Elektrolyysijärjestelmä

Elektrolyysijärjestelmä on laite tai kokoonpano, jota käytetään elektrolyysiprosessin toteuttamiseen. Elektrolyysi on prosessi, jossa sähköenergiaa käytetään kemiallisen reaktion aikaansaamiseksi ioniyhdisteen, kuten sulan suolan tai vesiliuoksen, hajottamiseksi. Tällaisessa järjestelmässä keskeisiä komponentteja ovat elektrolyyttikammio, elektrodit ja virtalähde.

Elektrolyyttikammio sisältää aineen, jota elektrolysoidaan. Tämä aine, elektrolyytti, johtaa sähköä ionien liikkuvuuden ansiosta. Järjestelmään kuuluu vähintään kaksi elektrodia, anodi ja katodi, jotka upotetaan elektrolyyttiin. Anodi on positiivisesti varautunut elektrodi, johon negatiivisesti varautuneet ionit (anionit) kulkeutuvat. Katodi on negatiivisesti varautunut elektrodi, johon positiivisesti varautuneet ionit (kationit) kulkeutuvat.

Virtalähde, tyypillisesti tasavirtalähde, kytketään elektrodeihin. Kun virta kytketään, elektrodeille muodostuu potentiaaliero, joka saa ionit liikkumaan. Anodilla tapahtuu hapettumisreaktio, jossa elektronit luovutetaan, ja katodilla tapahtuu pelkistymisreaktio, jossa elektronit vastaanotetaan. Näiden reaktioiden seurauksena elektrolyytti hajoaa alkuaineiksi tai uusiksi yhdisteiksi.

Elektrolyysijärjestelmiä käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla, kuten metallien tuotannossa (esim. alumiinin ja kuparin elektrolyyttinen puhdistus), kemikaalien valmistuksessa (esim. kloorin ja natriumhydroksidin tuotanto) ja veden hajottamisessa vedyksi ja hapeksi. Järjestelmän suunnittelussa otetaan huomioon käytettävä elektrolyytti, halutut reaktiotuotteet, prosessin tehokkuus ja turvallisuusnäkökohdat.