전기 분해의 실제 응용. 전기분해 메시지 적용

이 프로세스는 업계에서 널리 사용됩니다. 그것 없이는 비철 금속 및 화학 산업의 일부 분야의 생산을 상상하는 것이 거의 불가능합니다. 특히 구리, 알루미늄, 아연 및 기타 여러 화학 원소의 생산 기술의 기초는 전기 분해입니다. 또한 수소, 산소 및 염소 생산에 중요한 역할을 합니다.

전기 분해 란 무엇입니까?

이 현상은 전류의 직접적인 영향을 받아 전해질(전도성 액체의 특수 용액 또는 용융물)에서 발생하는 일련의 물리적 및 화학적 과정으로 이해됩니다. 전기 분해의 결과로 원래 물질에 포함된 금속 분자가 전극에 형성됩니다.

이 현상의 역사는 전기화학 분야의 첫 번째 실험이 수행된 17세기 말과 19세기 초부터 시작됩니다. 과학 자체는 L. Galvani의 연구 덕분에 나타났습니다(설명된 프로세스의 적용 중 하나는 그의 이름을 따서 명명되었습니다. 물질에 추가 특성을 부여하기 위한 전기 도금 구현). 똑같이 중요한 역할은 최초의 화학 전류원을 발명한 A. Volt가 담당했습니다.

물리화학적 현상은 패러데이의 두 법칙에 기초합니다. 첫 번째는 음극에 축적되거나 양극에서 전해질로 전달된 물질의 질량이 액체를 통해 전도된 전기량에 정비례한다는 것입니다. 패러데이의 제2법칙은 주어진 양의 전기를 사용하여 전기분해하여 생성된 물질의 질량은 원자 질량에 정비례하고 원자가에 반비례한다는 것입니다.

설명된 프로세스를 사용하는 효과는 전류의 영향으로 화학 반응을 수행할 수 있는 가능성으로 설명됩니다. 새로운 입자를 형성하는 기술 자체는 여러 작업으로 구성됩니다.

• 이온의 이동(양으로 하전된 입자는 음극으로 이동하고, 음으로 하전된 입자는 양극으로 이동함)
• 전극(음극과 양극)에 떨어지는 이온의 확산이 방전되어 혼란스럽게 움직이기 시작합니다.
• 전극과 전해질이 접촉하는 동안의 화학 반응은 물론 형성된 물질 분자가 서로 형성됩니다.

이 모든 것이 기술 자체를 매우 복잡하게 만들고 전문가의 지속적인 모니터링이 필요합니다. 이 금속 생산 방법의 가장 큰 장점은 상대적인 경제적 효율성뿐 아니라 어떤 경우에는 다른 방법으로 화학 원소를 얻을 수 없다는 것입니다.

용융물의 전기분해

반응이 일어나고 기술적 작업이 수행되는 장치를 전해조라고합니다. 설명된 물리적, 화학적 과정의 결과로 원하는 물질을 얻으려면 전극과 전해질을 올바르게 선택해야 합니다. 전극의 주요 요구 사항은 전도성이므로 전기 분해에서 가장 자주 흑연 또는 탄소와 같은 비금속 물질로 만든 막대가 전극으로 사용됩니다.

양전하를 띤 전극을 양극이라고 합니다. 음전하를 띤 입자인 음이온이 끌어당겨집니다. 이 반응의 결과로 산화(전해질에 용해)되므로 양극을 구성하는 물질은 용액에 들어가면 화학 원소를 얻는 과정이 중단되지 않고 불필요한 입자가 생성되어야 합니다. 완제품의 품질을 망치지 마십시오.

음전하를 띤 전극을 음극이라고 합니다. 이는 용융물에 포함된 금속으로 코팅되는 양이온의 매력 중심입니다. 이러한 방식으로 필요한 화학 원소가 생산되거나 제품이 용융염에 포함된 일부 물질로 코팅됩니다.

