Waterelektrolyse
![Waterelektrolyse](https://learnaboutworld.com/storage/img/images_5/electrlisis-del-agua.jpg)
- 1733
- 516
- Kurt Aufderhar Jr.
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images_5/electrlisis-del-agua.jpg)
Wat is waterelektrolyse?
De Waterelektrolyse Het is de ontleding van water in zijn elementaire componenten door een elektrische stroom aan te brengen. Tijdens het verder, worden waterstof en moleculaire zuurstof gevormd op twee inerte oppervlakken, h2 I2. Deze twee oppervlakken zijn beter bekend bij elektroden.
Theoretisch gezien het volume van H2 gevormd moet twee keer zijn dat het volume van O2, Welnu, het watermolecuul heeft een aandeel H/of gelijk aan 2, dat wil zeggen twee uur voor elke zuurstof.
Deze relatie is direct bewezen met zijn chemische formule, h₂o. Veel experimentele factoren beïnvloeden echter de verkregen volumes.
Als elektrolyse wordt uitgevoerd in buizen die in water zijn ondergedompeld, komt de kleinste waterkolom overeen met waterstof, omdat er een grotere hoeveelheid gasdruk is op het vloeibare oppervlak. Bubbels omringen de elektroden en sta op na het overwinnen van de waterdampdruk.
Merk op dat de buizen van elkaar worden gescheiden, zodat er een lage migratie van de gassen is van de ene elektrode naar de andere.
Op lage schalen vertegenwoordigt dit geen dreigend risico, maar op industriële schalen, het gasvormige mengsel van H2 I2 Het is zeer gevaarlijk en explosief.
Elektrolysereactie
Waterelektrolyse omvat veel complexe aspecten. In het algemeen berust de basis echter op een eenvoudige globale reactie:
2h2Of (l) => 2H2(g) + of2(G)
Zoals te zien is in de vergelijking, komen twee watermoleculen tussenbeide: de ene gewone moet worden verminderd of elektronen krijgen, terwijl de andere elektronen moet oxideren of verliezen.
Het kan u van dienst zijn: hypofysezuur (H3PO2): eigenschappen, gebruik en reagentiaDe H2 Het is het product van waterreductie, omdat elektronenversterking promoot dat H -protonen+ Ze kunnen covalent verenigen, en dat zuurstof oh wordt-.
Daarom h2 Het komt voor in de kathode, die de elektrode is waar de reductie optreedt.
Terwijl de O2 Het komt van wateroxidatie, omdat het elektronen verliest waarmee het kan worden gekoppeld aan waterstof en bijgevolg H -protonen vrijgeeft+.
De O2 Het komt voor bij de anode, elektrode waar oxidatie optreedt, en in tegenstelling tot de andere elektrode, is de pH rond de anode zuur en niet.
Semi -lid reacties
Het bovenstaande kan worden samengevat met de volgende chemische vergelijkingen voor semi -levensreacties:
2h2O + 2e- => H2 + 2oH- (Cathode, Basic)
2h2O => o2 + 4h+ + 4e- (Anode, zuur)
Water kan echter niet meer elektronen verliezen (4e-) van degenen die het andere watermolecuul in de kathode verdienen (2e-)). Daarom moet de eerste vergelijking worden vermenigvuldigd met 2 en vervolgens worden afgenomen met de tweede vergelijking om de netto vergelijking te verkrijgen:
2 (2H2O + 2e- => H2 + 2oH-))
2h2O => o2 + 4h+ + 4e-
6h2O => 2H2 + OF2 + 4h+ + 4oH-
Maar 4H+ en 4OH- Ze vormen 4H2Of dus elimineren ze vier van de zes moleculen van H₂o die er twee zijn achtergelaten. Het resultaat is de nieuw verhoogde globale reactie.
Semikwijdte reacties veranderen met pH -waarden, technieken en hebben ook potentiële medewerkers voor reductie of oxidatie, die bepalen hoeveel stroom het moet worden geleverd zodat waterelektrolyse spontaan verloopt.
Kan u van dienst zijn: Partitiecoëfficiënt: distributie, distributie, toepassingenTechnieken
Waterelektrolysetechnieken variëren afhankelijk van de hoeveelheid h2 I2 Er wordt voorgesteld om te genereren.
Beide gassen zijn erg gevaarlijk als ze met elkaar worden gemengd, en dat is de reden waarom elektrolytische cellen complexe ontwerpen dragen om de toename van gasvormige druk en hun diffusie door de waterige omgeving te minimaliseren.
Evenzo oscilleren de technieken afhankelijk van de cel, de elektrolyt toegevoegd aan het water en de elektroden zelf. Aan de andere kant impliceren sommigen dat de reactie wordt uitgevoerd bij hogere temperaturen, waardoor het elektriciteitsverbruik wordt verminderd, en anderen het gebruik van enorme druk om H te behouden2 opgeslagen.
Onder alle technieken kunnen de volgende drie worden vermeld:
Alkalische waterelektrolyse
Elektrolyse wordt uitgevoerd met basisoplossingen van alkalische metalen (KOH of NaOH). Met deze techniek treden de reacties op:
4h2Of (l) + 4e- => 2H2(g) + 4OH-(AC)
4oH-(AC) => of2(g) + 2H2Of (l) + 4e-
Zoals te zien is, zowel in de kathode als in de anode, heeft het water een basis pH. Bovendien, oh- Ze migreren naar de anode waar ze oxideren of2.
Polymeer elektrolytisch membraanelektrolyse
In deze techniek wordt een solide polymeer gebruikt dat dient als een permeabel membraan voor h+, Maar waterdicht voor gassen. Dit garandeert een grotere beveiliging tijdens elektrolyse.
De semicelled reacties voor deze zaak zijn:
4h+(AC) + 4E- => 2H2(G)
2h2Of (l) => o2(g) + 4H+(AC) + 4E-
De ionen h+ Ze migreren van de anode naar de kathode, waar ze worden gereduceerd om H te worden2.
Elektrolyse met vaste oxiden
Dit is heel verschillen2-.
Het kan u van dienst zijn: kopersulfaat (CUSO4): structuur, eigenschappen, verkrijgen, gebruikDe reacties zijn:
2h2Of (g) + 4e- => 2H2(g) + 2e2-
22- => O2(g) + 4e-
Merk op dat deze keer oxiden zijn, of2-, Degenen die naar de anode reizen.
Waar is waterelektrolyse voor?
Waterelektrolyse produceert h2 (g) en o2 (G). Ongeveer 5% waterstofgas geproduceerd in de wereld wordt uitgevoerd door waterelektrolyse.
De H2 Het is een elektrolyse door -product van NaCl waterige oplossingen. De aanwezigheid van zout vergemakkelijkt elektrolyse door de elektrische geleidbaarheid van water te vergroten.
De globale reactie die plaatsvindt is:
2NACL +2H2O => Cl2 + H2 + 2naoh
Waterstof geproduceerd bij elektrolyse kan worden gebruikt in de chemische industrie die werkt in verslavingsreacties, hydrogeneringsprocessen of als een reductiemiddel in reductieprocessen.
Waterelektrolyse wordt ook gebruikt om zuurstof te genereren op het internationale ruimtestation, dat dient om een zuurstofatmosfeer op het station te behouden.
Waterstof kan worden gebruikt in een brandstofcel, methode voor het opslaan van energie en het gebruik van het water dat in de cel wordt gegenereerd voor astronaut verbruik.
Referenties
- Elektrolyse van water. Opgehaald van.Wikipedia.borg
- Waterstofproductie: elektrolyse. Energy herstelde energie.Gov