Elektroliza wody

Elektroliza wody to rozkład wody w wodorze i tlenu przez ciągły prąd elektryczny

Co to jest elektroliza wody?

Elektroliza wody Jest to rozkład wody w elementach podstawowych poprzez zastosowanie prądu elektrycznego. Podczas postępowania, wodór i tlen molekularny, H powstają na dwóch obojętnych powierzchniach, h, h₂ I₂. Te dwie powierzchnie są lepiej znane przez elektrody.

Teoretycznie objętość h₂ utworzone musi być dwa razy więcej niż objętość O₂, Cóż, cząsteczka wody ma proporcję H/lub równą 2, to znaczy dwa H dla każdego tlenu.

Związek ten jest udowodniony bezpośrednio z jego formułą chemiczną, h₂o. Jednak wiele czynników eksperymentalnych wpływa na uzyskane objętości.

Jeżeli elektroliza jest przeprowadzana w rurkach zanurzonych w wodzie, najmniejsza kolumna wody odpowiada wodoru, ponieważ na powierzchni cieczy występuje większa ilość ciśnienia wywierania gazu. Pęcherzyki otaczają elektrody i kończą się wznoszeniem po przezwyciężeniu ciśnienia pary wodnej.

Zauważ, że rurki są od siebie oddzielone, tak że istnieje niska migracja gazów z jednej elektrody do drugiej.

Przy niskich skalach nie stanowi to bezpośredniego ryzyka, ale w skali przemysłowej, gazowej mieszanki H H₂ I₂ Jest bardzo niebezpieczny i wybuchowy.

Reakcja elektrolizy

Elektroliza wody obejmuje wiele złożonych aspektów. Jednak ogólnie jego podstawa opiera się na prostej globalnej reakcji:

2h₂Lub (l) => 2h₂(g) + lub₂(G)

Jak widać w równaniu, dwie cząsteczki wody interweniują: jedna zwyczajna musi zostać zmniejszona lub zyskać elektrony, podczas gdy drugi musi utleniać lub stracić elektrony.

Może ci służyć: kwas przysadki (H3PO2): właściwości, zastosowania i odczynniki

H₂ Jest to produkt redukcji wody, ponieważ zyskuje elektrony promują, że H protony⁺ Mogą zjednoczyć się kowalencyjnie, a tlen staje się OH^-.

Dlatego h₂ Występuje w katodzie, która jest elektrodą, w której występuje redukcja.

Podczas gdy O₂ Pochodzi z utleniania wody, ponieważ traci elektrony, które pozwalają na połączenie z wodorem, a zatem uwalnia protony H⁺.

O₂ Występuje na anodzie, elektrodzie, w której występuje utlenianie, i w przeciwieństwie do drugiej elektrody, pH wokół anody jest kwaśne i niebazowe.

Reakcje półliciowe

Powyższe można podsumować następującymi równaniami chemicznymi dla reakcji pół -life:

2h₂O + 2e^- => H₂ + 2oh^- (Katoda, podstawowa)

2h₂O => o₂ + 4h⁺ + 4e^- (Anoda, kwas)

Jednak woda nie może stracić więcej elektronów (4e^-) z tych, którzy zarabiają drugą cząsteczkę wody w katodzie (2e^-). Dlatego pierwsze równanie musi zostać pomnożone przez 2, a następnie odejmować drugim równaniem, aby uzyskać równanie netto:

2 (2h₂O + 2e^- => H₂ + 2oh^-)

2h₂O => o₂ + 4h⁺ + 4e^-

---

6h₂O => 2h₂ + ALBO₂ + 4h⁺ + 4oh^-

Ale 4h⁺ i 4oh^- Tworzą 4h₂Lub, więc eliminują cztery z sześciu cząsteczek H₂o, które pozostawiły dwa. Rezultatem jest nowo podniesiona globalna reakcja.

