Elektrolyysijärjestelmiä

Elektrolyysijärjestelmiä käytetään kemiallisten reaktioiden aikaansaamiseksi sähkövirran avulla. Tämä prosessi, nimeltään elektrolyysi, perustuu sähköenergian muuttamiseen kemialliseksi energiaksi. Elektrolyysijärjestelmä koostuu tyypillisesti elektrolyysikennoista, virtalähteestä ja elektrolyytistä. Elektrolyyttikennossa on kaksi elektrodia, anodi ja katodi, jotka on upotettu sähköä johtavaan liuokseen tai sulaan, eli elektrolyyttiin. Kun tasavirta kytketään elektrodeihin, positiivisesti varautuneet ionit (kationit) liikkuvat kohti negatiivisesti varautunutta katodia ja negatiivisesti varautuneet ionit (anionit) kohti positiivisesti varautunutta anodia. Elektroideilla tapahtuvissa reaktioissa ionit luovuttavat tai vastaanottavat elektroneja, mikä johtaa uusien aineiden muodostumiseen.

Yleisimpiä sovelluksia elektrolyysijärjestelmille ovat metallien puhdistus ja tuotanto, kuten alumiinin ja kuparin valmistus, sekä veden hajottaminen vedyksi ja hapeksi. Vedyn tuotanto elektrolyysillä on merkittävä tapa tuottaa uusiutuvaa energiaa ja polttoainetta. Muita käyttötarkoituksia ovat esimerkiksi kloorin ja natriumhydroksidin valmistus suolaliuoksesta sekä erilaisten kemikaalien synteesi. Elektrolyysijärjestelmien suunnitteluun vaikuttavat käsiteltävä aine, haluttu lopputuote ja prosessin tehokkuusvaatimukset. Elektrodien materiaalit ja kennojen rakenne valitaan huolellisesti reaktioiden optimoimiseksi ja sivutuotteiden minimoimiseksi. Järjestelmien energiatehokkuus on keskeinen tekijä taloudellisuuden ja ympäristövaikutusten kannalta.