Elektroliza wody
![Elektroliza wody](https://learnaboutworld.com/storage/img/images_5/electrlisis-del-agua.jpg)
- 4424
- 1308
- Marianna Czarnecki
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images_5/electrlisis-del-agua.jpg)
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 odczynnikiH2 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, aplikacjeTechniki
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 lub2-.
Może ci służyć: siarczan miedzi (CUSO4): struktura, właściwości, uzyskiwanie, użyciaReakcje to:
2h2Lub (g) + 4e- => 2h2(g) + 2nd2-
22- => O2(g) + 4e-
Zauważ, że tym razem są tlenki, lub2-, 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
- Elektroliza wody. Odzyskane z.Wikipedia.org
- Produkcja wodoru: elektroliza. Energia odzyskała.Gov