2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Elektroliza vode je razlaganje vode (H2O) na kiseonik (O2) i vodonik (H2) usled električne struje koja prolazi kroz vodu.
Početak
Napajanje električnom energijom je povezano na dvije elektrode, ili dvije ploče (obično napravljene od inertnog metala kao što je platina ili nehrđajući čelik) koje se stavljaju u vodu. U pravilno dizajniranoj ćeliji, vodik se pojavljuje na katodi (negativno nabijenoj elektrodi, gdje elektroni ulaze u vodu), a kisik će se pojaviti na anodi (pozitivno nabijenoj elektrodi).
Pod pretpostavkom Faradaijevog ideala efikasnosti, količina proizvedenog vodonika je dvostruko veća od broja molova kiseonika, a oba su proporcionalna ukupnom električnom naboju koji nosi rješenje. Međutim, u mnogim ćelijama se nadmeću dominantne nuspojave, što dovodi do različitih proizvoda i manje od idealne faradejske efikasnosti.
Elektroliza čiste vode zahtijeva višak energije u obliku talasa za prevladavanje aktivacije raznih barijera. Bez viška energije čiste vode elektroliza se odvija vrlo sporo ili nikako. To je dijelom zbog ograničene samojonizacije vode. Čista voda ima električnu provodljivost blizu milionitog dijela morske vode. Mnogim elektrolitičkim ćelijama također mogu nedostajati potrebni elektrokatalizatori. TheEfikasnost elektrolize se povećava dodavanjem elektrolita (kao što je sol, kiselina ili baza) i upotrebom elektrokatalizatora.
Trenutno se elektrolitički proces rijetko koristi u industrijskim primjenama jer se vodonik može proizvesti povoljnije iz fosilnih goriva.
Priča
Jan Rudolph Deiman i Paets Adriaan van Troostwijk koristili su 1789. godine elektrostatičku mašinu za proizvodnju električne energije, koja se ispuštala na zlatnim elektrodama u Leydenskoj posudi s vodom. Godine 1800., Alessandro Volta je izumio voltaičnu ćeliju, nekoliko sedmica kasnije William Nicholson i Anthony Carlisle koristili su ga za elektrolizu vode. Kada je Zénobe Gramme izumio Grammeov motor 1869. godine, elektroliza vode postala je jeftina metoda za proizvodnju vodonika. Metodu industrijske sinteze vodonika i kiseonika elektrolizom razvio je Dmitrij Lačinov 1888.
jednačine
U vodi je katoda negativno nabijena, odvija se reakcija redukcije, pri čemu se elektroni (e-) sa katode daju kationima vodonika da formiraju plinovit vodonik (polureakciona kiselina uravnotežena):
Redukcija na katodi: 2 H + (aq) + 2e – → H 2 (g)
Na pozitivno nabijenoj anodi dolazi do oksidacijske reakcije, stvarajući plinove kisika i dajući elektrone anodi kako bi se završilo kolo:
Anoda (oksidacija): 2 H 2 O (l) → O 2 (g) + 4 H + (aq) + 4e –
Reakcije se takođe mogu uravnotežiti sa dole navedenim bazama. Ne moraju svi reakcioni medijumi biti izbalansirani sa kiselinom ili bazom. Mnogi rade kao oksidacija ili redukcija vode ovdje su navedeni.
Katoda (redukcija): 2 H 2 O (l) + 2e – → H 2 (g) + 2 OH – (aq)
Anoda (oksidacija): 2 H 2 O (l) → O 2 (g) + 4 H + (aq) + 4 e –
