Конструктивные принципы электрохимических реакторов

Лекция 1 Основные особенности электрохимических технологий.

Основы прикладной электрохимии и электрохимических технологий

Ранее были подробно проанализированы основные проблемы теоретической электрохимии и коррозии металлов. При их рассмотрении был разобран также ряд прикладных электрохимических задач: определение электропроводности электролитов, измерение pH растворов, катодное осаждение металлов и некоторые закономерности их электрохимической обработки, а также проблемы электрохимической коррозии.

Однако задачи и проблемы прикладной электрохимии, лежащие в основе многих процессов электрохимических технологий, значительно шире. Это и химические источники тока (ХИТ), электрохимические методы анализа растворов, основанные на равновесных и неравновесных электрохимических процессах, методы электрохимического синтеза веществ и электролиз расплавов.

Но для того, чтобы применять полученные знания, недостаточно владеть только основами электрохимии, необходимо ещё иметь представление об основах химической и электрохимической технологий. Следует также отметить, что электрохимические технологии практически никогда не используются в чистом виде, а включают в себя помимо чисто электрохимических химические и механические процессы.

Ниже будут изложены основные принципы построения (создания) электрохимических технологий и рассмотрены основы некоторых наиболее широко известных технологических процессов. Более подробно они будут рассматриваться в других курсах, в частности, в курсах технологии гальванических производств и нетрадиционных методов обработки материалов.

Для практической реализации электролиза или генерирования электроэнергии, применяются электрохимические реакторы (ячейки, ванны, батареи, электрохимические станки и др.). Наиболее распространенным для этих целей является классический вариант реактора с плоскопараллельными, чередующимися положительным и отрицательным электродами. Все электроды одинаковой полярности включены параллельно.

Максимальная электрическая мощность единичной электрохимической ячейки изменяется в широких пределах. Токовые нагрузки электролизёров для получения различных веществ лежат в пределах 10А – 200кА, а для различных ХИТ от 10^-5А до 10 – 20 кА. Соответственно габариты и масса реакторов, а также линейные размеры электродов изменяются от микронных размеров до нескольких метров.

В настоящее время, в связи с широким развитием миниатюризации деталей электронной техники электрохимические технологии начинают применяться в микро- и даже нано- вариантах. При этом характерные линейные размеры могут уже достигать размеров нескольких молекул.

В то же самое время, например, при электрохимическом восстановлении коленчатых валов, характерные размеры обработанной детали определяются несколькими метрами. Известны электрохимические технологии обработки обшивок ракет диаметром несколько метров при длине в несколько десятков метров.

Широкое распространение в последнее время получают биполярные реакторы, в которых одна часть электрода является анодом, а другая катодом.

Дата добавления: 2014-01-13