용융물의 전기분해와 유사한 용액 공정의 주요 차이점은 용융염에서 화학 원소를 생성할 때 물질 자체의 이온만 반응에 참여한다는 것입니다. 이러한 유형의 전기분해의 예로는 염소 가스가 양극에 축적되고 필요한 물질이 음극에 축적되는 나트륨의 생성이 있습니다. 이 방법은 알칼리성 화학 원소를 얻는 데 사용됩니다. 왜냐하면 알칼리성 화학 원소는 물에 쉽게 용해되고 용액에서 분리하기가 매우 어렵기 때문입니다. 이러한 금속에는 칼슘, 나트륨, 리튬 등이 포함됩니다.

용액의 전기분해

구리와 알루미늄은 대부분 이 방법을 사용하여 생산됩니다. 용액에서 이를 얻을 때, 이 경우 물 분자도 화학 반응에 참여하여 도움이 되거나 방해가 될 수 있다는 점을 기억해야 합니다.

용액에서 얻은 구리 또는 기타 금속의 전기분해는 음극과 양극을 선택하는 것으로 시작됩니다. 이에 대한 요구 사항은 완전히 유사합니다. 양극은 불활성이고(용해 시 불순물을 형성하지 않음) 음극은 적절한 전하를 가진 금속판이나 막대일 수 있는 것이 바람직합니다.

다음으로 필요한 염 용액을 전해조에 넣고 (황산구리 용액은 구리 전기 분해에 사용됨) 전류를 통과시킵니다. 화학-물리적 반응이 완료되면 양극이 용해되고(일반적으로 흑연 막대가 사용되지만 생성된 화학 원소의 고순도를 요구하는 산업에서는 백금도 사용할 수 있음) 진한 빨간색 코팅이 음극에 나타납니다. 이것은 구리이며 이제 처리 후 다른 산업에서 사용할 수 있습니다.

이런 방식으로 집에서도 가스를 얻을 수도 있습니다. 이렇게하려면 베이킹 소다 용액을 가져다가 그 안에 전극을 놓고 전기를 가해야합니다. 결과적으로 전해질은 양극 근처에서 거품이 생기기 시작합니다. 이것이 산소의 방출입니다. 수소는 음극에 축적됩니다. 그 이유는 산소를 함유한 음전하를 띤 OH 이온이 양극으로 끌리고, 양전하를 띤 수소가 음극으로 끌리기 때문입니다. 이 반응은 용액을 사용할 때만 가능합니다. 왜냐하면 용융물에는 물 분자가 포함되어 있지 않기 때문에 수소와 산소가 방출되지 않습니다.

전기분해의 응용

전기화학 법칙은 산업계에서 다양한 물질을 생산하는 데 적극적으로 사용됩니다. 또한, 이들 중 일부는 음극에서 환원의 결과로 얻어지고, 다른 일부는 양극에서 산화를 통해 얻어집니다.

전기분해의 적용은 현재 다음과 같은 영역과 방향에서 볼 수 있습니다.

• 필요한 화학 원소를 얻습니다.
• 특히 인기 있는 금속 생산은 구리와 알루미늄의 전기분해입니다.
• 불순물로부터 각종 물질의 정제;
• 합금 제조;
• 표면 코팅(아연, 크롬, 은, 금 등), 이러한 작업은 요즘 특히 인기를 얻고 있습니다.
• 전기영동, 투석 등의 기계를 사용하는 사람들의 치료.

응용 분야를 확대하기 위한 전기분해에 대한 연구가 계속되고 있습니다. 특히, 금속에는 다양한 보호 필름을 코팅하여 강도를 높일 수 있습니다. 이를 통해 공격적인 환경에 배치되어 새로운 메커니즘과 엔진을 만들 수 있습니다. 이 기술은 의료 기기를 연마하는 것뿐만 아니라 화학 및 의료 산업의 수질 정화에도 사용됩니다. 따라서 전기분해는 산업에서 전류를 사용하는 가장 인기 있는 방법 중 하나입니다. 일부 기술 작업은 패러데이 법칙의 발견과 갈바니의 실험 이후에만 가능해졌기 때문입니다.

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전기분해를 통해 목표 제품을 얻으면 공정 속도와 방향을 상대적으로 간단하게(전류 강도를 조정하여) 제어할 수 있으며, 덕분에 "가장 부드러운" 공정과 극도로 "단단한" 공정을 모두 수행할 수 있습니다. 산화 또는 환원 조건을 통해 가장 강한 산화제와 환원제를 얻습니다. 전기분해에 의해 물에서 H2와 O2가 생성되고, NaCl 수용액에서 Cl2가 생성되고, KH2F3의 KF 용융물에서 F2가 생성됩니다.

수력전기야금은 비철 야금(Cu, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Cd, Zn)의 중요한 분야입니다. 또한 귀금속 및 미량 금속인 Mn, Cr을 얻는 데에도 사용됩니다. 전기분해는 금속이 광석에서 용액으로 이동되고 용액이 정제된 후 금속의 음극 분리에 직접 사용됩니다. 이 과정을 전기추출이라고 합니다. 전기분해는 금속 정제(전해정련)에도 사용됩니다. 이 공정은 오염된 금속의 양극 용해와 그에 따른 음극 증착으로 구성됩니다. 정제 및 전기 추출은 수은과 아말감(아말감 야금)으로 만든 액체 전극과 고체 금속으로 만든 전극을 사용하여 수행됩니다.

전해질 용융물의 전기분해는 많은 금속을 생산하는 중요한 방법입니다. 예를 들어, 빙정석-알루미나 용융물(Na3AlF6 + Al2O3)을 전기분해하여 알루미늄 원료를 생산하고, 전해정련을 통해 원료를 정제합니다. 이 경우 양극은 최대 35%의 Cu(가중용)를 함유하는 Al 용융물이므로 전해조 바닥에 위치합니다. 욕의 중간 액체층에는 BaCl2, AlF3 및 NaF가 포함되어 있으며, 위쪽 층에는 용융된 정제 Al이 포함되어 음극 역할을 합니다.

용융 염화마그네슘 또는 탈수 카르날라이트의 전기분해는 Mg를 생산하는 가장 일반적인 방법입니다. 산업 규모에서는 용융물의 전기분해를 통해 알칼리 및 알칼리 토금속인 Be, Ti, W, Mo, Zr, U 등을 얻습니다.

금속을 생산하기 위한 전기분해 방법에는 금속 이온을 전기음성도가 더 높은 다른 금속으로 환원하는 것도 포함됩니다. 수소를 이용한 환원에 의한 금속 분리에는 종종 전기분해 단계, 즉 수소의 전기화학적 이온화와 이 과정에서 방출된 전자로 인한 금속 이온의 침착이 포함됩니다. 중요한 역할은 여러 금속의 공동 방출 또는 용해, 음극에서 금속 및 분자 수소의 공동 방출, 전극의 용액 성분 흡착 과정에서 수행됩니다. 전기분해는 원하는 특성을 갖는 금속 분말을 제조하는 데 사용됩니다.

전기분해의 다른 중요한 응용 분야로는 전기도금, 전기합성, 금속의 전기화학적 처리 및 부식 방지가 있습니다.

