7.3.6. Применение электролиза

Электролиз широко используется в различных областях народного хозяйства.

В энергетике водород, полученный электролизом, используют для охлаждения генераторов на тепловых и атомных электростанциях.

Электролизом растворов солей получают медь, цинк, кадмий, никель, кобальт, марганец и другие металлы. В этих процессах используют нерастворимые аноды.

Электролизом расплавов соединений получают алюминий, магний, натрий, литий, бериллий и кальций, а также сплавы некоторых металлов.

Метод электролиза используют для рафинирования (очистки) металлов: меди, золота, серебра, свинца, олова и др. При рафинировании анодом служит очищаемый металл. На аноде растворяется основной металл и примеси, потенциал которых отрицательнее потенциала основного металла. Примеси, имеющие более положительный потенциал, выпадают из анода в виде шлама.

Электролиз используется для нанесения металлических покрытий на металлы и пластмассы (гальванические покрытия). При этом катодом служит обрабатываемое изделие, анодом - или металл покрытия, или нерастворимый электрод.

Химические источники тока

Основной источник производимой людьми энергии - минеральное сырье, главным образом, уголь и нефть. Разработка способов превращения химической энергии топлива (нефти, газа, угля, сланцев, торфа, древесины) в другие виды энергии, удобные для непосредственного использования в машинах и механизмах (это прежде всего электрическая энергия) - проблема, давно волнующая человечество.

В настоящее время до 60% электроэнергии производится на тепловых электростанциях, где процесс преобразования химической энергии в электрическую осуществляется по схеме:

химическая энергия



тепловая энергия



механическая энергия



электрическая энергия

При химической реакции горения (окисления) топлива выделяется тепловая энергия. Благодаря ей в котле расширяется пар, приводящий в действие лопасти паровой турбины, - появляется энергия механическая. Последняя приводит в работу электрический генератор. Несмотря на огромный технический прогресс в повышении эффективности сжигания топлива, этот способ преобразования химической энергии остается наименее экономичным и не удовлетворяет требованиям современной техники по ряду причин:

• низкий коэффициент полезного действия (кпд), теоретическая величина которого не может превышать 60-70%. Фактический кпд тепловых электростанций составляет 30-40%, а транспортных установок в городских условиях - 10-40%. Следовательно, 60-90% химической энергии топлива, являющегося ценным химическим сырьем (запасы которого неуклонно истощаются), бесполезно рассеивается в окружающее пространство;

• тепловые электростанции и двигатели внутреннего сгорания дают большое число вредных выбросов и в значительной степени ответственны за загрязнение окружающей среды.

В связи с этим значительно перспективнее прямое преобразование химической энергии в электрическую по схеме: