4.4. Застосування електролізу в техніці

Явище електролізу досить широко застосовується в техніці. Розглянемо деякі з цих застосувань.

Гальванопластика. Це метод відтворення форми предмета електролітичним осадженням металів. Для виготовлення рельєфної копії з предмета з нього знімають спочатку зліпок із воску, стеарину чи будь-якого іншого пластичного матеріалу. Якщо цей зліпок покрити порошкоподібним графітом, він буде електропровідний. Покритий зліпок занурюють в електролітичну ванну як катод, де на ньому осаджується шар металу потрібної товщини. Цей метод застосовується для виготовлення друкарських кліше, металевих копій зі скульптур тощо.

Гальваностегія. Покриття металевих предметів шаром іншого металу як у захисних, так і в декоративних цілях, а також для зміцнення.

Предмет, який потрібно покрити іншим металом, старанно очищують, добре знежирюють і поміщують як катод в електролітичну ванну, яка містить іони того металу (нікель, хром, срібло, золото, платина), яким хочуть покрити предмет.

Очищення (рафінування) металів. Катодом є пластина з очищеного металу, анодом – очищувальний метал. Електроліти виготовляють із солі даного металу. При певній густині струму анод розчинятиметься, а домішки осідатимуть на дно ванни. Так, наприклад, якщо опустити у водний розчин пластину-анод із неочищеної міді, а пластину-катод з очищеної міді, то іони рухатимуться до катода (рис 4.3) і на ньому виділятиметься чиста мідь. Іони після нейтралізації на аноді вступатимуть з ним у реакцію . Отже кількість мідного купоросу в розчині залишається незмінною і відбувається перенос міді з анода на катод.

Електрометалургія. Досліди показали, що іонна провідність властива не тільки розчинам кислот, солей і лугів, але і розплавам солей. Це явище широко використовується в електрометалургії. За допомогою електролізу руд у розплавленому стані добувають метали (алюміній, цинк, натрій, магній, берилій, кальцій тощо) а також деякі галогени, наприклад фтор.

Електролітичне травлення і полірування. За допомогою електролізу можна полірувати поверхні металевих виробів. Це зумовлено залежністю напруженості електричного поля від форми поверхні металевого предмета, розміщеного в електролітичній ванні. Біля загострень предмета буде більша напруженість електричного поля, а отже, буде більшою густина струму. Внаслідок цього розчинення металу в електроліті у цих випадках буде більшим, що сприяє поліруванню поверхні металевого виробу.

Електролітичні конденсатори. Вони мають два алюмінієвих електроди, які занурено в електроліт із суміші борної кислоти Н₃ВО₃ і розчину аміаку NH₄OH з добавкою гліцерину. Електроліт часто виготовляють у вигляді пасти, якою просочують паперову прокладку між електродами. При проходженні струму анод вкривається непровідною плівкою оксиду алюмінію, яка підтримується завдяки електролізу. Цей шар є діелектриком конденсатора, обкладками якого є алюмінієвий електрод і електроліт. Другий алюмінієвий електрод призначений для вмикання конденсатора в електричне коло. Оскільки товщина плівки оксиду досить мала, то можна виготовити конденсатори в кілька тисяч мікрофарад. При цьому з’єднувати окислений електрод можна лише з позитивним полюсом джерела напруги. Застосовують такі конденсатори в основному в електричних фільтрах низької частоти або в колах пульсуючих напруг до 600 В.

Добування важкої води. Електролітичне розкладання води на водень і кисень широко використовується для добування цих газів. У звичайній воді завжди в незначній кількості є молекули важкої води. Це вода, в якій замість водню містяться нукліди водню – дейтерію з атомною масою 2. Іони дейтерію D⁺ мають меншу рухливість, ніж іони H⁺. Тому у виділених газах під час електролізу концентрація дейтерію буде значно меншою, ніж концентрація важкої води у звичайній воді. Отже, за допомогою електролізу звичайної води протягом значних проміжків часу можна отримати воду з великим вмістом молекул D₂O.