Их используют для предотвращения коррозии газо- и нефтепроводов, подземных коммуникаций, платформ и трубопроводов морских нефтепромыслов, судов, оборудования и продуктохранилищ химических предприятий, имеющих дело с так называемыми агрессивными средами. Народное хозяйство получает громадный эффект от применения новых способов борьбы с коррозией, сберегая немалое количество металла.

Продолжая мысль о прикладном значении электрохимии, о том месте, какое она заняла в различных областях техники, мне хотелось бы сказать о некоторых основных направлениях, где хотя сделано уже многое, однако предстоит сделать еще больше. Именно здесь нужно сосредоточить в одиннадцатой и двенадцатой пятилетках основные усилия ученых. Причем решать эти задачи требуется ускоренными темпами. Ведь они определены как важнейшие в ряду проблем развития народного хозяйства. В «Основных направлениях» сказано: «...сосредоточить усилия на решении следующих важнейших проблем: ...создание химико-технологических процессов получения новых веществ и материалов с заданными свойствами, научных основ технологий комплексного использования сырья и побочных продуктов, сберегающих энергетические и трудовые ресурсы, использующих замкнутые технологические циклы».

Как решаются эти проблемы современной электрохимией, какие трудности возникают, какие успехи уже достигнуты, какие в связи с этими успехами возникают перспективы — вот об этом мне представляется полезным рассказать.

Начну с самого многотоннажного электрохимического производства, с производства так необходимых во всевозрастающих количествах хлора и каустической соды. Сама по себе технология получения этих чрезвычайно нужных нашему народному хозяйству продуктов может быть отнесена к категории традиционных, так как используется она давно. Мировая промышленность ежегодно производит около двадцати пяти миллионов тонн хлора и примерно столько же каустической соды. Для ведения этих процессов извечно применялись графитовые электроды (аноды). Они имели весьма существенные недостатки: быстро изнашивались, а по мере их износа увеличивалось потребление электроэнергии. Кроме того, износ анодов влиял на качество самого процесса, делал его нестабильным. Электроды сохраняли работоспособность примерно полгода, износ же их начинался с первого момента работы. Замена электродов на установке дело небыстрое и непростое. Систему приходилось отключать, тем самым прекращая выпуск продукции, и проводить сложный ремонт.

Проблемы и надежды

В последние годы были созданы новые, так называемые малоизнашивающиеся аноды. Их изготавливают на основе смешанных окислов титана и рутения, и называются они аноды ОРТА. Продолжительность работы этих новых анодов около пяти лет. Но преимущества их не только в том, что при них значительно сокращаются простои оборудования, но и в том, что сам процесс протекает в стабильных условиях, а следовательно, не требует дополнительных затрат электроэнергии, расход которой по мере износа графитовых электродов постоянно увеличивался. И еще одно преимущество у ОРТА: продукция, полученная при их участии, отличается большой чистотой и обладает более высоким качеством.

По имеющимся данным, уже к началу 1978 года на такие аноды в США и Канаде было переведено примерно 55 процентов мощностей хлорных предприятий, а это, кроме всего прочего, позволило сэкономить 3,2 миллиарда киловатт-часов электроэнергии. Нашей промышленности также необходимо шире использовать ОРТА.

Важным направлением технического прогресса в хлорном производстве является и широкое использование мембранных электролизеров взамен ныне применяемых ртутных. На ртутных электролизерах получают чистый каустик — весьма необходимый продукт для работы многих производств. Но именно ртутные установки являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды ртутью.

Сложность положения здесь в том, что хотя и созданы работоспособные мембранные электролизеры, однако до сих пор нет основ теории мембранных технологий. А ведь хорошая теория всегда освещает путь, по которому должна двигаться практика.

Еще одна проблема, над решением которой электрохимикам предстоит серьезнейшим образом поработать, — электролиз воды. В свое время наша страна была пионером в разработке промышленного производства электролитического водорода. Но жизнь не стоит на месте, и успехи, достигнутые когда-то, перестают постепенно быть успехами. Если прежде нас вполне устраивали созданные установки, то теперь ситуация переменилась: потребность в водороде и кислороде, добываемых электролитическим путем, сильно увеличилась. И тот и другой продукты все в больших объемах используют разные отрасли промышленности. Но производство их далеко не совершенно, оно обходится дорого, требует больших энергозатрат. В то же время известно, что дефицит в энергетических источниках с годами не уменьшается, а, наоборот, имеет отчетливо выраженную тенденцию к обострению. Задача теперь заключается не только в том, чтобы повысить производительность действующих установок, а и в том, чтобы получить качественно новые установки, на которых можно было бы получать достаточно дешевый и чистый водород — топливо будущего. Научные предпосылки к созданию таких процессов довольно обнадеживающи, и они могут быть реализованы, если, конечно, электрохимики предпримут Целенаправленные усилия для решения проблемы.

Крупная проблема, которую нужно решать не откладывая, касается производства алюминия — этого чудесного, легкого, противостоящего коррозии металла. Среди электрохимических производств оно занимает большое место. Мировая промышленность ежегодно выпускает около 15 миллионов тонн алюминия (как видите, немало). Но здесь мы сталкиваемся с таким вот парадоксом. Сырья для того производства вполне достаточно, и добыча обходится сравнительно недорого. Тем не менее потребители алюминия как конструкционного материала испытывают постоянный дефицит в нем. Почему? Неужели нельзя быстрыми темпами развивать производство этого металла, если исходного сырья много и добыча его не составляет особых трудностей? Откуда же берется дефицит? Что мешает, допустим, конструктору автомобиля спроектировать алюминиевый кузов и другие узлы, в которых металл этот может заменить сталь?

Дело в том, что производство алюминия чрезвычайно энергоемко и, следовательно, дорого. Именно повышенный расход электроэнергии в значительной степени сдерживает развитие этого производства и сужает сферы его применения. Чтобы получить тонну первичного алюминия, нужно затратить около 16—18 тысяч киловатт-часов энергии.

Между тем науке известны пути, которые могли бы сделать это производство менее энергоемким. Известны и направления, в которых следовало бы вести поиск более рациональных технологий.

Наконец, проблема, которую требуется решить ускоренными темпами, — гальванотехника. В нашей стране действует около 4 тысяч гальванических цехов, где ежегодно наносят более 300 миллионов квадратных метров защитных и декоративных покрытий из чистых металлов и сплавов. Но на большинстве машиностроительных предприятий гальванические цехи, хотя и являются цехами конечной отделки продукции, тем не менее совершенно недостаточно автоматизированы и механизированы. Да и сама технология нанесения покрытий требует дальнейшего совершенствования (исключение составляют лишь крупные автомобильные предприятия, где положение в этом смысле несколько лучше). Здесь уместно отметить, что благодаря усилиям Института химии и химической технологии Литовской АН ситуация начала меняться в лучшую сторону. Там разработаны экономичные и эффективные способы нанесения металлопокрытий.

Все направления, о которых я упомянул и где необходимо активизировать научные исследования, не являются новыми. Это уже сложившиеся производства, которые теперь остро нуждаются в модернизации.

Успехи теоретической электрохимии, а также прогресс в исследовании твердых электролитов, ионных расплавов и неводных растворов открыли новые перспективы для дальнейшего прогресса электрохимической технологии и особенно электрохимической энергетики. Всем известно, что традиционно выпускаемые промышленностью электрические элементы и аккумуляторы имеют серьезные недостатки: относительно невысокую энергию на единицу массы и объема, большой удельный расход цветных металлов — свинца, никеля, кадмия, марганца. Некоторые из этих металлов довольно дефицитны.