전해조. 전해 공정을 수행하기 위한 산업용 장치의 설계는 공정의 성격에 따라 결정됩니다. 습식 야금 및 전기 도금에서는 소위 상자 전해조가 주로 사용되며, 이는 교대로 음극과 양극이 배치되고 직류 소스의 음극 및 양극에 각각 연결된 전해질이 들어 있는 개방형 컨테이너입니다. 양극 제조에는 흑연, 탄소 흑연 재료, 백금, 철 산화물, 납, 니켈, 납 및 그 합금이 사용됩니다. 그들은 루테늄과 티타늄 산화물의 혼합물(루테늄-티타늄 산화물 양극 또는 ORTA)과 백금 및 그 합금으로 만든 활성 코팅이 있는 저마모 티타늄 양극을 사용합니다. 강철은 대부분의 전해조의 음극에 사용됩니다. 전해질 및 전기분해 제품의 공격성, 온도 및 기타 공정 조건을 고려하여 다양한 보호 코팅을 적용합니다. 일부 전해조는 고압 조건에서 작동합니다. 예를 들어 물 분해는 최대 4 MPa의 압력에서 수행됩니다. 더 높은 압력을 위한 전해조도 개발되고 있습니다. 현대 전해조에서는 플라스틱, 유리, 유리 섬유, 세라믹이 널리 사용됩니다.

많은 전기화학 산업에서는 음극과 양극 공간의 분리가 필요하며, 이는 이온은 투과할 수 있지만 기계적 혼합 및 확산을 방해하는 격막을 사용하여 수행됩니다. 이 경우 전극이나 용액의 부피에 형성된 액체 및 기체 생성물의 분리가 이루어지며 반대 부호의 전극 및 근처의 반응에서 초기, 중간 및 최종 전기 분해 생성물의 참여가 이루어집니다. -전극 공간이 방지됩니다. 다공성 격막에서는 양이온과 음이온 모두 전달 수에 해당하는 양만큼 미세기공을 통해 전달됩니다. 이온 교환 격막(막)에서는 구성에 포함된 이온 생성 그룹의 특성에 따라 양이온 또는 음이온만 전달됩니다. 강산화제를 합성할 때에는 일반적으로 격막이 없는 전해조를 사용하는데, 전해액에 K2Сr2O7을 첨가한다. 전기분해 과정에서 다이어프램 역할을 하는 다공성 크로마이트-크로메이트 필름이 음극에 형성됩니다. 염소를 생산할 때 강철 메쉬 형태의 음극이 사용되며 그 위에 다이어프램 역할을 하는 석면 층이 적용됩니다. 전기분해 과정에서 염수는 양극실로 공급되고 NaOH 용액은 양극실에서 제거됩니다.

마그네슘, 알루미늄, 알칼리, 알칼리토류 금속을 생산하는데 사용되는 전해조는 내화물을 덧댄 욕조이며, 바닥에는 음극 역할을 하는 용융 금속이 있고 그 위에는 블록 형태의 양극이 배치되어 있다. 액체 금속 층. 염소 막 생산 과정에서 전기 합성에서는 필터 프레스 형 전해 장치가 사용되며, 그 사이에 이온 교환막이 배치되는 별도의 프레임으로 조립됩니다.

전원 연결의 특성에 따라 단극 및 양극 전해조가 구별됩니다. 단극 전해조는 동일한 극성의 전극이 있는 하나의 전해 셀로 구성되며, 각 전해 셀은 전류 회로에 병렬로 연결된 여러 요소로 구성될 수 있습니다. 양극성 전해조에는 전류 회로에 직렬로 연결된 많은 수의 셀(최대 100-160개)이 있으며, 두 개의 외부 전극을 제외한 각 전극은 한쪽은 음극으로, 다른 쪽은 양극으로 작동합니다. . 단극 전해조는 일반적으로 고전류 및 저전압용으로 설계되고, 양극성 - 상대적으로 낮은 전류 및 고전압용으로 설계됩니다. 최신 전해기는 높은 전류 부하를 허용합니다. 단극은 최대 400-500kA, 양극은 1600kA에 해당합니다.

완료: Suldin T.V.

확인자: Biktimerova I.M.

전기 분해… ……………………………………………………………………......………….삼

전기분해의 기술적 응용 ..........................................................................4

사용된 소스 목록..........................................................................6

전기분해

전기분해는 전류가 용액이나 용융된 전해질을 통과할 때 발생하는 전극의 2차 반응으로 인해 용해된 물질 또는 기타 물질의 구성 성분이 전극에서 방출되는 물리화학적 과정입니다.

