66

Напряжение элемента меньше ЭДС, что обусловлено в большей сте- пени поляризацией электродов и снижением скорости электрохимиче- ских процессов. Снижение поляризации достигается применением ката- лизаторов, увеличением поверхности электродов (пористые), повышени- ем температуры (500 – 800°С) и давления (20 – 30 атм). В высокотемпе- ратурных элементах используются твердые электролиты или расплавы солей. Для увеличения напряжения и тока элементы соединяют в бата- реи. Установки, состоящие из батарей топливных элементов, систем хранения, переработки, очистки и подвода топлива (Н2) и окислителя (О2), отвода продуктов реакции, называют электрохимическими генера- торами тока (ЭХГТ). Удельная энергия их составляет 400 – 800 Bт ч/кг, а КПД — 60 – 70%. Используются на космических кораблях, в электромо- билях и других установках специального назначения.

2.5.2. Применение электролиза в технике

Электролиз — важнейший метод получения многочисленных окисли- телей (F2 , O2 , Cl2 ), восстановителей (металлы, H2 ), сложных соединений

(щелочей, кислот). На электрохимических методах основано рафиниро- вание меди, анодное оксидирование (анодирование) алюминия, тантала, ниобия.

Во многих областях техники применяются процессы электролитиче- ского осаждения металлов на поверхность металлических и неметалли-

ческих изделий. Гальванотехника включает: гальваностегию — полу-

чение на поверхности изделий тонких металлических покрытий декора- тивного и специального назначения и гальванопластику — получение легко отделяющихся, относительно толстых точных копий с различных предметов.

Качество получаемых покрытий зависит от многих факторов, важ- нейшими из которых являются: состав электролита и значение рН, при- рода электродов, плотность тока, температура. Гальванические покры- тия должны иметь мелкокристаллическую структуру и равномерную толщину на различных участках изделий, что очень важно для изделий сложной конфигурации с множеством отверстий. В этом случае исполь- зуют электролиты с хорошей рассеивающей способностью — комплекс- ные соединения или электролиты на основе простых солей с добавками поверхностно-активных веществ. Например, меднение, серебрение, зо- лочение ведется, как правило, при использовании цианидных комплек-

сов: K Cu (CN)2 , K Ag (CN)2 , K Au(CN)4 .

Существенную роль играют аноды, которые не должны содержать примесей. При этом, процессы хромирования, золочения, платинирова- ния и др. протекают с нерастворимыми анодами из металлов, устойчи- вых в данном электролите. Очень важна правильно подобранная в каж- дом случае плотность тока. Питание ванны не постоянным, а перемен- ным апериодичным током (реверс тока) снимает поляризационные яв- ления.

Гальванопластика широко используется в приборостроении для получе-

67

ния тонкостенных изделий сложной формы (волноводы, сильфоны и др.).

Втехнологии получения полупроводниковых приборов важную роль играют процессы, по своей природе являющиеся электрохимическими. К ним относятся: анодное и катодное травление, осаждение тонких слоев металла на поверхность полупроводников (получение эпитаксиальных пленок), изготовление поверхностно-барьерных транзисторов (электро- осаждение In на n-Ge) и др. Электрохимический способ травления имеет ряд преимуществ перед химическим: процесс становится контролируе- мым, скорость травления увеличивается.

2.5.3.Электрохимические преобразователи информации

Втехнике все шире используются электрохимические преобразовате- ли информации — хемотронные устройства. Сравнительно простые электрохимические ячейки выполняют функции диодов, датчиков дав- ления, температуры, интеграторов, умножителей, запоминающих уст- ройств и т. д. Специфической особенностью хемотронных устройств яв- ляется их высокая чувствительность по напряжению (10-3 В) и по току (10-6 А), малое потребление мощности (10-3 – 10-8 Вт), более низкие уров- ни собственных шумов и высокая надежность.