окисления металла равна 2+, 3+, 4+, 5+ или 6+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой медь, которая переходит из Cu+ в Cu2+; ион металла представляет собой железо, которое переходит из Fe2+ в Fe3+; ион металла представляет собой олово, которое переходит из Sn2+ в Sn4+; ион металла представляет собой хром, который переходит из Cr2+ в Cr3+; ион металла представляет собой платину, которая переходит из Pt2+ в Pt4+; или их сочетание. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения газ не используют или он не образуется на аноде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения данный способ дополнительно включает добавление лиганда к анолиту; при этом лиганд взаимодействует с ионом металла. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения данный способ дополнительно включает проведение реакции ненасыщенного углеводорода или насыщенного углеводорода с анолитом, содержащим ион металла в более высокой степени окисления и лиганд; при этом реакция идет в водной среде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения реакция ненасыщенного углеводорода или насыщенного углеводорода с анолитом, содержащим ион металла в более высокой степени окисления, представляет собой галогенирование или сульфирование с использованием галогенида или сульфата металла, находящегося в более высокой степени окисления, и приводит к образованию галогенированного или сульфированного углеводорода, соответственно, и галогенида или сульфата металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях галогенид или сульфат металла в более низкой степени окисления рециркулируют обратно в анолит. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения анолит, содержащий ион металла в более высокой степени окисления, дополнительно содержит ион металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения ненасыщенный углеводород представляет собой соединение с формулой I, которое после проведения галогенирования или сульфирования приводит к образованию соединения с формулой IIR выбран независимо из водорода, галогена, -COOR', -ОН и -NR'(R"), где R' и R" выбраны независимо из водорода, алкила и замещенного алкила;X представляет собой галоген, выбранный из хлора, брома и йода; -SO3H или -OSO2OH. В некоторых воплощениях m равно 0; n равно 2; q равно 2 и X представляет собой хлор. В некоторых воплощениях соединение с формулой I представляет собой этилен, пропилен или бутилен; а соединение с формулой II представляет собой этилендихлорид, пропилендихлорид или 1,4-дихлорбутан соответственно. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает образование мономера винилхлорида из этилендихлорида и образование поли(винилхлорида) из мономера винилхлорида. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения насыщенный углеводород представляет собой соединение с формулой III, а в результате галогенирования или сульфирования образуется соединение с формулой IVR независимо выбирают из водорода, галогена, -COOR', -ОН и -NR'(R"), где R' и R" независимо выбирают из водорода, алкила и замещенного алкила;X представляет собой галоген, выбранный из хлора, брома и йода; -SO3H или -OSO2OH. В некоторых воплощениях соединение с формулой III представляет собой метан, этан или пропан. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения водная среда со-2 024710 держит от 5 до 90 мас.% воды. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд обеспечивает одно или более из следующих свойств, включая, не ограничиваясь этим, повышенную реакционноспособность иона металла в отношении ненасыщенного углеводорода, насыщенного углеводорода или газообразного водорода; повышенную селективность иона металла в отношении галогенирования ненасыщенных или насыщенных углеводородов; повышенный перенос галогена от иона металла к ненасыщенному углеводороду, насыщенному углеводороду или газообразному водороду; пониженный окислительно-восстановительный потенциал электрохимической ячейки; повышенную растворимость иона металла в водной среде; пониженный переход иона металла через мембрану в католит электрохимической ячейки; пониженную коррозию электрохимической ячейки и/или реактора; повышенное отделение иона металла от кислого раствора после реакции с газообразным водородом; повышенное отделение иона металла от раствора галогенированного углеводорода; и их сочетание. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд включает, не ограничиваясь этим, замещенный или незамещенный фосфин, замещенный или незамещенный краунэфир, замещенное или незамещенное алифатическое азотсодержащее соединение, замещенный или незамещенный пиридин, замещенный или незамещенный динитрил и их сочетания. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд имеет формулу АR и R1 независимо представляют собой Н, алкил или замещенный алкил. В некоторых воплощениях замещенный алкил представляет собой алкил, замещенный одной или большим числом групп, выбранных из алкенила, галогена, амина и замещенного амина. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд имеет формулу С в которой R независимо представляет собой О, S, Р или N;n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд имеет формулу D или является оксидом этого соединения где R1, R2 и R3 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, алкоксигруппу, замещенную алкоксигруппу, арил, замещенный арил, гетероарил, замещенный гетероарил, амин, замещенный амин, циклоалкил, замещенный циклоалкил, гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд имеет формулу Е в которой R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, арил, замещенный арил, гетероарил, замещенный гетероарил, амин, замещенный амин, циклоалкил, замещенный циклоалкил, гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения лиганд имеет формулу F в которой R представляет собой водород, алкил или замещенный алкил;k равно 1-3. В одном из аспектов обеспечено устройство, включающее анод в контакте с анолитом, содержащим ион металла; при этом анод выполнен с возможностью окисления иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; катод в контакте с католитом; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью проведения реакции анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, с ненасыщенным углеводородом или насыщенным углеводородом в водной среде; при этом водная среда содержит более 5 мас.% воды. В одном аспекте обеспечено устройство, включающее анод в контакте с анолитом, содержащим ион металла; причем анод выполнен с возможностью окисления иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; лиганд в анолите, при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла; и катод в контакте с католитом. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения устройство дополнительно включает лиганд в анолите; при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла. В некоторых воплощениях аспектов и примеров воплощения вышеупомянутого устройства катод представляет собой газодиффузионный катод, выполненный с возможностью проведения реакции газообразного кислорода и воды с образованием гидроксид-ионов. В некоторых воплощениях аспектов и примеров воплощения вышеупомянутого устройства катод представляет собой катод, производящий газообразный водород, выполненный с возможностью образования газообразного водорода и гидроксидионов посредством восстановления воды. В некоторых воплощениях аспектов и примеров воплощения вышеупомянутого устройства катод представляет собой катод, производящий газообразный водород,выполненный с возможностью восстановления кислоты, например, хлористо-водородной кислоты, до газообразного водорода. В некоторых воплощениях аспектов и примеров воплощения вышеупомянутого устройства катод представляет собой газодиффузионный катод, выполненный с возможностью проведения реакции хлористо-водородной кислоты и кислорода с образованием воды. В некоторых воплощениях аспектов и примеров воплощения вышеупомянутого устройства анод выполнен таким образом, что газ не образуется. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения устройство дополнительно включает осадитель, выполненный с возможностью осуществления контакта католита с двухвалентными катионами, с образованием продукта в виде карбоната и/или бикарбоната. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения устройство дополнительно включает реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью проведения реакции анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления и лиганд, с ненасыщенным углеводородом или насыщенным углеводородом, в водной среде. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения ионом металла является медь. В некоторых воплощениях вышеупомянутых аспектов и примеров воплощения ненасыщенным углеводородом является этилен. В другом аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде, от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и приведение катода в контакт с католитом; при этом катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией и окисляет кислород и воду до гидроксид-ионов. В другом аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом и окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом и получение гидроксид-ионов в католите; и приведение католита в контакт с газообразным диоксидом углерода или раствором, содержащим ионы бикарбоната/карбоната. В другом аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом и окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом; и предотвращение миграции ионов металла из анолита в католит путем применения размерно-эксклюзионной мембраны или анионообменной мембраны. В другом аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом и окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и приведение катода в контакт с католитом и получение гидроксид-ионов и/или газообразного водорода на катоде; и получение кислоты путем проведения реакции иона металла в более высокой степени окисле-4 024710 ния с газообразным водородом. В другом аспекте обеспечен способ, включающий подачу напряжения ниже 2,5 В; приведение анода в контакт с анолитом и окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и приведение катода в контакт с католитом; при этом катод производит гидроксид-ионы, газообразный водород или воду. В другом аспекте обеспечен способ получения "зеленого" (полученного по экологически безопасной технологии) галогенированного углеводорода, включающий приведение анода в контакт с анолитом и окисление хлорида металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом; и галогенирование ненасыщенного углеводорода хлоридом металла в более высокой степени окисления с целью получения "зеленого" галогенированного углеводорода. В одном аспекте обеспечен способ, включающий приведение анода в контакт с анолитом и окисление хлорида металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом; галогенирование ненасыщенного углеводорода хлоридом металла в более высокой степени окисления; и добавление лиганда к хлориду металла, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла. В тексте данного описания приведены несколько примеров воплощения описанных выше аспектов. В некоторых воплощениях катод представляет собой газодиффузионный катод. В некоторых воплощениях катод образует газообразный водород при восстановлении воды или хлористо-водородной кислоты. В некоторых воплощениях ион металла выбирают из группы, состоящей из железа, хрома, меди, олова,серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана, рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца, технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания. В некоторых воплощениях ион металла выбирают из группы, состоящей из железа, хрома, меди и олова. В некоторых воплощениях ионом металла является медь. В некоторых воплощениях ионом металла является олово. В некоторых воплощениях ионом металла является хром. В некоторых воплощениях ионом металла является железо. В некоторых воплощениях более низкая степень окисления иона металла равна 1+, 2+, 3+, 4+ или 5+. В некоторых воплощениях более высокая степень окисления иона металла равна 2+, 3+, 4+, 5+ или 6+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой медь, которая превращается в анодном отсеке из Cu+ в Cu2+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой железо, которое превращается в анодном отсеке из Fe2+ в Fe3+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой олово, которое превращается в анодном отсеке из Sn2+ в Sn4+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой хром, который превращается в анодном отсеке из Cr3+ в Cr6+. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой хром, который превращается в анодном отсеке из Cr2+ в Cr3+. В некоторых воплощениях на аноде не используют газ, или газ на аноде не образуется. В некоторых воплощениях в анодном отсеке не образуется кислота. В некоторых воплощениях ион металла находится в форме галогенида металла. В некоторых воплощениях галогенид металла с ионом металла в более высокой степени окисления, возможно содержащий галогенид металла с ионом металла в более низкой степени окисления, приводят в контакт с газообразным водородом, с получением галогенида водорода, например, не ограничиваясь этим, хлористого водорода, хлористо-водородной кислоты, бромистого водорода, бромисто-водородной кислоты, йодистого водорода или иодисто-водородной кислоты, а также галогенида металла с ионом металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях галогенид металла с ионом металла в более низкой степени окисления рециркулируют обратно в анодный отсек. В некоторых воплощениях галогенид металла с ионом металла в более высокой степени окисления, возможно содержащий галогенид металла с ионом металла в более низкой степени окисления, приводят в контакт с ненасыщенным углеводородом и/или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород и галогенид металла с ионом металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях галогенид металла с ионом металла в более низкой степени окисления рециркулируют обратно в анодный отсек. В некоторых воплощениях хлорид металла с ионом металла в более высокой степени окисления,возможно содержащий хлорид металла с ионом металла в более низкой степени окисления, приводят в контакт с газообразным водородом, чтобы получить хлористо-водородную кислоту и хлорид металла с ионом металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях хлорид металла с ионом металла в более низкой степени окисления рециркулируют обратно в анодный отсек. В некоторых воплощениях хлорид металла с ионом металла в более высокой степени окисления, возможно содержащий хлорид металла с ионом металла в более низкой степени окисления, приводят в контакт с ненасыщенным углеводородом, с образованием хлорированного углеводорода и хлорида металла с ионом металла в более низкой степени окисления. В некоторых воплощениях хлорид металла с ионом металла в более низкой степени окисления рециркулируют обратно в анодный отсек. В некоторых воплощениях ненасыщенный углеводород представляет собой этилен, а галогенированный углеводород, например хлорированный углеводород, представляет собой этилендихлорид. В некоторых воплощениях описанный в данном документе способ дополнительно включает образование мономера винилхлорида из этилендихлорида. В некоторых воплощениях описанный в данном документе способ дополнительно включает образование поли(винилхлорида) из мономера винилхлорида. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает приведение католита в контакт с углеродом из источника углерода. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает приведение католита в контакт с углеродом, выбранным из газообразного диоксида углерода, полученного в промышленном процессе, или раствора диоксида углерода из газожидкостного контактора, находящегося в контакте с газообразным диоксидом углерода из промышленного процесса. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает, после приведения в контакт с углеродом, приведение католита в контакт с двухвалентными катионами для образования продукта - карбоната и/или бикарбоната. В некоторых воплощениях способ включает приложение напряжения от 0,01 до 2,5 В между анодом и катодом. В некоторых воплощениях обработка иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным углеводородом происходит внутри анодного отсека. В некоторых воплощениях обработка иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным углеводородом происходит вне анодного отсека. В некоторых воплощениях обработка иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным углеводородом приводит к образованию хлорированного углеводорода. В некоторых воплощениях хлорированный углеводород представляет собой этилендихлорид. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает обработку ионов Cu2+ этиленом с образованием этилендихлорида. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает обработку этилендихлорида с образованием мономера винилхлорида. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает обработку мономера винилхлорида с образованием поли(винилхлорида). В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод с кислородной деполяризацией в контакте с католитом, при этом катодный отсек выполнен с возможностью получения щелочи. В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катодный отсек выполнен с возможностью получения щелочи; и контактное устройство, функционально соединенное с катодным отсеком и выполненное с возможностью осуществления контакта углерода из источника углерода с католитом. В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катодный отсек выполнен с возможностью получения щелочи; и размерно-эксклюзионную мембрану и/или анионообменную мембрану, выполненную с возможностью предотвращения миграции иона металла из анолита в католит. В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анод в контакте с анолитом, при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; катод в контакте с католитом; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью проведения реакции иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с газообразным водородом, с образованием кислоты. В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анод в контакте с анолитом, при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; катод в контакте с католитом; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью проведения реакции иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с ненасыщенным углеводородом, с образованием "зеленого" галогенированного углеводорода. В другом аспекте обеспечено устройство, включающее анод в контакте с анолитом, при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; катод в контакте с католитом; лиганд в анолите, при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью проведения реакции иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с ненасыщенным углеводородом в присутствии этого лиганда. Некоторые воплощения аспектов описанного выше устройства представлены в данном описании. В некоторых воплощениях катод представляет собой газодиффузионный катод. В некоторых воплощениях катод выполнен с возможностью получения газообразного водорода при восстановлении воды. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает систему выделения газообразного кислорода,функционально соединенную с катодным отсеком и выполненную с возможностью обеспечения газообразного кислорода из источника газообразного кислорода в катодный отсек. В некоторых воплощениях ион металла находится в форме хлорида металла. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью осуществления контакта хлорида металла и иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с ненасыщенным углеводородом с образованием хлорированного углеводорода. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает контактное устройство, функционально соединенное с катодным отсеком и выполненное с возможностью осуществления контакта углерода из источника углерода с католитом. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает контактное устройство, функционально соединенное с катодным отсеком и выполненное с возможностью осуществления контакта углерода из источника углерода с католитом; при этом углерод из источника углерода выбирают из газообразного диоксида углерода из промышленного процесса или раствора диоксида углерода из газожидкостного контактора, в контакте с газообразным диоксидом углерода из промышленного процесса. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает осадитель для приведения католита в контакт с ионами щелочно-земельного металла с образованием продукта -карбоната и/или бикарбоната. В одном аспекте обеспечено устройство, включающее анодный отсек, в котором анодный отсек включает анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления, и систему подачи ненасыщенного углеводорода, выполненную с возможностью подачи ненасыщенного углеводорода в анодный отсек. В некоторых воплощениях ненасыщенным углеводородом является этилен. В некоторых воплощениях ионом металла является ион меди. Краткое описание чертежей Новые отличительные особенности настоящего изобретения приведены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения. Лучше понять отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения можно со ссылкой на нижеследующее подробное описание, в котором приведены иллюстративные примеры воплощения, в которых использованы принципы настоящего изобретения, и сопровождающие чертежи, в которых представлено следующее. Фиг. 1 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 1 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 2 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 3 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 3 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 4 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 4 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 5 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 5 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 5 С представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 6 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 7 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 7 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 7 С представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 8 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 8 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 8 С представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 9 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 10 А представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 10 В представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 11 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 12 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 13 представляет собой иллюстрацию одного из примеров воплощения данного изобретения. Фиг. 14 представляет собой схему экспериментальной установки, описанной в данном тексте в примере 1. Фиг. 15 представляет собой схему экспериментальной установки, описанной в данном тексте в примере 2. Фиг. 16 представляет собой схему экспериментальной установки, описанной в данном тексте в примере 3. Фиг. 17 А представляет собой приведенный в качестве иллюстрации график для восстановления хрома газообразным водородом, описанного в данном тексте в примере 4. Фиг. 17 В представляет собой приведенный в качестве иллюстрации график для восстановления меди газообразным водородом, описанного в данном тексте в примере 4. Фиг. 18 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 5. Фиг. 19 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 5. Фиг. 20 представляет собой иллюстративный пример воплощения, описанный в данном тексте в примере 6. Фиг. 21 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 7. Фиг. 22 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 8. Фиг. 23 иллюстрирует сводные данные по измерениям сопротивления по постоянному току анионообменных мембран, как описано в примере 9. Фиг. 24 иллюстрирует подавление перехода иона меди за счет анионообменных мембран, как описано в примере 9. Фиг. 25 А иллюстрирует несколько примеров лигандов, применяемых в реакции, описанной в примере 10. Фиг. 25 В иллюстрирует несколько примеров лигандов, которые можно использовать в реакции,описанной в примере 10. Фиг. 26 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 11. Фиг. 27 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 12. Фиг. 28 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 13. Фиг. 29 представляет собой приведенный для иллюстрации график, описанный в данном тексте в примере 14. Подробное описание изобретения В данном описании раскрыты устройства и способы, связанные с окислением иона металла на аноде в анодном отсеке, где ион металла окисляют от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления. Как понятно специалисту в данной области, данное электрохимическое устройство и способ можно организовать с применением альтернативного, эквивалентного солевого раствора, например, раствора хлорида калия или раствора хлорида натрия или раствора хлорида магния или раствора сульфата натрия или раствора хлорида аммония, для получения эквивалентного щелочного раствора, например, гидроксида калия и/или карбоната калия и/или бикарбоната калия или гидроксида натрия и/или карбоната натрия и/или бикарбоната натрия или гидроксида магния и/или карбоната магния в католите. Соответственно, такие эквиваленты входят в объем данной патентной заявки, в той степени, в которой такие эквиваленты основаны на данном устройстве и способе, или предполагаются ими. Перед тем, как данное изобретение будет описано более подробно, следует понять, что данное изобретение не ограничено конкретными описанными примерами воплощения, так как такие примеры, конечно, могут изменяться. Также следует понимать, что применяемая в тексте данного описания терминология предназначена только для описания конкретных примеров воплощения, и не предполагают, что она ограничивает данное изобретение, поскольку объем данного изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения. Там, где приведен диапазон величин, следует понимать, что каждое промежуточное значение, до десятой доли единицы нижнего предела, если в контексте ясно не указано иное, между верхним и нижним пределами данного диапазона, а также любое другое приведенное или промежуточное значение в указанном диапазоне, включены в данное изобретение. Верхние и нижние пределы этих меньших по величине диапазонов независимо могут быть включены в эти меньшие по величине диапазоны, и также включены в данное изобретение, за исключением какого-либо конкретно исключенного предела в указанном диапазоне. Если указанный диапазон включает один или оба предела, диапазоны, исключающие любой или оба из этих включенных пределов, также включены в данное изобретение. Некоторые диапазоны, которые представлены в тексте данного описания численными значениями,можно определить как "приблизительные" численные величины. Термин "приблизительный" должен обеспечить строгое основание для точного числа, перед которым оно стоит, а также величины, которая близка или приблизительно равна числу, перед которым стоит этот термин. При определении того, является ли какая-либо величина близкой или приблизительно равной конкретно указанной величине, близкая или приближенная нескомпенсированная величина может представлять собой величину, которая в контексте, в котором она представлена, обеспечивает, по существу, эквивалент конкретно указанной величины. Если не указано иное, все технические и научные термины, применяемые в тексте данного описания, имеют такой смысл, который обычно подразумевают специалисты в области, к которой относится данное изобретение. Хотя при осуществлении или проверке данного изобретения можно также применять любые методы и материалы, сходные с методами и материалами, описанными здесь, или эквивалентные им, далее будут описаны представительные иллюстративные методы и материалы. Все публикации и патенты, процитированные в данном описании, включены в данное описание посредством ссылок, как если бы было конкретно и индивидуально указано, что каждая отдельная публикация или патент включена посредством ссылки, и они включены в текст данного описания посредством ссылки, чтобы раскрыть и описать способы и/или материалы, в связи с которыми эти публикации процитированы. Цитирование любой публикации производят для ее описания до даты регистрации, и это не следует рассматривать как допущение, что настоящее изобретение не имеет право на патентование из-за того, что эта публикация датирована задним числом благодаря предшествующему изобретению. Кроме того, приведенные даты публикаций могут отличаться от фактических дат публикации, которые могут потребовать независимого подтверждения. Следует отметить, что используемые в тексте данного описания и в прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают и множественное число, если в контексте ясно не указано иное. Кроме того, следует отметить, что формула изобретения может быть составлена таким образом,чтобы исключить любой необязательный элемент. В таком качестве, предполагают, что это утверждение служит предпосылкой для использования такой исключающей терминологии, как "исключительно","только" и т.