전도성 액체에서 이온의 규칙적인 이동은 전극(전기 에너지원의 극에 연결된 도체)에 의해 생성되는 전기장에서 발생합니다. 전기분해에서는 양극이 양극, 음극이 음극이 됩니다. 양이온-양이온-(금속 이온, 수소 이온, 암모늄 이온 등)-음극쪽으로 이동하고 음이온-음이온-(산 잔기 및 수산기 이온)-양극쪽으로 이동합니다.

전극 반응 속도는 전해질의 조성과 농도, 전극 재료, 전극 전위, 온도 및 기타 여러 요인에 따라 달라집니다. 각 전극 반응의 속도는 단위 시간당 전극 표면 단위를 통해 전하가 이동하는 속도에 의해 결정됩니다. 따라서 속도의 척도는 전류밀도이다.

전기분해 중에 생성되는 생성물의 양은 패러데이의 법칙에 따라 결정됩니다. 여러 전기화학 반응의 결과로 여러 개의 생성물이 각 전극에 동시에 형성되는 경우, 그 중 하나의 생성물이 형성되는 전류의 비율(%)을 이 생성물의 전류 수율이라고 합니다.

전기분해의 기술적 응용

전기 분해는 기술에 널리 사용됩니다. 전기분해의 가장 중요한 기술적 응용에 대한 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

전기도금이란 금속제품에 다른 금속(니켈도금, 크롬도금, 은도금, 금도금 등)을 얇게 코팅하여 산화를 방지하고 제품에 미려한 외관을 부여하는 것을 말합니다. 코팅할 대상을 철저하게 세척하고 탈지한 다음 대상을 코팅할 금속 염 용액이 들어 있는 전해조에 음극으로 놓습니다(그림 3.8). 양극은 동일한 금속판입니다. 보다 균일한 코팅을 위해 일반적으로 두 개의 판을 양극으로 사용하여 그 사이에 물체를 배치합니다.

전기도금은 부조물(메달, 판화, 얕은 부조 등)의 사본을 전해 생산하는 것입니다. 왁스 또는 기타 캐스트는 릴리프 대상으로 만들어집니다. 그런 다음 인상의 표면을 얇은 흑연 층으로 코팅하여 전도성을 만듭니다. 이 형태에서 주조물은 황산구리 용액이 담긴 전해조에 담근 음극으로 사용됩니다. 양극은 구리판입니다. 주조물에 충분히 두꺼운 구리층이 성장하면 전기분해를 중단하고 왁스를 조심스럽게 제거합니다. 남은 것은 원본의 정확한 구리 사본입니다.

인쇄 산업에서 이러한 사본(스테레오타입)은 플라스틱 재료(매트릭스)에 활자 인쇄하여 매트릭스에 두꺼운 철 또는 기타 재료 층을 증착하여 얻습니다. 이를 통해 필요한 사본 수만큼 세트를 재현할 수 있습니다. 이전에 책의 유통이 한 권에서 얻을 수 있는 인쇄물의 수로 제한되었다면

조판(인쇄 중에 조판이 지워짐), 고정관념을 사용하면 순환이 크게 증가할 수 있습니다.

사실, 현재 전기 분해를 사용하면 고품질 인쇄 서적과 많은 삽화에 대해서만 고정 관념이 얻어집니다.

긴 원통에 금속을 증착하여 이음매 없는 파이프를 얻습니다.

박리 가능한 코팅을 생산하는 공정은 러시아 과학자 B. S. Jacobi에 의해 개발되었으며, 그는 1836년에 이 방법을 사용하여 성 이삭 대성당(상트페테르부르크)의 속이 빈 형상을 만들었습니다.