Reakcje półtleżne zmieniają się wraz z wartościami pH, technikami, a także mają potencjalne powiązania w zakresie redukcji lub utleniania, które określają, ile prądu powinien być dostarczany, aby elektroliza wody przebiegała spontanicznie.

Może Ci służyć: współczynnik partycji: dystrybucja, dystrybucja, aplikacje

Techniki

Techniki elektrolizy wody różnią się w zależności od ilości H₂ I₂ Jest proponowany do wygenerowania.

Oba gazy są bardzo niebezpieczne, jeśli są ze sobą zmieszane, i dlatego komórki elektrolityczne niosą złożone projekty, aby zminimalizować wzrost ciśnienia gazowego i ich dyfuzję przez środowisko wodne.

Podobnie techniki oscylują w zależności od ogniwa, elektrolit dodany do wody i same elektrody. Z drugiej strony niektórzy sugerują, że reakcja jest przeprowadzana w wyższych temperaturach, zmniejszając zużycie energii elektrycznej, a inne stosowanie ogromnych ciśnień w celu utrzymania H₂ przechowywane.

Spośród wszystkich technik można wymienić następujące trzy:

Elektroliza wody alkalicznej

Elektroliza przeprowadza się z podstawowymi roztworami metali alkalicznych (KOH lub NaOH). Z tą techniką występują reakcje:

4h₂Lub (l) + 4e^- => 2h₂(g) + 4oh^-(AC)

4oh^-(ac) => lub₂(g) + 2h₂Lub (l) + 4e^-

Jak widać, zarówno w katodzie, jak i w anodzie, woda ma podstawowe pH. Ponadto Oh^- Migrują do anody, w której utleniają się lub₂.

Elektroliza membrany elektrolitycznej polimerowej

W tej technice stosuje się stały polimer, który służy jako przepuszczalna membrana dla H⁺, Ale wodoodporne dla gazów. Gwarantuje to większe bezpieczeństwo podczas elektrolizy.

Reakcje półtlerzowe dla tego przypadku to:

4h⁺(AC) + 4E^- => 2h₂(G)

2h₂Lub (l) => o₂(g) + 4h⁺(AC) + 4E^-

Jony h⁺ Migrują z anody do katody, gdzie są redukowane, aby stać się h₂.

Elektroliza z tlenkami stałymi

Bardzo różni się od innych technik, wykorzystuje to tlenki jako elektrolity, które w wysokich temperaturach (600-900º C) funkcjonują jako anion transportu lub^2-.

Może ci służyć: siarczan miedzi (CUSO4): struktura, właściwości, uzyskiwanie, użycia

Reakcje to:

2h₂Lub (g) + 4e^- => 2h₂(g) + 2nd^2-

2^2- => O₂(g) + 4e^-

Zauważ, że tym razem są tlenki, lub^2-, Ci, którzy podróżują do anody.

Do czego służy elektroliza wody?

Elektroliza wody wytwarza H₂ (g) i o₂ (G). Około 5% gazu wodorowego wytwarzanego na świecie jest wykonywane przez elektrolizę wody.

H₂ Jest to elektroliza przez -produktu roztworów wodnych NaCl. Obecność soli ułatwia elektrolizę poprzez zwiększenie przewodności elektrycznej wody.

Globalna reakcja, która ma miejsce, to:

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

Wodór wytwarzany w elektrolizy może być stosowany w przemyśle chemicznym działającym w reakcjach uzależnień, procesach uwodornienia lub jako środek redukujący w procesach redukcji.

Elektroliza wody jest również stosowana do generowania tlenu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, która służy do utrzymania atmosfery tlenowej na stacji.

Wodór może być stosowany w ogniwie paliwowym, metodzie do przechowywania energii i wykorzystywania wody wytwarzanej w komórce do zużycia astronautów.

Bibliografia

1. Elektroliza wody. Odzyskane z.Wikipedia.org
2. Produkcja wodoru: elektroliza. Energia odzyskała.Gov