п., в связи с перечислением элементов формулы изобретения или использованием "отрицательного" ограничения. Как будет понятно специалистам при чтении данного описания, каждый из индивидуальных примеров воплощения, описанных и проиллюстрированных в данном тексте, включает дискретные компоненты и отличительные особенности, которые с легкостью можно отделить от отличительных особенностей любого из нескольких других примеров воплощения или объединить с ними, не выходя за пределы объема или сущности настоящего изобретения. Любой процитированный способ можно осуществить в процитированном порядке событий, или в любом другом порядке, который является логически возможным. Композиции, способы и устройства. В одном аспекте обеспечены способы и устройства, которые относятся к окислению ионов металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления в анодном отсеке электрохимической ячейки. Полученные ионы металла в более высокой степени окисления можно использовать в том виде, как они получены, или можно использовать их для коммерческих целей, например, не ограничиваясь этим, для реакций химического синтеза, реакций восстановления и т.д. В одном аспекте описанные в данном тексте электрохимические ячейки обеспечивают эффективное и низковольтное устройство, в котором полученное на аноде соединение металла, например, галогенид металла, например, хлорид металла, или сульфат металла, с более высокой степенью окисления, можно использовать для других целей,например, не ограничиваясь этим, для получения хлористого водорода, хлористо-водородной кислоты,бромистого водорода, бромисто-водородной кислоты, йодистого водорода, иодисто-водородной кислоты или серной кислоты из газообразного водорода, и/или для получения галогенированных или сульфированных углеводородов из углеводородов. Термин "галогенированные углеводороды", применяемый в тексте данного описания, включают углеводороды, замещенные галогеном, где галоген может представлять собой любое количество галогенов,которые могут быть присоединены к углеводороду, исходя из допустимой валентности. Галогены включают фтор, хлор, бром и йод. Примеры галогенированных углеводородов включают хлорпроизводные углеводородов, бромпроизводные углеводородов и иодпроизводные углеводородов. Хлорпроизводные углеводородов включают, не ограничиваясь этим, монохлоруглеводороды, дихлоруглеводороды, трихлоруглеводороды и т.д. Что касается галогенидов металлов, таких как, не ограничиваясь этим, бромид металла и иодид металла, то бромид или иодид металла с более высокой степенью окисления, полученный в анодном отсеке, можно использовать для других целей, например, не ограничиваясь этим, для получения бромистого водорода или йодистого водорода, и/или получения бромпроизводных или иодпроизводных углеводородов, например, не ограничиваясь этим, монобромуглеводородов, дибромуглеводородов, трибромуглеводородов, моноиодуглеводородов, дииодуглеводородов, трииодуглеводородов и т.д. В некоторых воплощениях ион металла в более высокой степени окисления может быть продан в том виде, как он есть, на коммерческом рынке. Термин "сульфированные углеводороды", применяемый в тексте данного описания, включает углеводороды, замещенные одной или большим количеством групп -SO3H или -OSO2OH, исходя из допустимой валентности. Электрохимическая ячейка по данному изобретению может представлять собой любую электрохимическую ячейку, в которой ион металла в более низкой степени окисления превращается в анодном отсеке в ион металла в более высокой степени окисления. В таких электрохимических ячейках катодная реакция может быть любой реакцией, в которой образуется или не образуется щелочь в катодном отсеке. Такой катод поглощает электроны и осуществляет какую-либо реакцию, включая, не ограничиваясь этим, реакцию воды с образованием гидроксид-ионов и газообразного водорода, или реакцию газообразного кислорода и воды с образованием гидроксид-ионов, или восстановление протонов из кислоты, например, хлористо-водородной кислоты, с образованием газообразного водорода, или реакцию протонов из хлористо-водородной кислоты и газообразного кислорода с образованием воды. В некоторых воплощениях электрохимические ячейки могут включать получение щелочи в катодном отсеке ячейки. Щелочь, полученную в катодном отсеке, можно использовать как таковую, для коммерческих целей, или можно обработать ее двухвалентными катионами с получением содержащих двухвалентные катионы карбонатов/бикарбонатов. В некоторых воплощениях щелочь, полученную в катод-9 024710 ном отсеке, можно использовать для изоляции или улавливания диоксида углерода. Диоксид углерода может присутствовать в топочных газах, выделяемых различными промышленными предприятиями. Диоксид углерода можно изолировать в форме продуктов - карбонатов и/или бикарбонатов. В некоторых воплощениях соединение металла, с металлом в более высокой степени окисления, можно отобрать из анодного отсека и использовать для любого коммерческого процесса, который известен специалистам. Таким образом, как анолит, так и католит можно использовать для получения продуктов, которые можно применять в коммерческих целях, таким образом обеспечивая более экономичный, эффективный и менее энергоемкий процесс. В некоторых воплощениях соединение металла, полученное в анодном отсеке, можно применять в том виде, в каком оно получено, или его можно подвергнуть очистке перед тем, как провести его реакцию с газообразным водородом, ненасыщенным углеводородом или насыщенным углеводородом для получения хлористого водорода, хлористо-водородной кислоты, бромистого водорода, бромистоводородной кислоты, йодистого водорода или иодисто-водородной кислоты, серной кислоты и/или галогенированного углеводорода или сульфированного углеводорода соответственно. В некоторых воплощениях соединение металла можно использовать в месте образования газообразного водорода и/или, в некоторых воплощениях, соединение металла, отобранное из анодного отсека, можно перенести в место,где образуется газообразный водород, и из него получают хлористый водород, хлористо-водородную кислоту, бромистый водород, бромисто-водородную кислоту, йодистый водород или иодистоводородную кислоту. В некоторых воплощениях соединение металла может быть получено в электрохимическом устройстве и использовано в месте, где получают (или куда транспортируют) ненасыщенный углеводород, например, не ограничиваясь этим, газообразный этилен; и/или в некоторых воплощениях соединение металла, отобранное из анодного отсека, может быть перенесено в место, где получают (или куда транспортируют) ненасыщенный углеводород, например, не ограничиваясь этим, газообразный этилен, и из него образуется галогенированный углеводород, например хлорированный углеводород. В некоторых воплощениях устройство, генерирующее газообразный этилен, объединяют с электрохимическим устройством по данному изобретению, чтобы одновременно производить соединение металла в более высокой степени окисления и газообразный этилен, и проводить реакцию между ними с образованием продукта, например, этилендихлорида (ЭДХ). Этилендихлорид также может быть известен как 1,2 дихлорэтан, дихлорэтан, 1,2-этилендихлорид, дихлорид гликоля, фреон 150, бурильный раствор (borer(granosan). В некоторых воплощениях электрохимическое устройство по данному изобретению объединяют с установкой для получения мономера винилхлорида (МВХ) или установкой для получения поливинилхлорида (ПВХ), так, чтобы использовать ЭДХ, полученный с помощью устройств и способов по данному изобретению, при производстве МВХ или ПВХ. Описанные в данном тексте электрохимические устройства и способы обеспечивают одно или более преимуществ по сравнению с традиционными электрохимическими устройствами, известными в уровне техники, включая (но не ограничиваясь этим) отсутствие необходимости использования газодиффузионного анода; более высокую эффективность ячейки; более низкие напряжения; аноды, не содержащие платины; изоляцию диоксида углерода; "зеленые" и безопасные для окружающей среды химические реагенты; и/или получение различных представляющих коммерческую ценность продуктов. Устройства и способы по данному изобретению обеспечивают электрохимическую ячейку, которая производит различные продукты, например (но не ограничиваясь этим), соли металлов, получаемые на аноде; соли металлов, применяемые для получения различных других химикатов; щелочь, получаемую на катоде; щелочь, применяемую для получения различных других продуктов; и/или газообразный водород, получаемый на катоде. Все такие продукты были определены в тексте данного описания, и их можно назвать "зелеными химикатами", так как такие химикаты получают с использованием электрохимической ячейки, которая работает при низком напряжении или энергии и с высокой эффективностью. Описанный в данном тексте низковольтный или менее энергоемкий процесс может приводить к меньшим выбросам диоксида углерода по сравнению с традиционными способами изготовления сходных химикатов или продуктов. В некоторых воплощениях химикаты или продукты получают путем улавливания диоксида углерода из топочного газа щелочью, образованной на катоде, например (но не ограничиваясь этим), так получают продукты - карбонаты и бикарбонаты. Такие продукты - карбонаты и бикарбонаты являются "зелеными химикатами", так как они снижают выбросы и обеспечивают более чистую окружающую среду. Металл. Термины "ион металла" или "металл", применяемые в тексте данного описания, включают любой ион металла, который можно перевести из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления. Примеры ионов металла включают, не ограничиваясь этим, железо, хром, медь, олово, серебро, кобальт, уран, свинец, ртуть, ванадий, висмут, титан, рутений, осмий, европий, цинк, кадмий, золото,никель, палладий, платину, родий, иридий, марганец, технеций, рений, молибден, вольфрам, ниобий,тантал, цирконий, гафний и их сочетания. В некоторых воплощениях ионы металла включают, не ограничиваясь этим, железо, медь, олово, хром или их сочетания. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой медь. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой олово. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой железо. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой хром. В некоторых воплощениях ион металла представляет собой платину. Термин "степень окисления", применяемый в данном тексте, включает степень окисления атома в веществе. Например, в некоторых воплощениях степень окисления представляет собой общий заряд иона. Некоторые примеры реакций ионов металлов на аноде приведены ниже в табл. I (СВЭ означает стандартный водородный электрод). Также приведены теоретические значения анодного потенциала. Следует понимать,что, в зависимости от условий, рН, концентраций электролитов и т.д., реальные величины могут несколько отличаться от этих значений, и такие отклонения также входят в объем данного изобретения. Таблица I Ион металла может присутствовать в виде соединения металла или в виде сплава металла или в виде их сочетания. В некоторых воплощениях соединенный с металлом анион является таким же, как анион электролита. Например, в случае использования хлорида натрия или калия в качестве электролита, в качестве соединения металла используют хлорид металла, например, не ограничиваясь этим, хлорид железа, хлорид меди, хлорид олова, хлорид хрома и т.д. Например, в случае использования сульфата натрия или калия в качестве электролита, в качестве соединения металла используют сульфат металла, например, не ограничиваясь этим, сульфат железа, сульфат меди, сульфат олова, сульфат хрома и т.д. Например, в случае использования бромида натрия или калия в качестве электролита, в качестве соединения металла используют бромид металла, например, не ограничиваясь этим, бромид железа, бромид меди,бромид олова и т.