구리 정제

구리는 도체를 만드는 데 가장 좋은 재료이지만 이를 위해서는 불순물이 없어야 합니다. 불순물로부터 구리를 정제하는 것을 구리의 정제(정제)라고 합니다. 광석을 제련하여 얻은 조동(粗銅)의 큰 조각(두꺼운 판)이 양극이고, 순동의 얇은 판이 음극이다. 이 과정은 황산구리 수용액이 담긴 대형 욕조에서 진행됩니다. 전기분해 중에 양극의 구리가 용해됩니다. 귀금속과 희귀금속을 함유한 불순물은 침전물(슬러지) 형태로 바닥으로 떨어지고, 순수 구리는 음극에 침전됩니다. 다른 금속의 정제도 같은 방식으로 수행됩니다.

사용된 소스 목록

전기분해는 기술 분야에서 매우 폭넓게 적용됩니다. 일부 금속은 전기분해로 생산됩니다. 비전기적으로 얻은 많은 것들은 불순물로부터 정제됩니다. 해당 용액을 전기분해하여 산소, 수소, 염소 및 "중수"를 얻습니다. 전기분해를 통해 다양한 제품에 금속층을 코팅하고, 원하는 제품의 릴리프 메탈 카피도 만들어집니다. 배터리 충전은 전기분해를 기반으로 합니다. 전기분해의 가능한 응용 분야에는 각각 고유한 이름이 있습니다. 기술에 전기분해를 적용하는 몇 가지 본질을 고려해 보겠습니다.

전기식– 구호품(메달, 동전 등)의 금속 인쇄물을 얻습니다. 이렇게 하려면 먼저 대상물에 왁스(스테아린) 인상을 만들고 인상 표면을 분말 흑연으로 코팅하여 전기 전도성을 만든 다음 금속염을 용해시킨 전해조에서 인상을 음극으로 사용합니다. 전기분해 중에 전해질의 금속이 인상 표면으로 방출되어 대상물의 금속성 복사본을 형성합니다. 특히 이 방법은 인쇄 진부한 표현, 이음매 없는 파이프 및 기타 복잡한 모양의 금속 부품을 생산하는 데 사용됩니다.

갈바노스테기.전해 금속 증착은 기계적 강도와 내식성을 갖춘 귀금속 층 또는 다른 금속의 보호 층으로 금속 물체를 코팅하는 데 널리 사용됩니다. 전해 은도금, 금도금 및 녹청 처리, 크롬 및 니켈 도금, 아연을 사용한 철 전해 도금 등이 있습니다.

금속의 정제(정제)(순수한 금속 얻기).이를 위해 세척할 금속을 판 형태로 주조하고 전해조에서 양극으로 만듭니다. 전해질은 특정 금속 염의 용액입니다. 양극과 음극 사이의 전압을 올바르게 선택하면 정제되는 금속만 양극에서 용액으로 통과하여 음극에서 방출됩니다. 불순물은 침전물(양극 슬러지)의 형태로 전해조 바닥으로 떨어집니다.

예를 들어, 전기분해에 의한 정제는 매우 순수한(소위 전해 정제된) 구리를 생성하며, 이는 전기 공학에서 널리 사용됩니다.

전기 야금.현재, 용융된 상태의 광석을 전기분해하여 많은 금속을 얻고 있습니다. 대표적인 것이 알루미늄 생산이다. 알루미나 Al 2 O 3 와 빙정석 Na 2 AlF 6 의 용융 혼합물을 전기분해합니다.양극은 용융물 속으로 내려간 탄소 막대입니다. 전기분해는 약 900oC의 온도에서 이루어지며, 전류 자체에 의해 높은 온도가 유지됩니다. 전기분해는 또한 나트륨, 마그네슘, 베릴륨, 불소 및 기타 원소를 생성합니다.

전해 에칭 및 연마.전해조에 금속 물체를 양극으로 놓으면 금속이 용해될 수 있습니다. 표면 근처에 거칠기가 있는 경우, 돌출부와 지점에서 전해 용해가 더 빠르게 발생합니다. 그 이유는 그 근처의 전계 강도와 이에 따른 전류 밀도가 더 크기 때문입니다. 따라서 전기분해를 사용하여 표면을 에칭하고 연마할 수 있습니다.

