Verfahren zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung elektrochemischer Reaktionen unter Anwendung von Gleichstrom, wie sie beispielsweise bei Wasserreinigungen oder bei der Herstellung von Metallniederschlägen vorliegen. .
Bei der Durchführung elektrochemischer Reaktionen hat man bisher galvanischen Strom und hochfrequenten Wechselstrom in der Weise verwendet, dass beide Stromarten miteinander vereinigt an denselben Elektroden zur Wirkung gelangen. Zu dem Zwecke hat man in die von der Gleichstrom- und Hoch frequenzquelle abgehenden Leitungen Drossel spulen und Kondensatoren eingeschaltet.
Ausserdem hat man bisher Wechselstrom generatoren normaler technischer Frequenz oder nicht sehr viel höherer Frequenz mit Gleichstromgeneratoren in Reihenschaltung oder Parallelschaltung an die Elektroden an geschlossen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird der vom Gleichstrom durchsetzte Elektrolyt gleichzeitig einem hochfrequenten elektrischen Wechselfeld mittels eines bis auf den Elek trolyten vom Gleichstrom getrennten Hoch frequenzkreises ausgesetzt.
Die beiliegende Zeichnung stellt ein Aus führungsbeispiel schematisch dar. 1 ist ein elektrolytisches Bad mit der Anode 2 und der Kathode 3, gespeist von dem Gleich stromgenerator 4. Ausser dieser bekannten Einrichtung ist zur Durchführung des Ver fahrens ein Stromkreis für hochfrequente Schwingungen vorhanden, bestehend aus den Kondensatorplatten 5 und 6, die mit der Sekundärspule 7 eines Teslatransformators verbunden sind.
Es ist bekannt, wie man in einem solchen Stromkreis mit Einrichtungen verschiedener Art Schwingungen von sehr hoher Frequenz erzeugen kann, so dass es genügt, den Sekundärkreis darzustellen. Anode und Kathode können an der Aussenwand des Behälters befestigt sein, wenn dieser aus Isoliermaterial besteht oder so konstruiert ist, dass jede Elektrode mit isolierenden Rahmen in eine entsprechende Öffnung der Behälter wand eingesetzt ist. Gegenüber der bisherigen Anwendung von Wechselstrom normaler Fre quenz für elektrolytische Bäder bestehen Unterschiede in der Schaltung, in der Fre quenz und in der Wirkungsweise.
Wird der Stromkreis mit den Teilen 6, 7 durch hochfrequente Schwingungen erregt, so bildet sich zwischen den Platten 5 und (i ein elektrisches hin und her pulsierendes Feld. Die Stärke des Hochfrequenzstromes wird durch die hohen Dielektrizitätskonstan- ten begünstigt, die den meisten Elektrolyten zukommen. Daneben spielen sich andere Vor gänge ab, die auf dem Einfluss beruhen, den das Wechselfeld auf die freien Ladungen der Ionen ausübt. Die Ionen werden vermöge ihrer Ladungen in Richtung der elektrischen Kraftlinien des Wechselfeldes hin- und her gezogen.
Da die Ladungen teils positiv und teils negativ sind, bewegen sich die beiden Gruppen der Ionen gegeneinander, führen also gegenläufige Schwingungen aus. Diese Schwingungen verlaufen nicht regellos durch einander wie Wärmebewegungen, sondern sie sind in Richtung der Feldlinien geordnet und an die Frequenz des aufgedrückten Wechselfeldes gebunden. Es kann aber sein, dass diese Ordnung durch den Zusammen prall von 1Tolekeln gestört wird, so dass sich Bewegungen ergeben, die von den Wärme bewegungen weniger verschieden sind.
Die Wirkungen des Wechselfeldes haben sich für verschiedene Zwecke sehr nützlich erwiesen, z. B. bei der Veredelung von Me tallen durch galvanische Niederschläge. Die Stromdichte kann ohne Schaden auf ein Mehr faches des üblichen Wertes gesteigert werden und die Zeit der Behandlung dementsprechend abgekürzt werden. Die Bildung des Metall niederschlages verläuft zeitlich mit grosser Gleichmässigkeit. Ebenso gleichmässig ist die räumliche Verteilung des Niederschlages an allen Stellen der Kathode. Die lästige Be vorzugung vorstehender Ecken und Kanten ist stark verringert. Einschlüsse von Wasser- stoff, die zum Abblättern von Schichten führen, können vermieden werden.
