Elektrolýza vody

Elektrolýza vody je rozklad vody vo vodíku a kyslíku cez nepretržitý elektrický prúd

Čo je elektrolýza vody?

Ten Elektrolýza vody Je to rozklad vody vo svojich elementárnych komponentoch použitím elektrického prúdu. Pri pokračovaní, vodík a molekulárny kyslík sa H tvoria na dvoch inertných povrchoch, H₂ I₂. Tieto dva povrchy sú lepšie známe elektródami.

Teoreticky objem H₂ formované musí byť dvakrát ako objem O₂, Molekula vody má podiel H/alebo rovnajúci sa 2, to znamená dva h pre každý kyslík.

Tento vzťah je osvedčený priamo s chemickým vzorcom, H₂o. Získané objemy však ovplyvňujú veľa experimentálnych faktorov.

Ak sa elektrolýza vykonáva v skúmavkách ponorených do vody, najmenší vodný stĺpec zodpovedá vodíku, pretože na povrchu kvapaliny je väčšie množstvo plynu, ktorý vyvíja plyn. Bubliny obklopujú elektródy a po prekonaní tlaku vodnej pary nakoniec stúpajú.

Všimnite si, že trubice sú od seba oddelené, takže dochádza k nízkej migrácii plynov z jednej elektródy do druhej.

V nízkych mierkach to nepredstavuje bezprostredné riziko, ale v priemyselných mierkach je plynná zmes H₂ I₂ Je to veľmi nebezpečné a výbušné.

Elektrolýza

Elektrolýza vody zahŕňa mnoho zložitých aspektov. Vo všeobecnosti však jej základňa spočíva na jednoduchej globálnej reakcii:

2h₂Alebo (l) => 2h₂g) + alebo₂g)

Ako je možné vidieť v rovnici, zasahujú dve molekuly vody: jeden obyčajný musí byť znížený alebo získajte elektróny, zatiaľ čo druhý musí oxidovať alebo stratiť elektróny.

Môže vám slúžiť: kyselina hypofyzárna (H3PO2): Vlastnosti, použitie a činidlá

H₂ Je to produkt redukcie vody, pretože elektróny získavajú, že H protóny podporujú⁺ Môžu sa zjednotiť kovalentne a že kyslík sa stáva OH^-.

Preto h₂ Vyskytuje sa v katóde, čo je elektróda, kde dôjde k redukcii.

Zatiaľ čo O₂ Pochádza z oxidácie vody, pretože stráca elektróny, ktoré umožňujú, aby boli spojené s vodíkom, a následne uvoľňuje H protóny⁺.

O₂ Vyskytuje sa v anóde, elektróde, kde sa vyskytuje oxidácia, a na rozdiel od inej elektródy je pH okolo anódy kyslé a ne -basické.

Polo -klidové reakcie

Vyššie uvedené je možné zhrnúť s nasledujúcimi chemickými rovnicami pre semi -life reakcie:

2h₂O + 2e^- => H₂ + 2OH^- (Katódia, základné)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^- (Anóda, kyselina)

Voda však nemôže stratiť viac elektrónov (4E^-) tých, ktorí v katóde zarábajú druhú molekulu vody (2e^-). Preto musí byť prvá rovnica vynásobená 2 a potom odčítať s druhou rovnicou, aby sa získala čistá rovnica:

2 (2h₂O + 2e^- => H₂ + 2OH^-)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^-

---

6H₂O => 2h₂ + Ani₂ + 4H⁺ + 4OH^-

Ale 4h⁺ a 4OH^- Tvoria 4h₂Alebo, tak eliminujú štyri zo šiestich molekúl h₂o, ktoré nechali dva. Výsledkom je novo zvýšená globálna reakcia.

Semecelované reakcie sa menia s hodnotami pH, techníkmi a majú tiež potenciálnych spolupracovníkov na redukciu alebo oxidáciu, ktoré určujú, koľko prúdu je potrebné dodať, aby elektrolýza vody pokračovala spontánne.