д. В некоторых воплощениях анион электролита может частично или полностью отличаться от аниона металла. Например, в некоторых воплощениях анионом электролита может быть сульфат, в то время как анионом металла может быть хлорид. В таких воплощениях может быть желательно иметь меньшую концентрацию ионов хлорида в электрохимической ячейке. Например, в некоторых воплощениях более высокая концентрация хлорид-ионов в анолите, из-за присутствия хлорида электролита и хлорида металла, может приводить к появлению нежелательных ионных частиц в анолите. Этого можно избежать при использовании электролита, который содержит ионы, отличные от хлорида. В некоторых воплощениях анолит может представлять собой сочетание ионов, сходных с анионом металла, и анионов, отличных от иона металла. Например, если анионом металла является хлорид, анолит может представлять собой смесь сульфат-ионов, а также хлорид-ионов. В таких воплощениях может быть желательно иметь достаточную концентрацию хлорид-ионов в электролите, чтобы растворить соль металла, но не настолько высокую, чтобы вызвать образование нежелательных ионных частиц. В некоторых воплощениях электролит и/или соединение металла выбирают исходя из желательного конечного продукта. Например, если при реакции между газообразным водородом и соединением металла желательно получить HCl, то в качестве соединения металла используют хлорид металла, а в качестве электролита используют хлорид натрия. Например, если при реакции между соединением металла и углеводородом желательно получить бромированный углеводород, то в качестве соединения металла используют бромид металла, а в качестве электролита используют бромид натрия или калия. В некоторых воплощениях ионы металла, применяемые в электрохимических устройствах, описанных в данном тексте, можно выбрать исходя из растворимости металла в анолите и/или напряжений ячейки, желательных для окисления металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления. Например, напряжение, необходимое для окисления Cr2+ до Cr3+ может быть ниже, чем- 11024710 напряжение, необходимое для перевода Sn2+ в Sn4+; однако количество HCl, образующееся при реакции газообразного водорода с Cr3+, может быть ниже, чем количество HCl, образующееся в случае Sn4+, поскольку на одну молекулу олова получают два атома хлора. Таким образом, в некоторых воплощениях, в которых могут быть желательны более низкие напряжения на ячейке, можно использовать окисление иона металла, которое приводит к более низкому напряжению на ячейке, например Cr2+ (но не ограничиваясь им). Например, для реакций, в которых диоксид углерода улавливают щелочью, получаемой в католите, может быть желательно более низкое напряжение. В некоторых воплощениях, где может быть желательно получение большего количества продукта, например, хлористо-водородной кислоты, можно использовать ион металла, например (но не ограничиваясь этим), Sn2+, который приводит к более высокому количеству продукта, хотя при этом можно применять относительно более высокие напряжения. Например, напряжение ячейки для системы с оловом может быть выше по сравнению с системой с хромом, однако концентрация кислоты, образованной в случае Sn4+, может компенсировать более высокое напряжение системы. Следует понимать, что продукты, полученные с помощью устройств и способов,описанных в данном тексте, например, кислота, галогенированные углеводороды, сульфированные углеводороды, карбонаты, бикарбонаты и т.д., все еще представляют собой "зеленые" химикаты, поскольку они изготовлены посредством менее энергоемких процессов по сравнению с затратами энергии, необходимыми для известных традиционных способов получения таких же продуктов. В некоторых воплощениях в анолите могут присутствовать как ион металла в более низкой степени окисления, так и ион металла в более высокой степени окисления. В некоторых воплощениях может быть желательно иметь в анолите ион металла как в более низкой степени окисления, так и в более высокой степени окисления. Подходящие соотношения иона металла в более низкой степени окисления и более высокой степени окисления в анолите описаны в данном тексте. Смесь иона металла в более низкой степени окисления с ионом металла в более высокой степени окисления может способствовать понижению напряжения в электрохимических устройствах и повышению выхода и селективности соответствующих каталитических реакций с газообразным водородом или углеводородами. В некоторых воплощениях ион металла в анолите представляет собой смесь ионов металла. Например, анолит, содержащий ион меди в более низкой степени окисления и ион меди в более высокой степени окисления, может также содержать ион другого металла, например, не ограничиваясь этим, железо. В некоторых воплощениях присутствие второго иона металла в анолите, в сочетании с каталитической реакцией, может давать преимущества в отношении снижения общей энергии электрохимической реакции. Некоторыми примерами соединений металлов, которые можно использовать в устройствах и способах по данному изобретению включают, не ограничиваясь этим, сульфат меди(II), нитрат меди(II),хлорид меди(I), бромид меди(I), иодид меди(I), сульфат железа(III), нитрат железа(III), хлорид железа(II),бромид железа(II), иодид железа(II), сульфат олова(II), нитрат олова(II), хлорид олова(II), бромид олова(II), иодид олова(II), сульфат хрома(III), нитрат хрома(III), хлорид хрома(II), бромид хрома(II), иодид хрома(II), хлорид цинка(II), бромид цинка(II) и т.д. Лиганды. В некоторых воплощениях в сочетании с ионом металла используют добавку, например, лиганд,чтобы повысить эффективность окисления иона металла внутри анодного отсека и/или улучшить каталитические реакции иона металла внутри/вне анодного отсека, например (но не ограничиваясь этим) реакции с газообразным водородом, с ненасыщенным углеводородом и/или с насыщенным углеводородом. В некоторых воплощениях в анолит добавляют лиганд вместе с металлом. В некоторых воплощениях лиганд присоединен к иону металла. В некоторых воплощениях лиганд присоединен к иону металла ковалентной, ионной и/или координационной связями. В некоторых воплощениях лиганд присоединен к иону металла за счет сил Ван-дер-Ваальса. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; добавление лиганда к анолиту, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла; и приведение катода в контакт с католитом. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; добавление лиганда к анолиту, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла; и приведение катода в контакт с католитом, при этом катод производит гидроксид-ионы, воду и/или газообразный водород. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; добавление лиганда к анолиту, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла; приведение катода в контакт с католитом,при этом катод производит гидроксид-ионы, воду и/или газообразный водород; и приведение анолита,содержащего лиганд и ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным углеводородом, газообразным водородом, насыщенным углеводородом или их сочетанием. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с анолитом; окисление галогенида металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; добавление лиганда к галогениду металла, при этом лиганд взаимодействует с ионом металла; приведение катода в контакт с католитом, при этом катод производит гидроксид-ионы, воду и/или газообразный водород; и галогенирование ненасыщенного и/или насыщенного углеводорода галогенидом металла в более высокой степени окисления. В некоторых воплощениях галогенид металла представляет собой хлорид металла, а реакция галогенирования представляет собой хлорирование. В некоторых воплощениях такие способы включают катод, производящий газообразный водород. В некоторых воплощениях такие способы включают катод с кислородной деполяризацией. В некоторых воплощениях ненасыщенный углеводород в таких способах представляет собой замещенный или незамещенный алкен, такой как CnH2n, где n равно 2-20, (или алкин, или соединение с формулой I, как это дополнительно описано в данном тексте), например, этилен, пропилен, бутен и т.д. В некоторых воплощениях насыщенный углеводород в таких способах представляет собой замещенный или незамещенный алкан, такой как CnH2n+2, где n равно 2-20 (или соединение с формулой III, как это дополнительно описано в данном тексте), например, метан, этан, пропан и т.д. В некоторых воплощениях металл в таких способах представляет собой хлорид металла, например хлорид меди. В некоторых воплощениях такие способы приводят к общей экономии энергии более 100 кДж/моль или более 150 кДж/моль или более 200 кДж/моль или от 100 до 250 кДж/моль; или данный способ приводит к экономии напряжения более 1 В(как описано ниже и на фиг. 8 С). В некоторых воплощениях ненасыщенный углеводород в таких способах представляет собой алкен С 2-С 5, например, не ограничиваясь этим, этилен, пропилен, изобутилен, 2 бутен (цис- и/или транс-), пентен и т.д.; или алкен С 2-С 4, например, не ограничиваясь этим, этилен, пропилен, изобутилен, 2-бутен (цис- и/или транс-) и т.д. В некоторых воплощениях ненасыщенный углеводород в таких способах представляет собой этилен, а ион металла в таких способах представляет собой хлорид металла, например, хлорид меди. В таких способах галогенирование этилена приводит к образованию ЭДХ. В некоторых воплощениях насыщенный углеводород в таких способах представляет собой этан, а ион металла в таких способах представляет собой хлорид металла, например, хлорид платины или хлорид меди. В таких способах галогенирование этана приводит к образованию хлорэтана или ЭДХ. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анод в контакте с анолитом; при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; лиганд в анолите, при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла; и катод в контакте с католитом. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анод в контакте с анолитом, при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; лиганд в анолите, при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла; и катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью производства гидроксид-ионов, воды и/или газообразного водорода. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анод в контакте с анолитом, при этом анод выполнен с возможностью окисление иона металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; лиганд в анолите, при этом лиганд способен взаимодействовать с ионом металла; и катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью образования гидроксид-ионов, воды и/или газообразного водорода; и реактор, выполненный с возможностью проведения реакции анолита, содержащего лиганд и ион металла в более высокой степени окисления, с ненасыщенным углеводородом, газообразным водородом, насыщенным углеводородом или их сочетанием. В некоторых воплощениях такие устройства включают катод с кислородной деполяризацией. В некоторых воплощениях такие устройства включают катод, производящий газообразный водород. В некоторых воплощениях такие устройства приводят к общей экономии энергии более 100 кДж/моль или более 150 кДж/моль или более 200 кДж/моль или от 100 до 250 кДж/моль; или это устройство приводит к экономии напряжения более чем 1 В (что описано ниже и на фиг. 8 С). В некоторых воплощениях ненасыщенным углеводородом в таких устройствах является алкен С 2-С 5, например, не ограничиваясь этим, этилен, пропилен, изобутилен, 2-бутен (цис- и/или транс-), пентен и т.д.; или алкен С 2-С 4, например, не ограничиваясь этим, этилен, пропилен, изобутилен, 2-бутен (цис- и/или транс-) и т.д. В некоторых воплощениях ненасыщенным углеводородом в таких устройствах является этилен. В некоторых воплощениях металл в таких устройствах представляет собой хлорид металла, например, хлорид меди. В некоторых воплощениях ненасыщенный углеводород в таких устройствах представляет собой этилен, а ион металла в таких устройствах представляет собой хлорид металла, например, хлорид меди. В таких устройствах галогенирование этилена приводит к образованию ЭДХ. В некоторых воплощениях насыщенный углеводород в таких устройствах представляет собой этан, а ион металла в таких устройствах представляет собой хлорид металла, например хлорид платины, хлорид меди и т.д. В таких устройствах галогенирование этана приводит к образованию хлорэтана и/или ЭДХ. В некоторых воплощениях наличие лиганда приводит к одному или более из следующих явлений: повышенной реакционноспособности иона металла по отношению к ненасыщенному углеводороду, насыщенному углеводороду или газообразному водороду; повышенной селективности иона металла по отношению к галогенированию ненасыщенных или насыщенных углеводородов; повышенному переносу галогена от иона металла к ненасыщенному углеводороду, насыщенному углеводороду или газообразному водороду; пониженному окислительно-восстановительному потенциалу электрохимической ячейки; повышенной растворимости иона металла в водной среде; пониженному переходу иона металла через мембрану в католит электрохимической ячейки; пониженной коррозии электрохимической ячейки и/или реактора; повышенному отделению иона металла от кислого раствора после проведения реакции с газообразным водородом (например, в случае размерно-эксклюзионных мембран); повышенному отделению иона металла от раствора галогенированного углеводорода (например, в случае размерноэксклюзионных мембран); и к их сочетанию. В некоторых воплощениях присоединение лиганда к иону металла увеличивает размер иона металла в достаточной степени для того, чтобы предотвратить его миграцию через ионообменные мембраны в ячейке. В некоторых воплощениях в электрохимической ячейке можно использовать анионообменную мембрану в сочетании с размерно-эксклюзионной мембраной, так, чтобы предотвратить миграцию иона металла, присоединенного к лиганду, из анолита в католит. Такие мембраны описаны ниже. В некоторых воплощениях присоединение лиганда к иону металла увеличивает растворимость иона металла в водной среде. В некоторых воплощениях присоединение лиганда к иону металла уменьшает коррозию металлов в электрохимической ячейке, а также в реакторе. В некоторых воплощениях присоединение лиганда к иону металла увеличивает размер иона металла в достаточной степени для того, чтобы облегчить отделение иона металла от кислоты или от галогенированного углеводорода после реакции. В некоторых воплощениях присутствие и/или присоединение лиганда к иону металла может предотвратить образование различных галогенированных ионов металла в растворе и способствовать образованию только желательных частиц. Например, присутствие лиганда в растворе иона меди может ограничивать образование различных галогенированных ионов меди, например, не ограничиваясь этим, [CuCl3]2- или CuCl20, но способствовать образованию иона Cu2+/Cu+. В некоторых воплощениях присутствие и/или присоединение лиганда в растворе иона металла снижает общее напряжение ячейки путем обеспечения одного или более из описанных выше преимуществ. Термин "лиганд", применяемый в тексте данного описания, включает любой лиганд, способный улучшить свойства иона металла. В некоторых воплощениях лиганд включает, не ограничиваясь этим,замещенный или незамещенный алифатический фосфин, замещенный или незамещенный ароматический фосфин, замещенный или незамещенный аминофосфин, замещенный или незамещенный краун-эфир,замещенное или незамещенное алифатическое азотсодержащее соединение, замещенное или незамещенное циклическое азотсодержащее соединение, замещенное или незамещенное алифатическое серусодержащее соединение, замещенное или незамещенное циклическое серусодержащее соединение, замещенное или незамещенное гетероциклическое соединение и замещенное или незамещенное гетероароматическое соединение. Некоторые примеры лигандов проиллюстрированы на фиг. 20, 25 А и 25 В. Замещенное или незамещенное алифатическое азотсодержащее соединение. