Hoe wordt elektrolyse in de praktijk toegepast?

In de industrie wordt elektrolyse op grote schaal toegepast bij een aantal processen. Hieronder staan enkele voorbeelden.

Vrijmaken van metalen uit hun omgeving

Het winnen van een metaal uit zijn erts wordt aangeduid met de term elektrowinning. Zo kan bijvoorbeeld het metaal aluminium worden vrijgemaakt uit bauxiet door middel van een elektrolyse.

Bauxiet is het belangrijkste aluminium-bevattende erts.

Productie van chemicaliën

Enkele belangrijke basischemicaliën in de industrie, zoals bijvoorbeeld NaOH en chloorgas, worden wereldwijd geproduceerd door middel van een elektrolytisch proces.

Aanbrengen van dunne metaallaagjes

Het aanbrengen van dunne metaallaagjes op een materiaal wordt ook wel elektro-depositie of elektroplating genoemd.
Het doel van elektro-depositie is om een oppervlaktelaag op een materiaal aan te brengen zodat het oppervlak bepaalde gewenste eigenschappen krijgt. Denk hierbij aan hardheid, corrosiebestendigheid, glans en dergelijke.
Het principe van elektroplating is vrij eenvoudig: elektrolyse. Als negatieve elektrode wordt het te behandelen object genomen. De positieve elektrode is meestal vervaardigd uit een niet-reactief materiaal. Het elektrolysebad is het kritische onderdeel van de cel. Het bevat het af te zetten metaal in de vorm van een oplossing van metaal-ionen.
Voorbeelden van elektroplating zijn galvaniseren (het aanbrengen van een dunne laag zink), verzilveren (het aanbrengen van een dunne laag zilver) en verchromen (het aanbrengen van een dunne laag chroom).

Industriële opstelling voor het galvaniseren van voorwerpen.

Opladen van accu's of batterijen

Door middel van elektrolyse kunnen de reacties die verlopen tijdens het leveren van stroom door een elektrochemische cel (zoals een accu of een batterij), worden omgekeerd. Zo wordt een cel weer opgeladen.
Tijdens het opladen van bijvoorbeeld een autoaccu wordt de minpool van de accu verbonden met de negatieve kant van de spanningsbron. De positieve kant van de spanningsbron wordt verbonden met de pluspool van de accu.

Een lege autoaccu kan weer worden opgeladen door het te verbinden met een externe stroombron. In dit geval een andere (volle) accu.

Terugwinnen van metalen uit afvalstromen

Bij het terugwinnen van metalen worden inerte (= niet-reagerende) elektroden in het afvalwater geplaatst en wordt een gelijkstroom bij lage spanning toegepast om elektronen uit te wisselen met de vloeistof.
Aan de positieve elektrode vindt de ontleding plaats van water in zuurstof, H⁺ ionen en elektronen. Aan de negatieve elektrode worden elektronen gebruikt om metaalionen om te zetten in vast metaal. Dit metaal slaat neer op de elektrode. Het gereinigde afvalwater kan vervolgens hergebruikt worden, evenals het neergeslagen metaal.

Zuiveren van metalen

Het zuiveren van een ruw metaal wordt vaak elektroraffinage genoemd. Onderstaande illustratie toont een gigantische elektrolysezaal voor het raffineren van koper. Hierbij wordt de zuiverheid van het metaal van 95-98% tot 99,9% verhoogd. Deze zuiverheid is nodig voor bijvoorbeeld elektrische toepassingen van kopermetaal waarbij een hoge geleidbaarheid is vereist.

De zuivering van koper vindt op grote schaal plaats.