Môže vám slúžiť: Oddielový koeficient: distribúcia, distribúcia, aplikácie

Techniky

Techniky elektrolýzy vody sa líšia v závislosti od množstva H₂ I₂ Navrhuje sa generovať.

Oba plyny sú veľmi nebezpečné, ak sú zmiešané dohromady, a preto elektrolytické bunky nesú komplexné návrhy, aby sa minimalizovalo zvýšenie plynných tlakov a ich šírenie vodným prostredím.

Podobne techniky oscilujú v závislosti od bunky, elektrolytu pridané do vody a samotné elektródy. Na druhej strane, niektoré naznačujú, že reakcia sa vykonáva pri vyšších teplotách, znižuje spotrebu elektrickej energie a iné používanie obrovských tlakov na udržanie H₂ uložený.

Medzi všetkými technikami je možné spomenúť tieto tri:

Elektrolýza alkalickej vody

Elektrolýza sa vykonáva so základnými roztokmi alkalických kovov (KOH alebo NaOH). Pri tejto technike sa vyskytujú reakcie:

4H₂Alebo (l) + 4e^- => 2h₂g) + 4OH^-(Ac)

4OH^-(ac) => alebo₂g) + 2h₂Alebo (l) + 4e^-

Ako je vidieť, v katóde aj v anóde, voda má základné pH. Okrem toho, oh^- Migrujú do anódy, kde oxidujú alebo₂.

Elektrolýza polymérnej elektrolytickej membrány

V tejto technike sa používa tuhý polymér, ktorý slúži ako priepustná membrána pre h⁺, Ale vodotesné pre plyny. To zaručuje väčšiu bezpečnosť počas elektrolýzy.

Semimecelované reakcie v tomto prípade sú:

4H⁺(Ac) + 4e^- => 2h₂g)

2h₂Alebo (l) => o₂g) + 4h⁺(Ac) + 4e^-

Ióny H⁺ Migrujú z anódy do katódy, kde sú redukované tak, aby sa stali h₂.

Elektrolýza s tuhými oxidmi

Veľmi odlišné od ostatných techník, používa to oxidy ako elektrolyty, ktoré pri vysokých teplotách (600-900 ° C) fungujú ako transportný aniónový prostriedok alebo^2-.

Môže vám slúžiť: sulfát meďnatého (CUSO4): Štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

Reakcie sú:

2h₂Alebo (g) + 4e^- => 2h₂(g) + 2^2-

2^2- => O₂g) + 4e^-

Všimnite si, že tento čas sú oxidy, alebo^2-, Tí, ktorí cestujú do anódy.

Čo je elektrolýza vody pre?

Vodná elektrolýza produkuje h₂ g) a o₂ g). Približne 5% plynného vodíka vyprodukovaného na svete sa vykonáva elektrolýzou vody.

H₂ Je to elektrolýza pomocou produktu NaCl vodných roztokov. Prítomnosť soli uľahčuje elektrolýzu zvýšením elektrickej vodivosti vody.

Globálna reakcia, ktorá sa odohráva, je:

2NACL +2H₂O => cl₂     +       H₂      +       2AOH

Vodík produkovaný pri elektrolýze sa môže použiť v chemickom priemysle pôsobiacim v reakciách závislostí, procesoch hydrogenácie alebo ako redukčné činidlo v redukčných procesoch.

Elektrolýza vody sa tiež používa na vytváranie kyslíka na Medzinárodnej vesmírnej stanici, ktorá slúži na udržanie atmosféry kyslíka na stanici.

Vodík sa môže použiť v palivovom článku, metóda na ukladanie energie a použitie vody generovanej v bunke na spotrebu astronautov.

Odkazy

1. Elektrolýza vody. Získaný z.Wikipedia.orgán
2. Výroba vodíka: elektrolýza. Energia obnovená.Vláda