Digital Vision / Getty Images
Elektrolys utnyttjar elektrisk ström för att utlösa kemiska reaktioner, främst reduktionsoxidationsprocesser (redox) där atomer utbyter elektroner och ändrar sina oxidationstillstånd. Vid metallproduktion möjliggör denna teknik avsättning av rena metallfasta ämnen, vilket gör den oumbärlig för galvanisering och raffinering av legeringar.
En elektrolyscell innehåller två elektroder:en negativt laddad katod där reduktion sker, och en positivt laddad anod där oxidation äger rum. Dessa elektroder är anslutna till en extern likströmskälla, och kretsen fullbordas av en elektrolyt - vanligtvis en saltlösning eller smält salt - som bär jonladdning mellan elektroderna. När metalljoner finns i elektrolyten blir katoden platsen där metallatomer avsätts som en fast film.
Under elektrolys får positivt laddade metalljoner i elektrolyten elektroner vid katoden, vilket minskar deras laddning till neutrala metallatomer. Denna elektronöverföring är kännetecknet för en redoxreaktion. Till exempel, vid rening av aluminium reduceras Al³⁺-joner från elektrolyten vid katoden för att bilda aluminiummetall med hög renhet. Reaktionen fortsätter så länge som metalljoner finns kvar i lösningen.
För att driva avsättningen av metall appliceras en konstant likspänning. Elektroner strömmar från anoden till katoden genom den externa kretsen, medan positiva joner migrerar mot katoden i elektrolyten. Det elektriska fältet ser till att joner når katodytan, där de tar emot elektroner och stelnar som metall.
Tillväxten av ett metallskikt begränsas av koncentrationen av metalljoner i elektrolyten. När jonerna är utarmade stoppas avsättningen eftersom det inte finns fler reaktanter att reducera. För att förlänga plätering måste ytterligare metalljoner införas i lösningen, antingen genom att fylla på elektrolyten eller genom att justera cellsammansättningen.
Genom att behärska dessa principer kan tillverkare uppnå exakt kontroll över metallens renhet, tjocklek och ytfinish – nyckelfaktorer i industrier som sträcker sig från elektronik till flyg.