전해 콘덴서.현대 전기 및 무선 공학에서 널리 사용되는 소위 전해 커패시터("전해질")의 효과는 전기분해 현상을 기반으로 합니다. 전해질에는 두 개의 알루미늄 전극이 있습니다. 전해질의 조성은 예를 들어 글리세린을 첨가한 붕산과 암모니아 용액의 혼합물과 다를 수 있습니다. 전해질은 종종 두꺼운 페이스트 형태로 준비되어 전극 사이에 위치한 종이 스페이서에 함침됩니다. 전해 커패시터의 작동은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 커패시터의 양극은 얇은 알루미늄 산화물 층으로 덮여 있으며 이는 전기 분해로 인해 유지됩니다. 이 층은 커패시터의 유전체이고, 플레이트는 알루미늄 전극과 전해질입니다. 두 번째 알루미늄 전극은 수동적이며 커패시터를 회로에 연결하는 역할만 합니다. 산화물 층의 두께가 얇기 때문에 전해 커패시터의 용량은 플레이트 면적 1m2당 수백 마이크로패럿에 이릅니다.

전해 콘덴서는 특정 전압 극성, 즉 산화된 전극이 소스의 양극에 연결된 경우에만 큰 용량을 갖습니다. 회로에 다시 넣으면 절연층이 사라지고 커패시터에 큰 전류가 흘러 커패시터가 파손됩니다.

전해 커패시터의 단점은 상대적으로 큰 누설, 극성 유지의 필요성, 낮은 항복 전압 및 교류 회로에서 사용할 수 없다는 것입니다.

전기 분해 및 소위 전해 분극배터리, 즉 2차 전류원(소자)에 중요한 기술 적용이 이루어졌습니다. 이는 전기분해 과정(배터리 충전 중) 동안 전극에 이전에 축적된 물질이 전류를 끌어당길 때 소모되는 갈바니 전지입니다.

납산 배터리가 가장 널리 사용됩니다. 가장 간단한 형태는 황산 용액에 담긴 두 개의 납 전극으로 구성됩니다. 산에 담그면 황산 납 PbSO 4가 전극에 형성되고 용액은 동일한 염으로 포화됩니다.

전류원의 양극에 연결된 전극에서 배터리를 충전하면 납은 PbO 2 과산화물으로 산화되고 두 번째 전극은 순수한 납으로 변합니다. 배터리가 충전되면 추가적인 산 분자가 나타나므로 산 농도가 증가합니다.

배터리가 방전되면 양극이 점차 탈산되고 황산 납이 다시 형성되어 음극에도 나타납니다. 방전 중에는 산 농도가 감소합니다.

배터리는 EMF 외에도 용량에 따라 특성이 지정됩니다. 방전 중에 방출되는 전하량. 이는 암페어시 단위로 측정되며, 당연히 전극 표면이 더 커집니다.

용량을 늘리기 위해 배터리 전극은 벌집 모양의 수많은 셀이 있는 판 형태로 주조되고 납 산화물이 셀에 압착됩니다.

현재는 납전지, 철-니켈, 알카라인 전지와 함께 동일한 용량에 무게가 더 가벼운 전지가 사용되고 있습니다. 전극 하나는 철로, 다른 하나는 니켈로 만들어졌으며 전해질은 20% 수산화칼륨 KOH 용액입니다. 충전된 상태에서 이들 배터리의 양극은 산화니켈 수화물 Ni(OH) 3이고 음극은 철입니다.

