Dodaj do listy

Elektroliza wody

ELEKTROLIZA  to całokształt zjawisk towarzyszących przepływowi prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów. Procesowi elektrolizy, polegającemu na przepływie prądu elektrycznego ( z zewnętrznego źródła prądu) przez przewodnik elektrolityczny, towarzyszą reakcje elektrochemiczne na granicy faz: przewodnik metaliczny – przewodnik elektrolityczny. Jest to proces odwrotny do procesów zachodzących w ogniwach elektrochemicznych.

Do przeprowadzenia elektrolizy roztworu elektrolitu niezbędne są:

  • źródło prądu stałego, np. bateria akumulatorów lub prostownik Prostownik mięsień szkieletowy, którego skurcz powoduje oddalenie się sąsiadujących kości od siebie, np. prostownik kciuka, prostownik grzbietu. Prostowniki działają antagonistyczne do zginaczy.
    Czytaj dalej Słownik biologiczny
    przetwarzający prąd zmienny na stały
  • elektrody
  • woltomierz
  • amperomierz
  • opornik do regulowania różnicy potencjałów między elektrodami

Elektrody stanowią zazwyczaj przewodniki metaliczne zanurzone w roztworze elektrolitu i doprowadzające do niego lub odprowadzające zeń prąd elektryczny. Elektrodą może być także całe naczynie, w którym znajduje się roztwór elektrolitu, jeśli naczynie Naczynie martwy element drewna charakterystyczny dla okrytonasiennych. Naczynia mają postać długich rur utworzonych przez szereg komórek zwanych członami naczyń. Człony naczyń mają postać krótkich, szerokich... Czytaj dalej Słownik biologiczny to jest wykonane z przewodnika metalicznego. Elektroda połączona z dodatnim biegunem źródła prądu stałego nosi nazwę anody, a elektroda połączona z ujemnym biegunem – katody.

Skutki przepływu prądu przez elektrolit są następujące:

  • uporządkowanie ruchu jonów w roztworze
  • przebieg procesów chemicznych na powierzchniach elektrod
  • prawie zawsze zmiany stężenia w obszarach elektrolitu sąsiadujących z elektrodami

W polu elektrycznym między elektrodami wędrują jony dodatnie (kationy) w kierunku katody, a jony ujemne (aniony)w kierunku przeciwnym, ku anodzie. Przebieg procesów chemicznych na powierzchniach elektrod zależy od właściwości chemicznych składników roztworu elektrolitu, stężeń jonów, rodzaju elektrod i różnicy potencjałów miedzy elektrodami. Procesy chemiczne zachodzące podczas elektrolizy na powierzchni katody są procesami redukcji, polegającymi na pobieraniu elektronów przez kationy. Podczas elektroliza, jednocześnie z procesami chemicznymi zachodzącymi na powierzchni katody, zachodzą procesy chemiczne na powierzchni anody. Procesy chemiczne zachodzące podczas elektrolizy na powierzchni anody są procesami utleniania, polegającymi na oddawaniu elektronów przez aniony.

Elektroliza wody jest najprostszym sposobem przemysłowego otrzymywania wodoru i tlenu o bardzo wysokiej czystości (wodór najwyższej czystości, przekraczającej 99,9%). Jest to proces nieskomplikowany, stosunkowo tani do przeprowadzenia i może zachodzić zarówno w środowisku kwaśnym jak i zasadowym. Jako katody stosowane są elektrody ze stali miękkiej lub niklu, anody to najczęściej nikiel lub materiały pokrywane niklem.

Elektroliza, czyli jej rozkład pod wpływem prądu elektrycznego na wodór i tlen została wykonana po raz pierwszy w 1839 r. przez angielskiego fizyka Grave'a. Do istotnych wad tego procesu należy niska sprawność (24 - 35%), która  powoduje wysokie zapotrzebowanie energii elektrycznej sięgające 50 kWh/kg H. W czasach dzisiejszych na świecie wytwarza się ponad 500 mld m3 tego gazu.

K (-) proces redukcji    2H+  +  2e →  H2 ­

A (+) proces utleniania 2OH-  -2e  →  H2O  +  O 

  2O → O2­

W procesie elektrolizy otrzymamy 2 razy więcej wodoru niż tlenu.

Ponadto elektroliza jest stosowana:

  • jako jedyna metoda otrzymywania niektórych metali (glinu, magnezu i innych)
  • do otrzymywania wielu substancji prostych (chlor)
  • do prowadzenia licznych procesów utleniania i redukcji
  • do osadzania na metalach  cienkich warstw innych metali
  • do sporządzania odbitek metalicznych.