Elektrolisis air

Elektrolisis air adalah penguraian air dalam hidrogen dan oksigen melalui arus elektrik yang berterusan

Apakah elektrolisis air?

The Elektrolisis air Ia adalah penguraian air dalam komponen asasnya dengan menggunakan arus elektrik. Apabila meneruskan, hidrogen dan oksigen molekul, H dibentuk pada dua permukaan lengai, h₂ I₂. Kedua -dua permukaan ini lebih dikenali oleh elektrod.

Secara teorinya, jumlah h₂ terbentuk mestilah dua kali ganda jumlah o₂, Nah, molekul air mempunyai perkadaran H/atau sama dengan 2, iaitu, dua h untuk setiap oksigen.

Hubungan ini terbukti secara langsung dengan formula kimianya, h₂o. Walau bagaimanapun, banyak faktor eksperimen mempengaruhi jumlah yang diperoleh.

Sekiranya elektrolisis dijalankan dalam tiub yang tenggelam di dalam air, lajur air terkecil sepadan dengan hidrogen, kerana terdapat lebih banyak gas yang mengalami tekanan pada permukaan cecair. Gelembung mengelilingi elektrod dan berakhir naik selepas mengatasi tekanan wap air.

Perhatikan bahawa tiub dipisahkan antara satu sama lain, sehingga terdapat penghijrahan gas yang rendah dari satu elektrod ke yang lain.

Pada skala yang rendah, ini tidak mewakili risiko yang pasti, tetapi pada skala perindustrian, campuran gas H₂ I₂ Ia sangat berbahaya dan meletup.

Tindak balas elektrolisis

Elektrolisis air melibatkan banyak aspek kompleks. Walau bagaimanapun, secara umum, asasnya terletak pada tindak balas global yang mudah:

2h₂Atau (l) => 2h₂(g) + atau₂(g)

Seperti yang dapat dilihat dalam persamaan, dua molekul air campur tangan: satu biasa mesti dikurangkan, atau mendapatkan elektron, sementara yang lain mesti mengoksidakan atau kehilangan elektron.

Ia boleh melayani anda: asid pituitari (H3PO2): sifat, kegunaan dan reagen

H₂ Ia adalah hasil pengurangan air, kerana keuntungan elektron menggalakkan proton h⁺ Mereka boleh bersatu kovalen, dan oksigen itu menjadi oh^-.

Oleh itu, h₂ Ia berlaku di katod, yang merupakan elektrod di mana pengurangan berlaku.

Sementara o₂ Ia datang dari pengoksidaan air, kerana ia kehilangan elektron yang membolehkannya dikaitkan dengan hidrogen, dan akibatnya melepaskan proton H⁺.

O₂ Ia berlaku di anod, elektrod di mana pengoksidaan berlaku, dan tidak seperti elektrod lain, pH di sekitar anod adalah berasid dan bukan -basic.

Reaksi semi -lid

Di atas boleh diringkaskan dengan persamaan kimia berikut untuk reaksi separuh kehidupan:

2h₂O + 2E^- => H₂ + 2OH^- (Katod, asas)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^- (Anod, asid)

Walau bagaimanapun, air tidak dapat kehilangan lebih banyak elektron (4e^-) daripada mereka yang memperoleh molekul air lain di katod (2e^-). Oleh itu, persamaan pertama mesti didarab dengan 2, dan kemudian tolak dengan persamaan kedua untuk mendapatkan persamaan bersih:

2 (2h₂O + 2E^- => H₂ + 2OH^-)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^-

---

6H₂O => 2h₂ + Sama ada₂ + 4H⁺ + 4OH^-

Tetapi 4H⁺ dan 4OH^- Mereka membentuk 4H₂Atau, jadi mereka menghapuskan empat daripada enam molekul H₂o meninggalkan dua. Hasilnya adalah reaksi global yang baru dibangkitkan.

Reaksi semikelled berubah dengan nilai pH, teknik, dan juga mempunyai rakan sekerja yang berpotensi untuk pengurangan atau pengoksidaan, yang menentukan berapa banyak arus yang perlu dibekalkan supaya elektrolisis air diteruskan secara spontan.

