ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Г лава II Электролиз расплавленных солей Выход по току при электролизе расплавленных солей из "Руководство к лабораторным работам по прикладной электрохимии" Электролиз расплавленных солей широко применяется в современной технике, как главный, а иногда и единственный метод получения легких металлов — алюминия, натрия, кальция, магния и некоторых их сплавов. [c.56] Все основные законы электрохимии водных растворов применимы и к расплавленным средам. Однако, отсутствие воды, как растворителя, и высокая температура электролиза вносят в процессы при электролизе расплавленных солей некоторые особенности. Электропроводность расплавленных электролитов выше, чем в водных растворах. Выход же по току, как правило, меньше, что связано, главным образом, с явлением растворимости выделенного на катоде металла в электролите с последующим окислением этого металла на аноде или на поверхности электролита. Выход по току может понижаться также за счет испарения катодного металла или взаимодействия его с материалами футеровки ванн при высоких температурах электролиза. [c.56] При электролизе расплавленных солей часто наблюдается анодный эффект, нарушающий нормальный ход электролиза. [c.56] Сущность этого явления заключается в том, что анод, в силу его плохой смачиваемости, обволакивается пленкой анодного газа. Плохо проводящая газовая пленка резко увеличивает сопротивление на участке анод — электролит, что приводит к резкому скачку напряжения на ванне (в 5— 10 раз больше нормального) или такому же резкому падению силы тока. При этом электролит перегревается, выход по току падает, расход материала анода и электроэнергии весьма возрастает, а генератор постоянного тока получает вредный толчок. Анодный эффект можно ликвидировать корректировкой и перемешиванием электролита, а также снижением анодной плотности тока ниже критической. [c.56] Характерно для расплавленных электролитов также отсутствие строгого постоянства потенциалов выделения металлов на катоде, связанное со сложностью молекулярного состава расплавленных электролитов и их смесей и с различным температурным коэфициентом напряжений разложения разных солей. [c.57] Высокая температура процессов при электролизе расплавленных солей вносит большие осложнения как в промышленную технику, так и в технику экспериментирования с ними. Трудность подбора химически стойких материалов для электролизеров и электродов, летучесть солей и металлов и легкая окисляемость последних при высокой температуре, трудность разделения электродных пространств и их герметизации — вот основные осложнения, с которыми сталкиваются при работе с расплавленными электролитами. [c.57] При постановке технологических задач в лабораторном практикуме по электролизу расплавленных солей часто необходимо применять повышенные силы тока (50—100 а и выше). А так как при таких силах тока электролиз сопровождается выделением больших количеств газов, то необхо-устрвиетво-сильной лаги.. -Все это требует. шецИ-аль-ного оборудования рабочих мест и даже специального помещения. Для предупреждения несчастных случаев с расплавленными электролитами необходимо работать обязательно в защитных очках и рукавицах. [c.57] Выход по току при электролизе расплавленных солей обычно ниже теоретического. Из исследований Лоренца, Абрамова, Алабышева и др. следует, что выход по току понижается с уменьшением расстояния между электродами, при увеличении общего количества электролита, при повышении температуры электролиза и при понижении электродной плотности тока. [c.57] Так как электролиз ведется обычно при наивозможно низких температурах, то влияние первого процесса, т. е. испарения металлов, невелико. Лишь в отдельных случаях, например при электролизе расплавленного Сс1СЬ, испарение катодного продукта является основной причиной потерь. [c.58] К числу побочных реакций при электролизе следует отнести взаимодействие продуктов электролиза с материалом электродов и электролизера. Борьба с потерями по этой при-чине ведется путем подбора надлежащего материала для футеровки ванн, электродов, диафрагм, а также путем подбора соответствующего электролита. [c.58] Наиболее существенными причинами потерь продуктов электролиза служат растворимость катодных и анодных продуктов, диффузия их по направлению друг к другу, воссоединение разложенного при электролизе вещества и окисление растворенного металла атмосферным кислородом. Для каждого электролита и для данной температуры существует некоторое равновесие между расплавом и металлом, вызывающее переход последнего в электролит в раегворен-ном виде. Если по тем или иным причинам растворенный металл уводится из расплава, то равновесие нарушается и новая порция катодного металла поступает в расплав, уменьшая выход по току. С этой точки зрения легко объяснить влияние на выход по току температуры, плотности тока и т. д. С повышением температуры количество металла, переходящего в расплавленную соль, до известного температурного предела увеличивается. Наряду с этим, при повышении температуры уменьшается ьязкость расплавленной соли, что способствует усилению процессов диффузии и конвекции, к тому же скорости реакций сильно возрастают. Поэтому выход по току с ростом температуры падает. [c.58] Однако, исследованиями А. Ф. Алабышева ЖПХ, том XXI, вып. 7, 1947) показано, что на выход по току при электролизе расплавленных солей оказывает влияние, главным образом, изменение катодной плотности тока. Поэтому к приведенной выше схеме Лоренца, касающейся потерь катодного металла, следует сделать некоторые поправки. Количество растворяющегося металла у катода зависит от величины поверхности катода. Скорость же воссоединения продуктов электролиза у анода едва ли может зависеть от величины анодной плотности тока. Что же касается формы электролизера и его размеров, то этизми параметрами определяются процессы конвективной диффузии, играющие решающую роль в размерах потерь металла. [c.59] Требуется определить 3—4 точки выхода по току при электролизе расплавленного хлористого свинца и зависимости от силы (плотности) тока при постоянной температуре тока. Возможны также и иные варианты заданий (влияние вредных примесей железа, сульфатов и т. п.). [c.59] В тигельную электрическую (нихромовую) печь устанавливают фар ровый стакан (или большой фарфоровый тигель). Для большей устойчивости стакана и большей тепловой инерции печи на дно ее насыпают слой песка в 2—3 см. [c.60] В стакан устанавливают фарфоровый малый тигель (катодное пространство), до дна которого опускают графитовый катод (диаметр 6—8 мм), защищенный в верхней нерабо-Njeft части фарфоровой трубкой. [c.60] Схема включения приборов показана на рис. 7. [c.61] В печь устанавливают термопару в защитном фарфоровом колпачке, конец которого погружается в электролит. После расплавления электролита и достижения необходимой температуры, включают постоянный ток и ведут электролиз в условиях, указанных руководителем. Температуру печи регулируют силой переменного тока при помощи реостата. Печь сверху прикрывают куском асбестового картона. [c.61] Электроды и термопара закрепляются в штативе. [c.61] Время электролиза рассчитывают таким образом, чтобы пропустить за опыт от 0,5 до 2 а-ч электричества. [c.61] Вернуться к основной статье