Miejsce elektrochemii we współczesnym przemyśle.

Elektrochemia ma wiele różnych zastosowań, szczególnie w przemyśle są spotykane Badania elektrochemiczne SajTom mające na celu jak największe wykorzystanie tej dziedziny nauki. Zasady działania komórek są wykorzystywane do wytwarzania baterii elektrycznych.

W nauce i technologii bateria jest urządzeniem, które:

  • przechowuje energię chemiczną
  • udostępnia ją w formie elektrycznej

Baterie są wykonane z urządzeń elektrochemicznych, takich jak jedna lub więcej ogniw galwanicznych lub ogniw paliwowych. Baterie mają wiele zastosowań, w tym:

  • latarki
  • urządzenia elektryczne, takie jak telefony komórkowe (baterie alkaliczne o długiej żywotności)
  • aparaty cyfrowe (baterie litowe)
  • aparaty słuchowe (baterie ze srebrnym tlenkiem)
  • zegarki cyfrowe (baterie rtęciowe / srebrowe)
  • zastosowania wojskowe (baterie termiczne)

W tym artykule przyjrzymy się kilku przykładom zastosowań elektrochemii w przemyśle. Zacznijmy od tego, że ogniwo elektrolityczne może być używane do galwanizacji.

Galwanotechnika

To nic innego, jak proces powlekania elektrycznie przewodzącego przedmiotu cienką warstwą metalu za pomocą prądu elektrycznego. Galwanizacja zachodzi, gdy obiekt przewodzący prąd elektryczny jest pokryty warstwą metalu przy użyciu prądu elektrycznego. Czasami galwanizacja jest stosowana do nadania metalu szczególnych właściwości lub ze względów estetycznych:

  • ochrona przed korozją
  • odporność na ścieranie i zużycie
  • produkcja biżuterii

Elektro-rafinacja (czasami nazywana elektrolitowaniem) to galwanizacja na dużą skalę. Miedź odgrywa główną rolę w przemyśle elektrycznym, ponieważ jest bardzo przewodząca i jest stosowana w kablach elektrycznych. Jednym z problemów jest jednak to, że miedź musi być czysta, jeśli ma być skutecznym nośnikiem prądu. Jedną z metod oczyszczania miedzi jest elektrolityczne otrzymywanie miedzi (ruda miedzi jest przetwarzana na zanieczyszczoną miedź konwertorową, która jest następnie osadzana w postaci czystej miedzi poprzez galwanizację). Proces elektrolitycznego otrzymywania miedzi jest interesujący i warto się z nim zapoznać.

Przemysł chlorowo-alkaliczny

Przemysł chlorowo-alkaliczny jest ważną częścią przemysłu chemicznego, który wytwarza chlor i wodorotlenek sodu poprzez elektrolizę solanki surowca. Solanka jest nasyconym roztworem chlorku sodu, który uzyskuje się z naturalnych złóż soli. Produkty przemysłu chloro-alkalicznego mają wiele ważnych zastosowań.

Chlor stosuje się:

  • aby oczyścić wodę
  • jako środek dezynfekujący

W produkcji:

  • kwas stosowany do zabijania bakterii w wodzie pitnej
  • środki antyseptyczne, środki owadobójcze, leki, tekstylia, chemikalia laboratoryjne
  • farby, produkty naftowe, rozpuszczalniki, tworzywa sztuczne (takie jak polichlorek winylu)

Wodorotlenek sodu jest używany do:

  • tego, by zrobić mydło i inne środki czyszczące
  • czyścić boksyt
  • robić papier
  • zrobić sztuczny jedwab

Jednym z problemów związanych z produkcją chloru i wodorotlenku sodu jest to, że gdy są one produkowane razem, chlor łączy się z wodorotlenkiem sodu, tworząc chloran i jony chlorkowe. Prowadzi to do produkcji chloranu sodu, NaClO, składnika wybielacza domowego. Aby rozwiązać ten problem, chlor i wodorotlenek sodu muszą być oddzielone od siebie, aby nie reagowały. Istnieją trzy procesy przemysłowe, które zostały zaprojektowane w celu rozwiązania tego problemu. Wszystkie trzy metody obejmują ogniwa elektrolityczne, stąd jak widać i w tym wypadku elektrochemiczne badania mają jak najbardziej ważną funkcję.

Tradycyjna metoda wytwarza tylko ułamek chloru i wodorotlenku sodu, który jest wykorzystywany przez przemysł, ponieważ ma pewne wady:

  • rtęć jest droga i toksyczna
  • część rtęci zawsze ucieka z używaną solanką
  • rtęć reaguje z solanką, tworząc chlorek rtęci
  • ogniwo rtęciowe wymaga dużej ilości energii elektrycznej
  • chociaż wytwarzany gaz chlorowy jest bardzo czysty, rtęć musi zostać usunięta z mieszaniny wodorotlenku sodu i wodoru.

W przeszłości ścieki były uwalniane do jezior i rzek, powodując gromadzenie się rtęci w rybach i innych zwierzętach żerujących na rybach. Dzisiaj solanka jest oczyszczana zanim zostanie zrzucona, tak że wpływ na środowisko jest niższy.

Kolejnym zastosowaniem elektrochemii w przemyśle jest zastosowanie ogniwa membranowego – co niesie następujące zalety – ogniwo:

  • zużywa mniej energii niż ogniwo rtęciowe
  • nie zawiera toksycznej rtęci

Ma jednak również wady:

  • wodorotlenek sodu jest znacznie mniej skoncentrowany i nie tak czysty
  • chlor gazowy często zawiera także gazowy tlen
  • proces jest mniej opłacalny, ponieważ roztwór wodorotlenku sodu musi być zatężony i oczyszczony przed użyciem

Aby oddzielić chlor od wodorotlenku sodu, dwie półogniwa były tradycyjnie oddzielone porowatą przeponą azbestową, która musiała być wymieniana co dwa miesiące.

Było to szkodliwe dla środowiska, ponieważ duże ilości azbestu musiały zostać usunięte. Azbest jest toksyczny dla ludzi i powoduje raka i problemy z płucami. Dzisiaj azbest zastępuje się innymi polimerami, które nie muszą być tak często wymieniane i nie są toksyczne.

Ekstrakcja aluminium

Aluminium jest powszechnie stosowanym metalem w przemyśle, w którym można wykorzystać jego właściwości zarówno lekkie, jak i mocne. Jest on stosowany w produkcji produktów, takich jak samoloty i samochody. Metal jest obecny w osadach boksytu. Boksyt jest mieszaniną:

  • krzemionek
  • tlenków żelaza
  • uwodnionego tlenku glinu

Boksyt jest skałą zawierającą dużą ilość tlenku glinu i wodorotlenku glin), a także wiele innych minerałów zawierających aluminium. Boksyt jest najbogatszym źródłem aluminium w porównaniu z jakimkolwiek innym kamieniem pospolitym i jest najlepszą rudą aluminium.

Elektrolizę można wykorzystać do ekstrakcji aluminium z boksytu. Jedynym problemem związanym z tym procesem jest to, że reakcja jest endotermiczna i potrzebne są duże ilości energii elektrycznej do napędzania reakcji. Proces jest zatem bardzo drogi.

Podsumowując powyższe rozważania i przykłady widać wyraźnie, że ta dziedzina nauki ma ogromne znaczenie dla współczesnego przemysłu, dlatego jeśli jesteś z nim w jakimkolwiek sposób związany, powinieneś dowiedzieć się jak w Twojej firmie może być wykorzystana Elektrochemia .

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Obsługiwane przez: Investing.com