Elektrolüüsirakuid

Elektrolüüsirakud, tuntud ka kui elektrokeemilised rakud või galvaanilised rakud, on seadmed, mis kasutavad keemilise reaktsiooni käivitamiseks või läbiviimiseks elektrienergiat. Need koosnevad kahest elektroodist, mis on sukeldatud elektrolüütlahusesse või sulasse. Kui vooluallikas rakendatakse, liiguvad ioonid elektrolüüdis, põhjustades oksüdatsiooni ja redutseerimise reaktsioone elektroodidel.

Elektrolüüsirakkude peamine funktsioon on mitte-spontaansete keemiliste reaktsioonide läbiviimine. Seda kasutatakse laialdaselt erinevates tööstuslikes protsessides, näiteks metallide rafineerimisel, keemiliste ühendite tootmisel ja reoveepuhastuses. Näiteks alumiiniumi tootmisel kasutatakse elektrolüüsi toorainest puhta alumiiniumi eraldamiseks. Sarnast meetodit kasutatakse ka kloori ja naatriumhüdroksiidi tootmiseks.

Elektrolüüsirakkude tööpõhimõte põhineb Faraday elektrolüüsi seadustel, mis kvantifitseerivad elektrolüüsi käigus toimuvate keemiliste reaktsioonide ja läbiva elektrihulga vahelist seost. Elektroodid on tavaliselt valmistatud metallist või süsinikust, mis ei reageeri elektrolüüdi või elektrolüüsitava ainega. Elektrolüüt on aine, mis sisaldab liikuvaid ioone ja võimaldab elektrivoolu läbipääsu.

Kahe peamise elektrolüüsiraku tüübi hulka kuuluvad vooluallikaga ühendatud rakud, mis teostavad mitte-spontaanseid reaktsioone, ja spontaanseid reaktsioone kasutavad galvaanilised rakud (näiteks patareid), mis toodavad elektrit. Elektrolüüsirakke kasutatakse ka vee elektrolüüsimiseks, mille käigus saadakse vesinikku ja hapnikku, mida võib kasutada kütuseallikana. Nende rakenduste mitmekülgsus teeb elektrolüüsirakkudest olulise tehnoloogia erinevates teadus- ja tööstusvaldkondades.