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенное или незамещенное алифатическое азотсодержащее соединение с формулой АR и R1 независимо представляют собой Н, алкил или замещенный алкил. В некоторых воплощениях алкил представляет собой метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил или пентил. В некоторых воплощениях замещенный алкил представляет собой алкил, замещенный одной или более группами, включая алкенил, галоген, амин, замещенный амин и их сочетание. В некоторых воплощениях замещенный амин замещен группой, выбранной из водорода и/или алкила. Некоторые примеры лигандов проиллюстрированы на фиг. 20. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенное или незамещенное алифатическое азотсодержащее соединение с формулой В где R и R1 независимо представляют собой Н, алкил или замещенный алкил. В некоторых воплощениях алкил представляет собой метил, этил, пропил, изопропил, бутил, изобутил или пентил. В некоторых воплощениях замещенный алкил представляет собой алкил, замещенный одной или более групп, включая алкенил, галоген, амин, замещенный амин и их сочетания. В некоторых воплощениях замещенный амин замещен группой, выбранной из водорода и/или алкила. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенное или незамещенное алифатиче- 14024710 ское азотсодержащее донорное соединение с формулой В, в котором R и R1 независимо представляют собой Н, алкил C1-С 4, или замещенный алкил С 1-С 4. В некоторых воплощениях алкил С 1-С 4 представляет собой метил, этил, пропил, изопропил, бутил или изобутил. В некоторых воплощениях замещенный алкил С 1-С 4 представляет собой алкил С 1-С 4, замещенный одной или более группами, включая алкенил,галоген, амин, замещенный амин и их сочетание. В некоторых воплощениях замещенный амин замещен группой, выбранной из водорода и/или алкила C1-С 3. Концентрацию лиганда можно выбрать исходя из различных параметров, включая (но не ограничиваясь этим) концентрацию иона металла, растворимость лиганда и т.д. Некоторые примеры лигандов,которые представляют собой замещенные или незамещенные алифатические азотсодержащие соединения, проиллюстрированы на фиг. 20. Замещенные или незамещенные краун-эфиры с гетероатомами О, S, Р или N. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С где R независимо представляет собой О, S, Р или N;n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой O, a n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой S, а n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой N, а n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой Р, a n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой О или S, а n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой О или N, а n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой N или S, a n равно 0 или 1. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный краун-эфир с формулой С, в которой R представляет собой N или Р, a n равно 0 или 1. Замещенные или незамещенные фосфины. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный фосфин с формулой D или его оксид где R1, R2 и R3 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, алкоксигруппу, замещенную алкоксигруппу, арил, замещенный арил, гетероарил, замещенный гетероарил, амин, замещенный амин, циклоалкил, замещенный циклоалкил, гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. Примером оксида соединения с формулой D является где R1, R2 и R3 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, алкоксигруппу, замещенную алкоксигруппу, арил, замещенный арил, гетероарил, замещенный гетероарил, амин, замещенный амин, циклоалкил, замещенный циклоалкил, гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкил и замещенный алкил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкил и замещенный алкил, при этом замещенный алкил замещен группой, выбранной из алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, аминогруппы и замещенной аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкил и замещенный алкил, при этом замещенный алкил замещен группой, выбранной из алкоксигруппы и аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкоксигруппу и замещенную алкоксигруппу. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкоксигруппу и замещенную алкоксигруппу, при этом замещенная алкоксигруппа замещена группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, амина и замещенного амина. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой алкоксигруппу и замещенную алкоксигруппу, при этом замещенная алкоксигруппа замещена группой, выбранной из алкила и амина. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой арил и замещенный арил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой арил и замещенный арил, при этом замещенный арил замещен группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, аминогруппы и замещенной аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой арил и замещенный арил, при этом замещенный арил замещен группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой арил и замещенный арил, при этом замещенный арил замещен группой, выбранной из алкила и алкоксигруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероарил и замещенный гетероарил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероарил и замещенный гетероарил,при этом замещенный гетероарил замещен группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, аминогруппы и замещенной аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероарил и замещенный гетероарил, при этом замещенный гетероарил замещен группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой циклоалкил или замещенный циклоалкил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой циклоалкил или замещенный циклоалкил, при этом замещенный циклоалкил замещен группой, выбранной из алкила, замещенного алкила,алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, аминогруппы и замещенной аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой циклоалкил или замещенный циклоалкил, при этом замещенный циклоалкил замещен группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил, при этом замещенный гетероциклоалкил замещен группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, аминогруппы и замещенной аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил, при этом замещенный гетероциклоалкил замещен группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и аминогруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой амин и замещенный амин. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой амин и замещенный амин, при этом замещенный амин замещен группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы и замещенной алкоксигруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 и R3 независимо представляют собой амин и замещенный амин, при этом замещенный амин замещен группой, выбранной из алкила и алкоксигруппы. В некоторых воплощениях соединения с формулой D или его оксида R1, R2 иR3 независимо представляют собой амин и замещенный амин, при этом замещенный амин замещен алкилом. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный фосфин с формулой D или его оксид где R1, R2 и R3 независимо представляют собой Н, алкил; замещенный алкил, замещенный группой,выбранной из алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина; арил; замещен- 16024710 ный арил, замещенный группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина; гетероарил; замещенный гетероарил, замещенный группой,выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина; амин; замещенный амин, замещенный группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы и замещенной алкоксигруппы; циклоалкил; замещенный циклоалкил, замещенный группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина; гетероциклоалкил; и замещенный гетероциклоалкил, замещенный группой, выбранной из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный фосфин с формулой D или его оксид где R1, R2 и R3 независимо представляют собой Н, алкил; замещенный алкил, замещенный группой,выбранной из алкоксигруппы и амина; арил; замещенный арил, замещенный группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и амина; гетероарил; замещенный гетероарил, замещенный группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и амина; амин; замещенный амин, замещенный группой, выбранной из алкила и алкоксигруппы; циклоалкил; замещенный циклоалкил, замещенный группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и амина; гетероциклоалкил; и замещенный гетероциклоалкил, замещенный группой, выбранной из алкила, алкоксигруппы и амина. Замещенные или незамещенные пиридины. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е где R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, арил, замещенный арил,гетероарил, замещенный гетероарил, амин, замещенный амин, циклоалкил, замещенный циклоалкил,гетероциклоалкил и замещенный гетероциклоалкил. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е где R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил, замещенный алкил, гетероарил, замещенный гетероарил, амин и замещенный амин. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил и замещенный алкил, при этом замещенный алкил замещен группой, выбранной из алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина и замещенного амина. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой Н, алкил и замещенный алкил, при этом замещенный алкил замещен группой, выбранной из амина и замещенного амина,при этом замещенный амин замещен алкилом, гетероарилом или замещенным гетероарилом. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой гетероарил и замещенный гетероарил. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой гетероарил и замещенный гетероарил, замещенный алкилом, алкоксигруппой или амином. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой амин и замещенный амин. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с формулой Е, в которой R1 и R2 независимо представляют собой амин и замещенный амин, при этом замещенный амин замещен алкилом, гетероарилом или замещенным гетероарилом. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный пиридин с где R1 и R2 независимо представляют собой Н; алкил; замещенный алкил, замещенный группой,выбранной из амина и замещенного амина; гетероарил; замещенный гетероарил, замещенный алкилом,алкоксигруппой или амином; и замещенный амин, замещенный алкилом, гетероарилом или замещенным гетероарилом. Замещенные или незамещенные динитрилы. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный динитрил с формулой F где R представляет собой водород, алкил или замещенный алкил;k равно 1-3. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный динитрил с формулой F, в которой R представляет собой водород, алкил или замещенный алкил, замещенный алкоксигруппой или амином; n равно 0-1; m равно 0-3; а k равно 1-3. В некоторых воплощениях лиганд представляет собой замещенный или незамещенный динитрил с формулой F, в которой R представляет собой водород или алкил; n равно 0-1; m равно 0-3; а k равно 1-3. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; и иона металла. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; и ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана, рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла; и соль. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана,рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания; и соль. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана,рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания; и соль,включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла; и соль,- 18024710 включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла; соль; и ненасыщенный или насыщенный углеводород. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана,рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания; соль; и ненасыщенный или насыщенный углеводород. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана,рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания; соль, включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание; и ненасыщенный или насыщенный углеводород. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла; соль,включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание; и ненасыщенный или насыщенный углеводород. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла; соль,включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание; и ненасыщенный или насыщенный углеводород, выбранный из этилена, пропилена, бутиленов, этана, пропана, бутана и их сочетания. В одном из аспектов обеспечена композиция, включающая водную среду, содержащую лиганд, выбранный из замещенного или незамещенного фосфина, замещенного или незамещенного краун-эфира,замещенного или незамещенного алифатического азотсодержащего соединения, замещенного или незамещенного пиридина, замещенного или незамещенного динитрила и их сочетания; ион металла, выбранный из железа, хрома, меди, олова, серебра, кобальта, урана, свинца, ртути, ванадия, висмута, титана,рутения, осмия, европия, цинка, кадмия, золота, никеля, палладия, платины, родия, иридия, марганца,технеция, рения, молибдена, вольфрама, ниобия, тантала, циркония, гафния и их сочетания; и соль,включающую хлорид натрия, хлорид аммония, сульфат натрия, сульфат аммония, хлорид кальция или их сочетание; и ненасыщенный или насыщенный углеводород, выбранный из этилена, пропилена, бутиленов, этана, пропана, бутана и их сочетания. В некоторых воплощениях способов и устройств, обеспеченных в тексте данного описания, лиганд представляет собой: сульфированный батокуприн; пиридин; трис-(2-пиридилметил)амин; глутаронитрил; иминодиацетонитрил; малононитрил; нитрил янтарной кислоты; трис-(диэтиламино)фосфин; трис-(диметиламино)фосфин; три(2-фурил)фосфин; трис-(4-метоксифенил)фосфин; бис-(диэтиламино)фенилфосфин; триамид трис-(N,N-тетраметилен)фосфорной кислоты;N,N,N',N',N"-пентаметилдиэтилентриамин; 15-краун-5; 1,4,8,11-тетратиациклотетрадекан и их соли или стереоизомеры. В некоторых воплощениях обеспечен способ применения лиганда, включающий добавление лиганда к анолиту, содержащему раствор иона металла, и приводящий к появлению одного или более свойств,включая, не ограничиваясь этим, повышенную реакционноспособность иона металла по отношению к ненасыщенному углеводороду, насыщенному углеводороду или газообразному водороду; повышенную селективность иона металла по отношению к галогенированию ненасыщенного или насыщенного углеводорода; повышенный перенос галогена от иона металла к ненасыщенному углеводороду, насыщенному углеводороду или газообразному водороду; пониженный окислительно-восстановительный потенциал электрохимической ячейки; повышенную растворимость иона металла в водной среде; пониженный перенос иона металла через мембрану в католит электрохимической ячейки; пониженную коррозию электрохимической ячейки и/или реактора; повышенное отделение иона металла от кислого раствора после реакции с газообразным водородом; повышенное отделение иона металла от раствора галогенированного углеводорода; и их сочетание. В некоторых воплощениях обеспечен способ, включающий повышение эффективности электрохимической ячейки, в котором электрохимическая ячейка включает анод в контакте с анолитом, содержащим ион металла, где анод окисляет ион металла от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления. В некоторых воплощениях эффективность связана с напряжением, подаваемым на электрохимическую ячейку. Термин "алкенил", применяемый в тексте данного описания, относится к линейному или разветвленному углеводородному остатку, включающему от 2 до 10 атомов углерода, а в некоторых воплощениях от 2 до 6 атомов углерода или от 2 до 4 атомов углерода, и имеющему по меньшей мере одну ненасыщенную винильную группу (С=С). Например, этенил, пропенил, 1,3-бутадиенил и т.