전기 분해는 기술에 널리 사용됩니다. 전기분해의 가장 중요한 기술적 응용에 대한 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

갈바노스테기- 금속 제품을 산화로부터 보호하고 제품에 미려한 외관을 부여하기 위해 다른 금속(니켈 도금, 크롬 도금, 은도금, 금도금 등)을 얇게 코팅하는 것입니다. 코팅할 대상을 철저하게 세척하고 탈지한 다음 대상을 코팅할 금속 염 용액이 들어 있는 전해조에 음극으로 놓습니다(그림 3.8). 양극은 동일한 금속판입니다. 보다 균일한 코팅을 위해 일반적으로 두 개의 판을 양극으로 사용하여 그 사이에 물체를 배치합니다(그림 3.8 참조).

전기식- 구호품(메달, 판화, 얕은 구호 등)으로부터 사본을 전해 생산합니다. 왁스 또는 기타 캐스트는 릴리프 대상으로 만들어집니다. 그런 다음 인상의 표면을 얇은 흑연 층으로 코팅하여 전도성을 만듭니다. 이 형태에서 주조물은 황산구리 용액이 담긴 전해조에 담근 음극으로 사용됩니다. 양극은 구리판입니다. 주조물에 충분히 두꺼운 구리층이 성장하면 전기분해를 중단하고 왁스를 조심스럽게 제거합니다. 남은 것은 원본의 정확한 구리 사본입니다.

인쇄 산업에서 이러한 사본(스테레오타입)은 플라스틱 재료(매트릭스)에 활자 인쇄하여 매트릭스에 두꺼운 철 또는 기타 재료 층을 증착하여 얻습니다. 이를 통해 필요한 사본 수만큼 세트를 재현할 수 있습니다. 이전에 책의 유통량이 한 유형에서 얻을 수 있는 인쇄물 수로 제한되었다면(인쇄 중에 유형이 지워짐) 고정관념을 사용하면 유통량을 크게 늘릴 수 있습니다.

사실, 현재 전기 분해를 사용하면 고품질 인쇄 서적과 많은 삽화에 대해서만 고정 관념이 얻어집니다.

긴 원통에 금속을 증착하여 이음매 없는 파이프를 얻습니다.

박리 가능한 코팅을 생산하는 공정은 러시아 과학자 B. S. Jacobi에 의해 개발되었으며, 그는 1836년에 이 방법을 사용하여 성 이삭 대성당(상트페테르부르크)의 속이 빈 형상을 만들었습니다.

구리 정제

구리는 도체를 만드는 데 가장 좋은 재료이지만 이를 위해서는 불순물이 없어야 합니다. 불순물로부터 구리를 정제하는 것을 구리의 정제(정제)라고 합니다. 광석을 제련하여 얻은 조동(粗銅)의 큰 조각(두꺼운 판)이 양극이고, 순동의 얇은 판이 음극이다. 이 과정은 황산구리 수용액이 담긴 대형 욕조에서 진행됩니다. 전기분해 중에 양극의 구리가 용해됩니다. 귀금속과 희귀금속을 함유한 불순물은 침전물(슬러지) 형태로 바닥으로 떨어지고, 순수 구리는 음극에 침전됩니다. 다른 금속의 정제도 같은 방식으로 수행됩니다.

알루미늄 생산

알루미늄은 전기분해를 이용해 생산됩니다. 이를 위해 전기분해되는 것은 이 금속의 염 용액이 아니라 용융된 산화물입니다.

보크사이트(알루미늄 함유 광석)를 가공하여 얻은 알루미나(산화알루미늄 Al 2 O 3)를 석탄 도가니에 붓습니다(그림 3.9). 도가니는 음극 역할을 합니다. 양극은 도가니에 삽입된 탄소봉입니다. 먼저 탄소봉을 내려 도가니에 연결하고 강한 전류를 흘린다. 알루미나에 전류가 흐르면 가열되어 녹습니다. 그 후 석탄이 올라가고 전류가 액체를 통과하여 전기 분해를 생성합니다. 전기분해 중에 방출된 용융 알루미늄은 도가니(음극) 바닥으로 가라앉은 후 특수 구멍을 통해 주조용 주형으로 방출됩니다.