Vodna elektroliza

Vodna elektroliza je razgradnja vode v vodiku in kisiku skozi neprekinjeni električni tok

Kaj je vodna elektroliza?

The Vodna elektroliza To je razgradnja vode v njegovih osnovnih komponentah z nanosom električnega toka. Pri nadaljevanju se vodik in molekularni kisik tvorita na dveh inertnih površinah, h₂ jaz₂. Ti dve površini sta bolj znani po elektrodah.

Teoretično količina h₂ oblikovano mora biti dvakrat večji od volumna O₂, No, molekula vode ima delež h/ali enako 2, torej dva h za vsak kisik.

To razmerje je dokazano neposredno s svojo kemijsko formulo, h₂o. Vendar pa veliko eksperimentalnih dejavnikov vpliva na pridobljene količine.

Če se elektroliza izvaja v cevi, potopljenih v vodo, najmanjši vodni stolpec ustreza vodiku, saj obstaja večja količina tlaka plina na površini tekočine. Mehurčki obkrožajo elektrode in se po premagovanju tlaka vodne pare končajo.

Upoštevajte, da so epruvete ločene drug od drugega, tako da je nizka migracija plinov iz ene elektrode na drugo.

Pri nizkih lestvicah to ne pomeni skoraj tveganje, ampak na industrijskih lestvicah, plinasta mešanica H₂ jaz₂ Je zelo nevaren in eksploziven.

Reakcija elektrolize

Vodna elektroliza vključuje številne zapletene vidike. Vendar na splošno njegova baza temelji na preprosti globalni reakciji:

2H₂Ali (l) => 2H₂(g) + oz₂(g)

Kot je razvidno iz enačbe, se vmešata dve molekuli vode: ena navadna je treba zmanjšati ali pridobiti elektrone, drugi pa mora oksidirati ali izgubiti elektrone.

Lahko vam služi: hipofiza (H3PO2): lastnosti, uporabe in reagenti

H₂ Je produkt zmanjšanja vode, ker dobiček elektronov spodbuja, da H protoni⁺ Lahko se združujejo in da kisik postane oh^-.

Zato h₂ Pojavi se v katodi, ki je elektroda, kjer se zgodi redukcija.

Medtem ko je o₂ Prihaja iz oksidacije vode, ker izgubi elektrone, ki omogočajo, da je povezan z vodikom, in posledično sprošča H protone⁺.

O₂ Pojavi se pri anodi, elektrodi, kjer se pojavlja oksidacija, in za razliko od druge elektrode je pH okoli anode kisel in ne -bazičen.

Pol -ih -reakcije

Zgoraj lahko povzamemo z naslednjimi kemičnimi enačbami za polžične reakcije:

2H₂O + 2e^- => H₂ + 2OH^- (Katoda, osnovna)

2H₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^- (Anoda, kislina)

Vendar voda ne more izgubiti več elektronov (4E^-) od tistih, ki zaslužijo drugo molekulo vode v katodi (2e^-). Zato je treba prvo enačbo pomnožiti z 2 in nato odšteti z drugo enačbo, da dobimo neto enačbo:

2 (2h₂O + 2e^- => H₂ + 2OH^-)

2H₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^-

---

6H₂O => 2H₂ + Tudi₂ + 4H⁺ + 4oh^-

Ampak 4H⁺ in 4oh^- Oblikujejo 4h₂Ali tako odpravijo štiri od šestih molekul H₂o, ki so ostali dve. Rezultat je na novo dvignjena globalna reakcija.

Porečene reakcije se spreminjajo s pH vrednosti, tehnikami in imajo tudi potencialne sodelavce za zmanjšanje ali oksidacijo, ki določajo, koliko toka je treba dobaviti, tako da se vodna elektroliza spontano poteka.

Vam lahko služi: koeficient particije: distribucija, distribucija, aplikacije

Tehnike

Tehnike vodne elektrolize se razlikujejo glede na količino H₂ jaz₂ Predlaga se za ustvarjanje.

Oba plina sta zelo nevarna, če se zmešata skupaj, zato elektrolitične celice nosijo zapletene zasnove, da zmanjšajo povečanje plinastih pritiskov in njihovo difuzijo s strani vodnega okolja.

Prav tako tehnike nihajo, odvisno od celice, elektrolit je dodal vodo in samim elektrodam. Po drugi strani nekateri nakazujejo, da se reakcija izvaja pri višjih temperaturah, kar zmanjšuje porabo električne energije, druge pa uporaba ogromnih pritiskov za vzdrževanje H₂ shranjeno.

Med vsemi tehnikami je mogoče omeniti naslednje tri:

Alkalna vodna elektroliza

Elektroliza se izvaja z osnovnimi rešitvami alkalnih kovin (Koh ali NaOH). S to tehniko se pojavijo reakcije:

4H₂Ali (l) + 4e^- => 2H₂(g) + 4oh^-(AC)

4oh^-(ac) => ali₂(g) + 2h₂Ali (l) + 4e^-

Kot je razvidno, tako v katodi kot v anodi ima voda osnovni pH. Poleg tega, oh^- Selijo se na anodo, kjer oksidirajo oz₂.

Elektroliza polimerne elektrolitske membrane

V tej tehniki se uporablja trden polimer, ki služi kot prepustna membrana za H⁺, Toda vodoodporen za pline. To zagotavlja večjo varnost med elektrolizo.

Porečene reakcije za ta primer so:

4H⁺(Ac) + 4e^- => 2H₂(g)

2H₂Ali (l) => o₂(g) + 4h⁺(Ac) + 4e^-

Ioni h⁺ Selijo se iz anode v katodo, kjer so zmanjšani, da postanejo h₂.

Elektroliza s trdnimi oksidi

Zelo se razlikujejo od drugih tehnik, to uporablja okside kot elektroliti, ki pri visokih temperaturah (600-900 ° C) delujejo kot anionsko sredstvo za transport oz^2-.

Lahko vam služi: bakreni sulfat (CuSO4): struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Reakcije so:

2H₂Ali (g) + 4e^- => 2H₂(g) + 2^2-

2^2- => O₂(g) + 4e^-

Upoštevajte, da so ta čas oksidi, ali^2-, Tisti, ki potujejo v anodo.

Za kaj je vodna elektroliza?

Vodna elektroliza proizvaja h₂ (g) in o₂ (g). Približno 5% vodikovega plina, proizvedenega na svetu, izvaja vodna elektroliza.

H₂ Gre za elektrolizo s proizvodom vodnih raztopin NaCl. Prisotnost soli olajša elektrolizo s povečanjem električne prevodnosti vode.

Globalna reakcija, ki poteka, je:

2nacl +2H₂O => cl₂     +       H₂      +       2naOH

Vodik, proizveden v elektrolizi.

Vodna elektroliza se uporablja tudi za ustvarjanje kisika na mednarodni vesoljski postaji, ki služi za vzdrževanje kisikove atmosfere na postaji.

Vodik se lahko uporablja v gorivni celici, metodi za shranjevanje energije in z uporabo vode, ustvarjene v celici za uživanje astronavtov.

Reference

1. Elektroliza vode. Pridobljeno iz.Wikipedija.org
2. Proizvodnja vodika: elektroliza. Energija obnovljena.Gov