ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к первому изданию из "Прикладная электрохимия Издание 3" Электрохимическая промышленность с каждым годом приобретает все возрастающее значение в народном хозяйстве. Постройка мощных электростанций создает благоприятные перспективы для дальнейшего развития электрохимической технологии. В настоящее время получают техническое осуществление многие новые электрохимические процессы (электрохимическое выделение титана, циркония, бериллия и др. получение сверхчистых металлов производство окислителей, фтора и др.). [c.4] За последнее время не издавалось руководств по прикладной электрохимии, которые могли бы служить пособием при изучении технологии электрохимических производств студентами химико-технологических вузов и специалистами, связанными с этой областью промышленности. [c.4] Авторы настоящей книги стремились осветить с одинаковой подробностью все основные разделы прикладной электрохимии, предполагая при этом, что читатели достаточно знакомы с основами теоретической электрохимии. [c.4] Книга составлена в соответствии с учебной программой курса технологии электрохимических производств и предназначается в качестве учебного пособия для студентов химико-технологических вузов. Вместе с тем, она может представить интерес для инженерно-технических работников химической, металлургической, электротехнической и других отраслей промышленности, связанных с электрохимическими процессами. [c.4] В данном руководстве раздел гидроэлектрометаллургии написан А. Л. Ротиняном и А. А. Гальнбеком, гальванотехника — П. М, Вячеславовым и Н. П. Федотьевым, электролиз расплавленных соединений — А. Ф. Алабышевым, электролиз водных растворов без выделения металлов — А. Л. Ротиняном и Н. П. Федотьевым, химические источники тока — П. Б. Животинским. Примеры расчетов составлены Н. П. Федотьевым. [c.4] Химия —наука о превращениях веществ. Электрохимия, являющаяся разделом химии, изучает законы превращения веществ (главным образом) на границе раздела проводник электричества первого рода — проводник электричества второго рода, происходящие с участием электронов (А. Н. Фрумкин). Отличительной особенностью любого электрохимического превращения является за- висимость его скорости от потенциала электрода. [c.5] Таким образом, при протекании электрохимических реакций потребляются или освобождаются электроны. Но так как в электрохимической системе в целом не происходит связывания или генерации электронов, то, следовательно, в ней должно протекать в эквивалентных количествах два типа электрохимических превращений, в результате оДного из которых освобождаются электроны (окисление), а другого — присоединяются (восстановление). Оба типа реакций могут протекать пространственно раздельно или на общей поверхности. Если реакции пространственно отделены друг от друга, то освобождающиеся в результате окисления электроны поступают в зону восстановления через внешнюю цепь. [c.5] При замыкании внешней цепи металлическим проводником на отрицательном полюсе начинает происходить окислительная реакция Нг—2е— -2Н+, электроны по внешней цепи будут поступать к положительному полюсу и вызывать реакцию восстановления СЫ-2е— -2С1 . Суммируя эти уравнения, получим уравнение химической реакции, протекающей в электрохимической системе СЬ + Нг = 2НС1. Эта реакция протекает с уменьшением свободной энергии (самопроизвольно), что вызывает поток электронов во внешней цепи. Последний эквивалентен электрическому току. Таким образом, рассматриваемая электрохимическая система генерирует во внешнюю цепь электрический ток за счет химической энергии реакции, протекающей в ней, т. е. является химическим источником электрической энергии. [c.5] Прикладная электрохимия — часть электрохимии, которая рассматривает электрохимические реакции с точки зрения их технического прихменения для получения электрической энергии, нанесения металлических покрытий или получения целевых продуктов. [c.6] Химические источники электрической энергии разнообразных типов и размеров нашли широчайшее применение в качестве автономных источников питания электроэнергией. По оценке Н. С. Ли-доренко суммарная мощность химических источников электрической энергии на земном шаре в настоящее время превышает мощность всех электростанций. [c.6] Очень широкое распространение получили электролитические покрытия железных и стальных изделий металлами, защищающими их от коррозии. Коррозионностойкие металлические покрытия во много раз увеличивают срок службы изделий и являются одним из примеров невидимой, но очень эффективной металлургии (Я. М. Колотыркин). В последнее время не меньшее значение получили покрытия металлами и сплавами, придающие поверхности особые физико-механические свойства (твердость, малое переходное сопротивление и т. д.). [c.6] Производство различных продуктов электрохимическими способами также получило огромное распространение и в настоящее время приближается к 70 млн. т в год. Эти способы основываются либо на разложении химических соединений постоянным током (электролиз), либо на образовании одних веществ из других (электросинтез). Примером электролиза является приведенный выше процесс получения хлора и водорода. Примерами электросинтеза могут служить процессы получения надсерной кислоты из серной, перманганата калия из манганата и т. д. [c.6] Вместе с тем электрохимическим методам получения веществ присущи и определенные недостатки электрохимические процессы требуют обычно большого расхода электроэнергии. Однако по мере создания в СССР мощной энергетической базы и единой энергетической системы вопросы энергоемкости производства становятся в нашей стране все менее существенны. Вторым недостатком электрохимических процессов является их относительно невысокая производительность и, как результат, большие капитальные затраты на здания, оборудование и т. д. В связи с этим одним из главных путей совершенствования электрохимических процессов является их интенсификация путем повышения плотности тока или, в более общем случае, путем повышения амперной нагрузки на единицу площади цеха электролиза. [c.7] Несмотря на свои преимущества, электрохимические методы производства продуктов в большинстве случаев не являются единственно возможными, а конкурируют с химическими и физическими способами. Поэтому их внедрение в народное хозяйство определяется экономическими факторами и, в том числе, тем, насколько совершенно осуществляется процесс электролиза. [c.7] Теоретически процесс электролиза начинается, когда напряжение, приложенное к электролизеру, превысит хотя бы на бесконечно малую величину напряжение разложения (т. е. разность равновесных потенциалов анодной и катодной реакций в данных условиях). [c.7] При этом действительно будет происходить электролиз, но с бесконечно малой скоростью. Для того чтобы увеличить скорость процесса электролиза до практически приемлемых величин, нужно увеличить напряжение на электролизере сверх напряжения разложения. Это добавочное напряжение затрачивается на преодоление омических сопротивлений и поляризации. [c.7] Для получения оптимальных показателей процесса электролиза необходимо поддерживать определенную температуру электролита. Возможность интенсификации процесса повышением плотности тока в ряде случаев также определяется температурным режимом работы. Поддержание температуры на заданном уровне возможно лишь при правильном учете теплового баланса стабильно работающего электролизера или серии их. Тепловой баланс составляется в расчете на единицу времени. [c.9] Приходные статьи теплового баланса состоят из тепла, поступающего с электролитом, и из тепла, выделяющегося за счет омического сопротивления электролита, диафрагмы и электродов (джоулево тепло) и необратимых электрохимических процессов. [c.9] Количество тепла, поступающего в электролизер в единицу времени с электролитом, определяется скоростью протекания электролита, его температурой и теплоемкостью. Регулированием температуры поступающего электролита можно в довольно широких пределах изменять количество тепла, поступающего в электролизер. [c.9] Вернуться к основной статье