п. Термин "алкоксигруппа", применяемый в тексте данного описания, относится к группе -О-алкил,где термин "алкил" определен ниже в данном описании. Алкоксигруппа включает, в качестве примера,метокси-, этокси-, н-пропокси-, изопропокси-, н-бутокси-, трет-бутокси-, втор-бутокси- и н-пентоксигруппы. Термин "алкил", применяемый в тексте данного описания, относится к одновалентным насыщенным алифатическим углеводородным группам, включающим от 1 до 10 атомов углерода и, в некоторых воплощениях, от 1 до 6 атомов углерода. Термин "Сх-Су алкил" относится к алкильным группам, включающим от х до у атомов углерода. Этот термин включает, в качестве примера, линейные и разветвленные углеводородные группы, такие как метил (СН 3-), этил (СН 3 СН 2-), н-пропил (СН 3 СН 2 СН 2-), изопропил СН 3)2 СН-), н-бутил (СН 3 СН 2 СН 2 СН 2-), изобутил СН 3)2 СНСН 2-), втор-бутил СН 3)(СН 3 СН 2)СН-),трет-бутил СН 3)3 С-), н-пентил (СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 СН 2-) и неопентил СН 3)3 ССН 2-). Термин "аминогруппа" или "амин", применяемый в тексте данного описания, относится к группе NH2. Термин "арил", применяемый в тексте данного описания, относится к ароматической группе из 6-14 атомов углерода, не содержащей гетероатомов в кольце и имеющей единственное кольцо (например,фенил) или несколько конденсированных (объединенных) колец (например, нафтил или антрил). Термин "циклоалкил", применяемый в тексте данного описания, относится к насыщенной или частично насыщенной циклической группе из 3-14 атомов углерода, не содержащей гетероатомов в кольце и имеющей единственное кольцо или несколько колец, включая конденсированные, соединенные мостиковыми связями и спирокольцевые системы. Примеры циклоалкильных групп включают, например, циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклооктил и циклогексенил Термин "гало" или "галоген", применяемый в тексте данного описания, относится к фтору, хлору,брому и иоду. Термин "гетероарил", применяемый в тексте данного описания, относится к ароматической группе,содержащей 1-6 гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из кислорода, азота и серы, и включает системы с единственным кольцом (например, фуранил) и с несколькими кольцами (например, бензимидазол-2-ил и бензимидазол-6-ил). Гетероарил включает, не ограничиваясь этим, пиридил, фуранил, тиенил, тиазолил, изотиазолил, триазолил, имидазолил, изоксазолил, пирролил, пиразолил, пиридазинил,пиримидинил, бензофуранил, тетрагидробензофуранил, изобензофуранил, бензотиазолил, бензоизотиазолил, бензотриазолил, индолил, изоиндолил, бензоксазолил, хинолил, тетрагидрохинолинил,изохинолил, хиназолинонил, бензимидазолил, бензизоксазолил или бензотиенил. Термин "гетероциклоалкил", применяемый в тексте данного описания, относится к насыщенной или частично насыщенной циклической группе, включающей от 1 до 5 гетероатомов, выбранных из группы, состоящей из азота, серы или кислорода, и включает системы с одним кольцом или с несколькими кольцами, включая конденсированные, соединенные мостиковой связью и спирокольцевые системы. Гетероциклоалкил включает, не ограничиваясь этим, тетрагидропиранил, пиперидинил, Nметилпиперидин-3-ил, пиперазинил, N-метилпирролидин-3-ил, 3-пирролидинил, 2-пирролидон-1-ил,морфолинил и пирролидинил. Термин "замещенная алкоксигруппа", применяемый в тексте данного описания, относится к группе-О-замещенный алкил, в которой термин "замещенный алкил" определен ниже в тексте данного описания. Термин "замещенный алкил", применяемый в тексте данного описания, относится к алкильной группе, включающей от 1 до 5, а в некоторых воплощениях от 1 до 3 или от 1 до 2 заместителей, выбранных из группы, состоящей из алкенила, галогена, -ОН, -СООН, аминогруппы, замещенной аминогруппы,причем указанные заместители определены в тексте данного описания. Термин "замещенная аминогруппа" или "замещенный амин", применяемый в тексте данного описания, относится к группе -NR10R11, где R10 и R11 независимо выбраны из группы, состоящей из водорода,алкила, замещенного алкила, арила, замещенного арила, гетероарила и замещенного гетероарила. Термин "замещенный арил", применяемый в тексте данного описания, относится к арильной группе, которая замещена 1-8, а в некоторых воплощениях 1-5, 1-3 или 1-2 заместителями, выбранными из группы, состоящей из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина,замещенного амина, алкенила, галогена, -ОН и -СООН, причем указанные заместители определены в тексте данного описания. Термин "замещенный циклоалкил", применяемый в тексте данного описания, относится к циклоалкильной группе, как она определена в тексте данного описания, имеющей от 1 до 8 или от 1 до 5 или, в некоторых воплощениях, от 1 до 3 заместителей, выбранных из группы, состоящей из алкила, замещенного алкила, алкоксигруппы, замещенной алкоксигруппы, амина, замещенного амина, алкенила, галогена, -ОН и -СООН, причем указанные заместители определены в тексте данного описания. Термин "замещенный гетероарил", применяемый в тексте данного описания, относится к гетероарильным группам, которые замещены 1-5 или 1-3 или 1-2 заместителями, выбранными из группы, состоящей из заместителей, определенных для замещенного арила. Термин "замещенный гетероциклоалкил", применяемый в тексте данного описания, относится к циклическим группам, как они определены в тексте данного описания, которые замещены от 1 до 5 или,в некоторых воплощениях, от 1 до 3 заместителей, как они определены для замещенного циклоалкила. Следует понимать, что во всех определенных выше замещенных группах в это понятие не предполагают включать полимеры, полученные при определении заместителей, которые сами содержат заместители (например, замещенный арил, имеющий в качестве заместителя замещенную арильную группу,которая сама по себе замещена замещенной арильной группой, и т.д.). В таких случаях максимальное число таких заместителей равно трем. Подобным образом, следует понимать, что не предполагают, чтобы приведенные выше определения включали недопустимые случаи замещения (например, метил, замещенный 5 атомами хлора). Такие недопустимые случаи замещения хорошо известны специалистам. В некоторых воплощениях концентрация лиганда в электрохимической ячейке зависит от концентрации иона металла, находящегося в более низкой и/или более высокой степени окисления. В некоторых воплощениях концентрация лиганда составляет от 0,25 до 5 М; или от 0,25 до 4 М; или от 0,25 до 3 М; или от 0,5 до 5 М; или от 0,5 до 4 М; или от 0,5 до 3 М; или от 0,5 до 2,5 М; или от 0,5 до 2 М; или от 0,5 до 1,5 М; или от 0,5 до 1 М; или от 1 до 2 М; или от 1,5 до 2,5 М; или от 1,5 до 2 М. В некоторых воплощениях отношение концентрации лиганда и концентрации иона Cu(I) составляет от 1:1 до 4:1; или от 1:1 до 3:1; или от 1:1 до 2:1; или равно 1:1; или 2:1; или 3:1; или 4:1. В некоторых воплощениях раствор, применяемый в каталитической реакции, т.е. реакции иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с ненасыщенным или насыщенным углеводородом, и раствор, применяемый в электрохимической реакции, содержат концентрацию иона металла в более высокой степени окисления, например Cu(II), от 4,5 до 7 М, концентрацию иона металла в более низкой степени окисления, например Cu(I), от 0,25 до 1,5 М, и концентрацию лиганда от 0,25 до 6 М. В некоторых воплощениях концентрация хлорида натрия в растворе может влиять на растворимость лиганда и/или иона металла, на выход и селективность каталитической реакции, и/или на эффективность электрохимической ячейки. Соответственно, в некоторых воплощениях, концентрация хлорида натрия в растворе составляет от 1 до 3 М. В некоторых воплощениях раствор, применяемый в каталитической реакции, т.е. в реакции иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, с ненасыщенным или насыщенным углеводородом, и раствор, применяемый в электрохимической реакции, содержат концентрацию иона металла в более высокой степени окисления, например Cu(II), от 4,5 до 7 М, концентрацию иона металла в более низкой степени окисления, например Cu(I), от 0,25 до 1,5 М, концентрацию лиганда от 0,25 до 6 М и концентрацию хлорида натрия от 1 до 3 М. Электрохимические способы и устройства. В одном аспекте обеспечены способы, включающие приведение анода в контакт с ионом металла,находящимся в анолите анодного отсека; перевод иона металла в анодном отсеке из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке. В одном из аспектов обеспечены способы, включающие приведение анода в контакт с ионом металла в анолите в анодном отсеке; перевод иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления в анодном отсеке; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; и получение щелочи, воды и/или газообразного водорода в катодном отсеке. В одном из аспектов обеспечены способы, включающие приведение анода в контакт с ионом металла в анолите в анодном отсеке; перевод иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления в анодном отсеке; и обработку иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным или насыщенным углеводородом. В некоторых воплощениях обработка иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным или насыщенным углеводородом приводит к образованию галогенированных углеводородов. В некоторых воплощениях обработку иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным или насыщенным углеводородом проводят внутри анодного отсека. В некоторых воплощениях обработку иона металла, находящегося в более высокой степени окисления, ненасыщенным или насыщенным углеводородом проводят вне анодного отсека. В некоторых воплощениях катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией. Некоторые воплощения электрохимических ячеек проиллюстрированы на чертежах и описаны в данном тексте. Следует понимать, что чертежи приведены только для иллюстративных целей, и изменения в реагентах и аппаратурном оформлении также входят в объем данного изобретения. Все электрохимические способы и устройства, описанные в данном тексте, не производят газообразный хлор, как это происходит в установках для получения хлора и щелочи. Все устройства и способы, связанные с галогенированием или сульфированием ненасыщенного или насыщенного углеводорода, не используют газообразный кислород в каталитическом реакторе. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; перевод или окисление иона металла на аноде из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; и образование щелочи, воды и/или газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи, воды и/или газообразного водорода на катоде; и приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение анолита,содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразным водородом,чтобы получить кислоту, или сочетание обоих этих процессов. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом. В другом аспекте обеспечены устройства, включающие анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катодный отсек выполнен с возможностью получения щелочи, воды и/или газообразного водорода. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи, воды и/или газообразного водорода в католите; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью осуществления контакта анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом и/или газообразным водородом, чтобы получить галогенированный углеводород или кислоту соответственно. В другом аспекте обеспечены устройства, включающие анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анодный отсек выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и систему подачи ненасыщенного и/или насыщенного углеводорода, выполненную с возможностью подачи ненасыщенного и/или насыщенного углеводорода в анодный отсек; при этом анодный отсек также выполнен с возможностью превращения ненасыщенного и/или насыщенного углеводорода в галогенированный углеводород. Как проиллюстрировано на фиг. 1 А, электрохимическое устройство 100 А включает анодный отсек с анодом в контакте с анолитом, где анолит содержит ионы металла в более низкой степени окисления(представленные как ML+), которые превращаются на аноде в ионы металла в более высокой степени- 22024710 окисления (представленные как MH+). Ион металла может быть в форме сульфата, хлорида, бромида или иодида. Применяемая в тексте данного описания "более низкая степень окисления", представленная в ML+ как L+, включает более низкую степень окисления металла. Например, более низкая степень окисления иона металла может составлять 1+, 2+, 3+, 4+ или 5+. Применяемая в тексте данного описания "более высокая степень окисления", представленная в MH+ как Н+, включает более высокую степень окисления металла. Например, более высокая степень окисления иона металла может составлять 2+, 3+, 4+, 5+ или 6+. Электроны, генерируемые на аноде, используют для проведения реакции на катоде. Катодная реакция может представлять собой любую реакцию, известную в уровне техники. Анодный и катодный отсеки могут быть разделены ионообменной мембраной (ИОМ), которая может позволять прохождение ионов, например, в некоторых воплощениях, ионов натрия (не ограничиваясь этим) в католит, если анолит представляет собой хлорид натрия или сульфат натрия и т.д., содержащий галогенид металла. Некоторые реакции, которые могут протекать на катоде, включают, не ограничиваясь этим, реакцию воды с образованием гидроксид-ионов и газообразного водорода, реакцию газообразного кислорода и воды с образованием гидроксид-ионов, восстановление HCl с образованием газообразного водорода, или реакцию HCl и газообразного кислорода с образованием воды. Как проиллюстрировано на фиг. 1 В, электрохимическое устройство 100 В включает катодный отсек с катодом, находящимся в контакте с католитом, который производит гидроксид-ионы в католите. Электрохимическое устройство 100 В также включает анодный отсек с анодом, находящимся в контакте с анолитом; при этом анолит содержит ионы металла в более низкой степени окисления (представленные как ML+), которые превращаются на аноде в ионы металла в более высокой степени окисления (представленные как MH+). Электроны, генерируемые на аноде, используют для проведения реакции на катоде. Анодный и катодный отсеки разделены ионообменной мембраной (ИОМ), которая позволяет ионам натрия переходить в католит, если анолит представляет собой хлорид натрия, бромид натрия, иодид натрия, сульфат натрия, хлорид аммония и т.д., или эквивалентный раствор, содержащий галогенид металла. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана позволяет переходить в анолит анионам, например, не ограничиваясь этим, хлорид-ионам, бромид-ионам, иодид-ионам или сульфат-ионам, если католит представляет собой, например, хлорид натрия, бромид натрия, иодид натрия или сульфат натрия, или эквивалентный раствор. Ионы натрия соединяются с гидроксид-ионами в католите с образованием гидроксида натрия. Анионы соединяются с ионами металла с образованием галогенида или сульфата металла. Следует понимать, что катод, на котором образуется гидроксид, как изображено на фиг. 1 В, приведен только для иллюстрации; и для таких устройств в равной степени применимы другие катоды, например,катод, восстанавливающий HCl с образованием газообразного водорода, или катод, на котором происходит реакция как HCl, так и газообразного кислорода, с образованием воды. Такие катоды также описаны в данном тексте. В некоторых воплощениях электрохимические устройства по данному изобретению включают одну или более ионообменных мембран. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи, воды и/или газообразного водорода на катоде; и разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи, воды и/или газообразного водорода на катоде; разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной; и приведение анолита, содержащего ион метала в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразнымводородом, чтобы получить кислоту, или сочетание обоих этих процессов. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с находящимся в анолите ионом металла, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи, воды и/или газообразного водорода; и по меньшей мере одну ионообменную мембрану,разделяющую катод и анод. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи, воды и/или газообразного водорода; по меньшей мере одну ионообменную мембрану, разделяющую катод и анод; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью приведения анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом и/или газообразным водородом, чтобы получить галогенированный углеводород и кислоту соответственно. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. Как проиллюстрировано на фиг. 2, электрохимическое устройство 200 включает катод в контакте с католитом и анод в контакте с анолитом. Катод образует гидроксид-ионы в католите, а анод переводит ионы металла из более низкой степени окисления (ML+) в более высокую степень окисления (MH+). Анод и катод разделены анионообменной мембраной (АОМ) и катионообменной мембраной (КОМ). Третий электролит (например, хлорид натрия, бромид натрия, иодид натрия, сульфат натрия, хлорид аммония,или их сочетание, или эквивалентный раствор) расположен между АОМ и КОМ. Ионы натрия из третьего электролита переходят через КОМ с образованием гидроксида натрия в катодном отсеке; а галогенидионы, например, хлорид-, бромид- или иодид-ионы, или сульфат-ионы, переходят из третьего электролита через АОМ с образованием раствора галогенида металла или сульфата металла в анодном отсеке. Затем галогенид металла или сульфат металла, полученный в анолите, подают в реактор для проведения реакции с газообразным водородом или ненасыщенным или насыщенным углеводородом, чтобы получить хлористый водород, хлористо-водородную кислоту, бромистый водород, бромисто-водородную кислоту, йодистый водород или иодисто-водородную кислоту и/или галогенированные углеводороды соответственно. Третий электролит, после переноса ионов, можно отобрать из средней камеры в качестве обедненного по ионам раствора. Например, в некоторых воплощениях, если третий электролит представляет собой раствор хлорида натрия, то после переноса ионов натрия в католит и переноса ионов хлорида в анолит из средней камеры можно отобрать обедненный раствор хлорида натрия. Обедненный раствор можно использовать для коммерческих целей, или его можно перенести в анодный и/или катодный отсек в качестве электролита или сконцентрировать для повторного использования в качестве третьего электролита. В некоторых воплощениях обедненный солевой раствор может быть полезным для получения обессоленной воды. Следует понимать, что катод, на котором образуется гидроксид, как показано на фиг. 2, приведен только для иллюстративных целей, и равным образом в этих устройствах можно применять другие катоды, например, катод, восстанавливающий HCl для получения газообразного водорода,или катод, на котором реагируют как HCl, так и газообразный кислород, с получением воды; такие катоды также описаны в данном тексте. В некоторых воплощениях две ионообменные мембраны, изображенные на фиг. 2, можно заменить одной ионообменной мембраной, как показано на фиг. 1 А или 1 В. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой анионообменную мембрану, как проиллюстрировано на фиг. 3 А. В таких воплощениях католит может представлять собой галогенид натрия, сульфат натрия или эквивалентный раствор, а АОМ является такой, чтобы она позволяла анионам переходить в анолит, но предотвращала переход ионов металла из анолита в католит. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану, как проиллюстрировано на фиг. 3 В. В таких воплощениях анолит может представлять собой галогенид натрия, сульфат натрия или эквивалентный раствор,содержащий раствор галогенида металла или эквивалентный раствор, а КОМ является такой, чтобы она позволяла ионам натрия переходить в католит, но предотвращала переход ионов металла из анолита в католит. В некоторых воплощениях применение одной ионообменной мембраны вместо двух ионообменных мембран может уменьшить сопротивление, создаваемое многочисленными ИОМ, и может способствовать протеканию электрохимической реакции при более низких напряжениях. В тексте данного описания приведены некоторые примеры подходящих анионообменных мембран. В некоторых воплощениях катод, применяемый в электрохимических устройствах по данному изобретению, является катодом, на котором образуется газообразный водород. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи и газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи и газообразного водорода на катоде; и приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразным водородом, чтобы получить кислоту, или сочетание обоих этих процессов. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. В неко- 24024710 торых воплощениях процитированный выше способ включает анод, на котором не образуется газ. В некоторых воплощениях способ включает анод, на котором не используют газ. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи и газообразного водорода. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла, находящимся в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи и газообразного водорода; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью осуществления контакта анолита,содержащего ион металла в более высокой степени окисления, с ненасыщенным или насыщенным углеводородом и/или газообразным водородом, чтобы получить галогенированный углеводород и кислоту соответственно. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что газ на аноде не образуется. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что газ не используют на аноде. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает по меньшей мере одну ионообменную мембрану, разделяющую катод и анод. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. Например, как проиллюстрировано на фиг. 4 А, электрохимическое устройство 400 включает катод в контакте с католитом 401, причем в католите образуется гидроксид. Устройство 400 также включает анод в контакте с анолитом 402, который превращает ионы металла, находящиеся в более низкой степени окисления (ML+), в ионы металла, находящиеся в более высокой степени окисления (MH+). Далее приведены реакции, которые происходят на катоде и на аноде: Как проиллюстрировано на фиг. 4 А, электрохимическое устройство 400 включает катод, на котором образуются гидроксид-ионы и газообразный водород. Газообразный водород можно выпустить или уловить и хранить для коммерческих целей. В некоторых воплощениях водород, выделенный на катоде,можно подвергнуть галогенированию и сульфированию (включая сульфатирование) галогенидом металла или сульфатом металла, образованным в анолите, с получением хлористого водорода, хлористоводородной кислоты, бромистого водорода, бромисто-водородной кислоты, йодистого водорода, иодисто-водородной кислоты или серной кислоты. Такая реакция подробно описана в данном тексте. MH+,образованный на аноде, соединяется с хлорид-ионами с образованием хлорида металла в более высокой степени окисления, например, не ограничиваясь этим, FeCl3, CrCl3, SnCl4 или CuCl2 и т.д. Гидроксид-ион,образованный на катоде, соединяется с ионами натрия с образованием гидроксида натрия. Следует понимать, что хлорид-ионы в данном применении приведены только для иллюстративных целей, и что другие эквивалентные ионы, например (не ограничиваясь этим) сульфат, бромид или иодид,также входят в объем данного изобретения и могут привести к образованию соответствующего галогенида металла или сульфата металла в анолите. Также следует понимать, что MCln, изображенный на приведенных здесь в качестве иллюстрации чертежах, представляет собой смесь иона металла в более низкой степени окисления и иона металла в более высокой степени окисления. Целое число n в MCln просто представляет ион металла в более низкой степени окисления и более высокой степени окисления и может составлять от 1 до 5 или более, в зависимости от иона металла. Например, в некоторых воплощениях, где ионом металла является медь, MCln может представлять собой смесь CuCl и CuCl2. Эту смесь ионов меди в анолите можно затем привести в контакт с газообразным водородом, ненасыщенным углеводородом и/или насыщенным углеводородом с получением соответствующих продуктов. В некоторых воплощениях катод, применяемый в электрохимических устройствах по данному изобретению, является катодом, производящим газообразный водород, на котором не образуется щелочь. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; получение газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите, в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; получение газообразного водорода на катоде; и приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразным водородом, чтобы получить кислоту, или сочетание обоих этих процессов. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. В некоторых воплощениях процитированный выше способ включает анод, на котором не образуется газ. В некоторых воплощениях способ включает анод, на котором не используют газ. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек,включающий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения газообразного водорода. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включащюий катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения газообразного водорода; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью приведения анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления,в контакт с ненасыщенным или насыщенным углеводородом и/или газообразным водородом, чтобы получить галогенированный углеводород и кислоту соответственно. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что на аноде не образуется газ. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что на аноде не используют газ. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает по меньшей мере одну ионообменную мембрану, разделяющую катод и анод. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. Например, как проиллюстрировано на фиг. 4 В, электрохимическое устройство 400 включает катод в контакте с католитом 401, причем хлористо-водородная кислота, подаваемая в католит, превращается в католите в газообразный водород. Устройство 400 также включает анод в контакте с анолитом 402, который превращает ионы металла в более низкой степени окисления (ML+) в ионы металла в более высокой степени окисления (MH+). Далее приведены реакции, которые происходят на катоде и на аноде: Как проиллюстрировано на фиг. 4 В, электрохимическое устройство 400 включает катод, на котором образуется газообразный водород. Газообразный водород можно выпускать или улавливать и хранить для коммерческих целей. В некоторых воплощениях водород, выделяющийся на катоде, можно подвергнуть галогенированию или сульфированию (включая сульфатирование) галогенидом металла или сульфатом металла, образованным в анолите, для получения хлористого водорода, хлористо-водородной кислоты, бромистого водорода, бромисто-водородной кислоты, йодистого водорода, иодисто-водородной кислоты или серной кислоты. Такая реакция подробно описана в данном тексте. MH+, образованный на аноде, соединяется с хлорид-ионами с образованием хлорида металла в более высокой степени окисления, например, не ограничиваясь этим, FeCl3, CrCl3, SnCl4 или CuCl2 и т.