Der Nieder schlag verwächst mit seiner Unterlage so innig, dass Trennungslinien bei der mikrosko- pischen L?irtersuchung nicht leicht festzu stellen sind.
Da es beim Galvanisieren hauptsächlich auf die Vorgänge < in der Kathode ankommt, ist es zweckmässig, in diesem Falle das elektrische Wechselfeld vorzugsweise im Be reiche. der Kathode auszubilden.
Die beschriebenen Wirkungen beruhen darauf, dass das Wechselfeld ähnlich wie die Wärme gewisse Eigenschaften des Elektro lyten ändert, von denen der Verlauf elektro chemischer Reaktionen ganz allgemein ab hängig ist, zum Beispiel die Leitfähigkeit für Gleichstrom. Deshalb ist das Verfahren geeignet, elektrochemischeTReaktionen zu be einflussen und auf allen Gebieten der Elek trochemie Verbesserungen zu bringen.
Process for carrying out electrochemical reactions. The invention relates to a method for carrying out electrochemical reactions using direct current, such as are present, for example, in water purification or in the production of metal precipitates. .
When carrying out electrochemical reactions, galvanic current and high-frequency alternating current have hitherto been used in such a way that both types of current, combined with one another, have an effect on the same electrodes. For this purpose, one has in the outgoing lines of the direct current and high frequency source, choke coils and capacitors switched on.
In addition, one has hitherto closed alternating current generators of normal technical frequency or not very much higher frequency with direct current generators connected in series or in parallel to the electrodes.
According to the present invention, the electrolyte penetrated by the direct current is simultaneously exposed to a high-frequency alternating electric field by means of a high-frequency circuit separated from the direct current except for the electrolyte.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment schematically. 1 is an electrolytic bath with the anode 2 and the cathode 3, fed by the direct current generator 4. In addition to this known device, a circuit for high-frequency vibrations is available to carry out the process, consisting of the capacitor plates 5 and 6, which are connected to the secondary coil 7 of a Tesla transformer.
It is known how vibrations of very high frequency can be generated in such a circuit with devices of various types, so that it is sufficient to represent the secondary circuit. The anode and cathode can be attached to the outer wall of the container if this consists of insulating material or is constructed in such a way that each electrode with an insulating frame is inserted into a corresponding opening in the container wall. Compared to the previous use of alternating current normal Fre frequency for electrolytic baths, there are differences in the circuit, in the Fre quency and in the mode of operation.
If the circuit with the parts 6, 7 is excited by high-frequency oscillations, an electrical field pulsing back and forth forms between the plates 5 and (i. The strength of the high-frequency current is favored by the high dielectric constants that most electrolytes have In addition, other processes take place, which are based on the influence that the alternating field exerts on the free charges of the ions.
Since the charges are partly positive and partly negative, the two groups of ions move against each other and therefore perform opposing oscillations. These vibrations do not run randomly through each other like heat movements, but they are arranged in the direction of the field lines and tied to the frequency of the alternating field applied. But it can be that this order is disturbed by the collision of 1 molecules, so that movements result that are less different from the heat movements.
The effects of the alternating field have proven very useful for various purposes, e.g. B. in the refinement of Me metals by electroplating. The current density can be increased to a multiple of the usual value without damage and the treatment time can be shortened accordingly. The formation of the metal precipitate takes place over time with great uniformity. The spatial distribution of the precipitate is equally uniform at all points on the cathode. The annoying preference for protruding corners and edges is greatly reduced. Inclusions of hydrogen, which lead to the flaking off of layers, can be avoided.
The precipitate grows so intimately with its base that dividing lines cannot easily be determined by microscopic examination of the solder.
Since it is mainly the processes in the cathode that matter during electroplating, it is advisable in this case to use the alternating electric field preferably in the area. the cathode to form.
The effects described are based on the fact that the alternating field, like the heat, changes certain properties of the electrolyte, on which the course of electrochemical reactions is generally dependent, for example the conductivity for direct current. The process is therefore suitable for influencing electrochemical reactions and bringing improvements in all areas of electrochemistry.