Boleh melayani anda: pekali partition: pengedaran, pengedaran, aplikasi

Teknik

Teknik elektrolisis air berbeza -beza bergantung kepada jumlah h₂ I₂ Dicadangkan untuk menjana.

Kedua -dua gas sangat berbahaya jika ia bercampur bersama, dan itulah sebabnya sel -sel elektrolitik membawa reka bentuk yang kompleks untuk meminimumkan peningkatan tekanan gas dan penyebarannya oleh persekitaran berair.

Begitu juga, teknik berayun bergantung pada sel, elektrolit ditambah ke dalam air, dan elektrod itu sendiri. Sebaliknya, ada yang menyiratkan bahawa tindak balas dilakukan pada suhu yang lebih tinggi, mengurangkan penggunaan elektrik, dan lain -lain penggunaan tekanan besar untuk mengekalkan h₂ disimpan.

Di antara semua teknik, tiga berikut boleh disebutkan:

Elektrolisis air alkali

Elektrolisis dijalankan dengan penyelesaian asas logam alkali (KOH atau NaOH). Dengan teknik ini, reaksi berlaku:

4H₂Atau (l) + 4e^- => 2h₂(g) + 4OH^-(Ac)

4OH^-(ac) => atau₂(g) + 2h₂Atau (l) + 4e^-

Seperti yang dapat dilihat, baik dalam katod dan dalam anod, air mempunyai pH asas. Di samping itu, oh^- Mereka berhijrah ke anod di mana mereka mengoksidakan atau₂.

Elektrolisis membran elektrolitik polimer

Dalam teknik ini polimer pepejal digunakan yang berfungsi sebagai membran telap untuk h⁺, Tetapi kalis air untuk gas. Ini menjamin keselamatan yang lebih besar semasa elektrolisis.

Reaksi semikelled untuk kes ini adalah:

4H⁺(Ac) + 4e^- => 2h₂(g)

2h₂Atau (l) => o₂(g) + 4h⁺(Ac) + 4e^-

Ion h⁺ Mereka berhijrah dari anod ke katod, di mana mereka dikurangkan menjadi h₂.

Elektrolisis dengan oksida pepejal

Sangat berbeza dari teknik lain, ini menggunakan oksida sebagai elektrolit, yang pada suhu tinggi (600-900º C) berfungsi sebagai cara anion pengangkutan atau^2-.

Ia boleh melayani anda: tembaga sulfat (cuso4): struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Reaksi adalah:

2h₂Atau (g) ​​+ 4e^- => 2h₂(g) + ke -2^2-

2^2- => O₂(g) + 4e^-

Perhatikan bahawa kali ini adalah oksida, atau^2-, Mereka yang melancong ke anod.

Apakah elektrolisis air untuk?

Elektrolisis air menghasilkan h₂ (g) dan o₂ (g). Kira -kira 5% gas hidrogen yang dihasilkan di dunia dilakukan oleh elektrolisis air.

H₂ Ia adalah elektrolisis dengan -produk penyelesaian berair NaCl. Kehadiran garam memudahkan elektrolisis dengan meningkatkan kekonduksian elektrik air.

Reaksi global yang berlaku ialah:

2nacl +2h₂O => cl₂     +       H₂      +       2NAOH

Hidrogen yang dihasilkan dalam elektrolisis boleh digunakan dalam industri kimia yang bertindak dalam tindak balas ketagihan, proses penghidrogenan atau sebagai ejen pengurangan dalam proses pengurangan.

Elektrolisis air juga digunakan untuk menjana oksigen di stesen angkasa antarabangsa, yang berfungsi untuk mengekalkan suasana oksigen di stesen.

Hidrogen boleh digunakan dalam sel bahan bakar, kaedah untuk menyimpan tenaga, dan menggunakan air yang dihasilkan di dalam sel untuk penggunaan angkasawan.

Rujukan

1. Elektrolisis air. Diambil dari.Wikipedia.org
2. Pengeluaran hidrogen: Elektrolisis. Tenaga pulih.Gov