д. Гидроксид-ион, образованный на катоде, объединяется с ионами натрия с образованием гидроксида натрия. Следует понимать, что одна АОМ, показанная на фиг. 4 В, приведена только для иллюстративных целей, и можно сконструировать устройство, которое включает КОМ, при этом в анолит подают HCl, а ионы водорода проходят через КОМ в католит. В некоторых воплощениях устройство, проиллюстрированное на фиг. 4 В, может содержать как АОМ, так и КОМ, а средняя камера содержит хлоридную соль. Также следует понимать, что MCln, показанный на приведенных в тексте данного описания чертежах,представляет собой смесь иона металла в более низкой степени окисления и иона металла в более высокой степени окисления. Целое число n в MCln просто представляет собой ион металла в более низкой степени окисления и более высокой степени окисления и может составлять 1-5 или более, в зависимости от иона металла. Например, в некоторых воплощениях, где ионом металла является медь, MCln может представлять собой смесь CuCl и CuCl2. Эту смесь ионов меди в анолите можно затем привести в контакт с газообразным водородом, ненасыщенным углеводородом и/или насыщенным углеводородом, чтобы получить соответствующие продукты. В некоторых воплощениях катод в электрохимических устройствах по данному изобретению может быть газодиффузионным катодом. В некоторых воплощениях катод в электрохимических устройствах по данному изобретению может быть газодиффузионным катодом, на котором образуется щелочь. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла, находящимся в анолите; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и приведение газодиффузионного катода в контакт с католитом. В некоторых воплощениях газодиффузионный катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией (ККД). В некоторых воплощениях способ включает образование щелочи на ККД. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с анолитом; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и приведение катода в контакт с католитом, при этом катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией, который восстанавливает кислород и воду до гидроксид-ионов. В некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла в анолите в анодном отсеке; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; приведение газодиффузионного катода в контакт с католитом в катодном отсеке; образование щелочи на катоде; и приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления,в контакт с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразным водородом, чтобы получить кислоту, или сочетание обоих этих процессов. В некоторых воплощениях на газодиффузионном катоде не образуется газ. В некоторых воплощениях способ включает анод, на котором не образуется газ. В некоторых воплощениях способ включает анод, на котором не используют газ. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью превращения или окисления иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий газодиффузионный катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи. В некоторых воплощениях газодиффузионный катод представляет собой катод с кислородной деполяризацией (ККД). В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий газодиффузионный катод в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи; и реактор, функционально соединенный с анодным отсеком и выполненный с возможностью осуществления контакта анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом и/или газообразным водородом, чтобы получить галогенированный углеводород и кислоту соответственно. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что на газодиффузионном катоде не образуется газ. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что на аноде не образуется газ. В некоторых воплощениях устройство выполнено таким образом, что на аноде не используют газ. В некоторых воплощениях устройство дополнительно включает по меньшей мере одну ионообменную мембрану, разделяющую катод и анод. В некоторых воплощениях ионообменная мембрана представляет собой катионообменную мембрану (КОМ), анионообменную мембрану (АОМ) или их сочетание. Термины "газодиффузионный катод" или "газодиффузионный электрод" или другие их эквиваленты, применяемые в тексте данного описания, включают любой электрод, на котором может протекать реакция газа с образованием ионных частиц. В некоторых воплощениях газодиффузионный катод, применяемый в тексте данного описания, представляет собой катод с кислородной деполяризацией (ККД). Такой газодиффузионный катод можно назвать газодиффузионным электродом, катодом, потребляющим кислород, катодом, восстанавливающим кислород, катодом, дышащим кислородом, катодом с кислородной деполяризацией и т.п. В некоторых воплощениях, как проиллюстрировано на фиг. 5 А, сочетание газодиффузионного катода (например, ККД) и анода в электрохимической ячейке может привести к образованию щелочи в катодном отсеке. В некоторых воплощениях электрохимическое устройство 500 включает газодиффузионный катод в контакте с католитом 501 и анод в контакте с анолитом 502. Анод и катод разделены анионообменной мембраной (АОМ) и катионообменной мембраной (КОМ). Третий электролит (например,галогенид натрия или сульфат натрия) расположен между АОМ и КОМ. Далее приведены реакции, которые могут происходить на аноде и катоде:MH+, образованный на аноде, объединяется с хлорид-ионами с образованием хлорида металла MCln,например, не ограничиваясь этим, FeCl3, CrCl3, SnCl4 или CuCl2 и т.д. Гидроксид-ион, образованный на катоде, реагирует с ионами натрия с образованием гидроксида натрия. Кислород на катоде может быть из атмосферного воздуха или из любого коммерчески доступного источника кислорода. Способы и устройства, содержащие газодиффузионный катод или ККД, как описано в данном тексте и проиллюстрировано на фиг. 5 А, могут приводить к снижению напряжения по сравнению со способами и устройствами, которые включают катод, на котором образуется газообразный водород (как проиллюстрировано на фиг. 4 А). Снижение напряжения, в свою очередь, может приводить к меньшему потреблению электроэнергии и меньшему выделению диоксида углерода при производстве электроэнергии. Это может приводить к получению более "зеленых" химикатов, таких как гидроксид натрия, галогенированные углеводороды и/или кислоты, которые получены с применением эффективных и энергосберегающих способов и устройств по данному изобретению. В некоторых воплощениях электрохимическая ячейка с ККД дает теоретическое снижение напряжения более 0,5 В, или более 1 В, или более 1,5 В, или от 0,5 до 1,5 В по сравнению с электрохимической ячейкой без ККД или по сравнению с электрохимической ячейкой с катодом, на котором выделяется газообразный водород. В некоторых воплощениях снижения напряжения достигают при рН католита от 7 до 15, или от 7 до 14, или от 6 до 12, или от 7 до 12,или от 7 до 10. Общее напряжение на ячейке можно определить, используя сочетание уравнений Нернста для каждой из полуреакций, протекающих в ячейке где Е - стандартный потенциал восстановления;R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(мольК; Т - абсолютная температура;Q - коэффициент реакции; так что Если металл, находящийся в более низкой степени окисления, окисляется на аноде до металла в более высокой степени окисления следующим образом: Еанод, в зависимости от изменения концентрации ионов меди(II), может составлять от 0,159 до 0,75 В. Если вода восстанавливается на катоде до гидроксид-ионов и газообразного водорода (как проиллюстрировано на фиг. 4 А) следующим образом: Екатод = -0,059 рНк, где рНк - это рН католита = 14. Екатод = -0,83 В. Таким образом, ЕОбщ составляет от 0,989 до 1,53 В, в зависимости от концентрации ионов меди в анолите. Если вода восстанавливается до гидроксид-ионов на ККД (как проиллюстрировано на фиг. 5 А) следующим образом: Екатод = 1,224 - 0,059 рНк, где рНк = 14; Екатод = 0,4 В,тогда Еобщ составляет от -0,241 до 0,3 В, в зависимости от концентрации ионов меди в анолите. Таким образом, применение ККД в катодном отсеке дает теоретическое снижение потенциала в катодном отсеке или теоретическое снижение напряжения в ячейке, составляющее приблизительно 1,5 В или от 0,5 до 2 В или от 0,5 до 1,5 В или от 1 до 1,5 В, по сравнению с электрохимической ячейкой без ККД или по сравнению с электрохимической ячейкой с катодом, на котором образуется газообразный водород. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы, которые включают приведение анода в контакт с ионом металла в анолите; приведение катода с кислородной деполяризацией в контакт с католитом; приложение напряжения на анод и катод; образование щелочи на катоде; превращение иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления на аноде; и снижение напряжения более чем на 0,5 В или от 0,5 до 1,5 В по сравнению с катодом, на котором образуется газообразный водород, или по сравнению с ячейкой без ККД. В некоторых воплощениях обеспечены устройства, которые включают анодный отсек, включающий анод в контакте с ионом металла в анолите, при этом анод выполнен с возможностью перевода иона металла из более низкой степени окисления в более высокую степень окисления; и катодный отсек, включающий катод с кислородной деполяризацией в контакте с католитом, при этом катод выполнен с возможностью получения щелочи; при этом устройство обеспечивает снижение напряжения более чем на 0,5 В или от 0,5 до 1,5 В по сравнению с устройством с катодом, на котором образуется газообразный водород, или по сравнению с устройством без ККД. В некоторых воплощениях снижение напряжения представляет собой теоретическое снижение напряжения, которое может изменяться в зависимости от омического сопротивления ячейки. В то время как способы и устройства, содержащие газодиффузионный катод или ККД, приводят к снижению напряжения по сравнению со способами и устройствами, содержащими катод, на котором образуется газообразный водород, оба устройства по данному изобретению, т.е. устройства, содержащие ККД, и устройства, содержащие катод, на котором образуется газообразный водород, обеспечивают значительное снижение напряжения по сравнению с традиционной хлорщелочной системой, известной в данной области. В свою очередь снижение напряжения может приводить к меньшему потреблению электроэнергии и меньшим выбросам диоксида углерода при получении электроэнергии. Это может приводить к получению более "зеленых" химикатов, например, гидроксида натрия, галогенированных углеводородов и/или кислот, которые получают с применением эффективных и энергосберегающих способов и устройств по данному изобретению. Например, снижение напряжения является благоприятным при получении галогенированных углеводородов, например, ЭДХ, который обычно получают посредством реакции этилена с газообразным хлором, получаемым с помощью хлорщелочного процесса, требующего высокого напряжения. В некоторых воплощениях электрохимическое устройство по данному изобретению (ячейки с двумя или тремя отсеками, с катодом, на котором образуется газообразный водород, или ККД) дают теоретическое снижение напряжения более 0,5 В, или более 1 В, или более 1,5 В, и от 0,5 до 3 В, по сравнению с хлорщелочным процессом. В некоторых воплощениях этого снижения напряжения достигают при рН католита от 7 до 15, или от 7 до 14, или от 6 до 12, или от 7 до 12, или от 7 до 10. Например, теоретическое значение Еанод в хлорщелочном процессе составляет приблизительно 1,36 В, при протекании следующей реакции: Теоретическое значение Екатод в хлорщелочном процессе составляет приблизительно -0,83 В (при рН 14), при протекании следующей реакции: Таким образом, теоретическое значение Еобщ для хлорщелочного процесса составляет 2,19 В. Теоретическое значение Еобщ для катода, на котором образуется газообразный водород, в устройстве по данному изобретению составляет от 0,989 до 1,53 В, а Еобщ для ККД в устройстве по данному изобретению составляет от -0,241 до 0,3 В, в зависимости от концентрации ионов меди в анолите. Таким образом, электрохимические устройства по данному изобретению обеспечивают теоретическое снижение напряжения в катодном отсеке или теоретическое снижение напряжения в ячейке более чем на 3 В, или более чем на 2 В, или от 0,5 до 2,5 В, или от 0,5 до 2,0 В, или от 0,5 до 1,5 В, или от 0,5 до 1,0, или от 1 до 1,5 В, или от 1 до 2 В, или от 1 до 2,5 В, или от 1,5 до 2,5 В, по сравнению с хлорщелочной системой. В некоторых воплощениях электрохимическую ячейку можно кондиционировать с первым электролитом, и можно эксплуатировать со вторым электролитом. Например, в некоторых воплощениях электрохимическую ячейку и АОМ, КОМ или их сочетание кондиционируют с сульфатом натрия в качестве электролита, а после стабилизации напряжения с сульфатом натрия ячейка может работать с хлоридом натрия в качестве электролита. Иллюстративный пример такой стабилизации электрохимической ячейки приведен здесь в примере 13. Соответственно, в некоторых воплощениях обеспечены способы,которые включают приведение анода в контакт с первым анолитом в анодном отсеке; приведение катода в контакт с католитом в катодном отсеке; разделение катода и анода по меньшей мере одной ионообменной мембраной; кондиционирование ионообменной мембраны с первым анолитом в анодном отсеке; приведение анода в контакт со вторым анолитом, содержащим ион металла; окисление иона металла на аноде от более низкой степени окисления до более высокой степени окисления; и получение щелочи,воды и/или газообразного водорода на катоде. В некоторых воплощениях первый анолит представляет собой сульфат натрия, а второй анолит представляет собой хлорид натрия. В некоторых воплощениях способ дополнительно включает приведение второго анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с ненасыщенным и/или насыщенным углеводородом, чтобы получить галогенированный углеводород, или приведение второго анолита, содержащего ион металла в более высокой степени окисления, в контакт с газообразным водородом, чтобы получить кислоту, или сочетание