Elektrolisis air

Elektrolisis air adalah dekomposisi air dalam hidrogen dan oksigen melalui arus listrik kontinu

Apa itu elektrolisis air?

Itu Elektrolisis air Ini adalah dekomposisi air dalam komponen dasarnya dengan menerapkan arus listrik. Saat melanjutkan, oksigen hidrogen dan molekuler, h dibentuk pada dua permukaan inert, h₂ SAYA₂. Kedua permukaan ini lebih dikenal dengan elektroda.

Secara teoritis, volume h₂ terbentuk harus dua kali bahwa volume O₂, Nah, molekul air memiliki proporsi h/atau sama dengan 2, yaitu dua jam untuk setiap oksigen.

Hubungan ini terbukti langsung dengan formula kimianya, h₂o. Namun, banyak faktor eksperimental mempengaruhi volume yang diperoleh.

Jika elektrolisis dilakukan dalam tabung yang terendam dalam air, kolom air terkecil sesuai dengan hidrogen, karena ada jumlah yang lebih besar dari gas yang mengerahkan tekanan pada permukaan cair. Gelembung mengelilingi elektroda dan akhirnya naik setelah mengatasi tekanan uap air.

Perhatikan bahwa tabung dipisahkan satu sama lain, sehingga ada migrasi gas yang rendah dari satu elektroda ke yang lain.

Pada skala rendah, ini tidak mewakili risiko yang akan terjadi, tetapi pada skala industri, campuran gas dari H₂ SAYA₂ Itu sangat berbahaya dan eksplosif.

Reaksi elektrolisis

Elektrolisis air melibatkan banyak aspek kompleks. Namun, secara umum, basisnya bertumpu pada reaksi global yang sederhana:

2h₂Atau (l) => 2h₂(g) + atau₂(G)

Seperti dapat dilihat dalam persamaan, dua molekul air mengintervensi: satu biasa harus dikurangi, atau mendapatkan elektron, sementara yang lain harus mengoksidasi atau kehilangan elektron.

Itu dapat melayani Anda: asam hipofisis (h3po2): sifat, penggunaan dan reagen

H₂ Ini adalah produk pengurangan air, karena gain elektron mempromosikan proton H itu⁺ Mereka dapat bersatu secara kovalen, dan oksigen itu menjadi oh^-.

Oleh karena itu, h₂ Itu terjadi di katoda, yang merupakan elektroda di mana reduksi terjadi.

Sedangkan o₂ Itu berasal dari oksidasi air, karena kehilangan elektron yang memungkinkannya terkait dengan hidrogen, dan akibatnya melepaskan proton H⁺.

O₂ Itu terjadi pada anoda, elektroda di mana oksidasi terjadi, dan tidak seperti elektroda lainnya, pH di sekitar anoda bersifat asam dan non -basic.

Reaksi semi -lid

Di atas dapat dirangkum dengan persamaan kimia berikut untuk reaksi semi -kehidupan:

2h₂O + 2e^- => H₂ + 2oh^- (Katoda, dasar)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^- (Anoda, asam)

Namun, air tidak bisa kehilangan lebih banyak elektron (4e^-) dari mereka yang mendapatkan molekul air lainnya di katoda (2e^-). Oleh karena itu, persamaan pertama harus dikalikan dengan 2, dan kemudian kurangi dengan persamaan kedua untuk mendapatkan persamaan bersih:

2 (2H₂O + 2e^- => H₂ + 2oh^-)

2h₂O => o₂ + 4H⁺ + 4e^-

---

6h₂O => 2h₂ + SALAH SATU₂ + 4H⁺ + 4oh^-

Tapi 4H⁺ dan 4OH^- Mereka membentuk 4H₂Atau, jadi mereka menghilangkan empat dari enam molekul H₂o yang ditinggalkan dua. Hasilnya adalah reaksi global yang baru diangkat.

Reaksi setengah setengah berubah dengan nilai pH, teknik, dan juga memiliki potensi rekanan untuk pengurangan atau oksidasi, yang menentukan berapa banyak arus yang perlu disuplai sehingga elektrolisis air berlangsung secara spontan.

Dapat melayani Anda: koefisien partisi: distribusi, distribusi, aplikasi

Teknik

Teknik elektrolisis air bervariasi tergantung pada jumlah h₂ SAYA₂ Itu diusulkan untuk menghasilkan.

Kedua gas sangat berbahaya jika dicampur bersama, dan itulah sebabnya sel elektrolitik membawa desain yang kompleks untuk meminimalkan peningkatan tekanan gas dan difusi oleh lingkungan berair.

Demikian juga, teknik berosilasi tergantung pada sel, elektrolit ditambahkan ke dalam air, dan elektroda itu sendiri. Di sisi lain, beberapa menyiratkan bahwa reaksi dilakukan pada suhu yang lebih tinggi, mengurangi konsumsi listrik, dan yang lain penggunaan tekanan besar untuk mempertahankan h₂ disimpan.

Di antara semua teknik, tiga berikut dapat disebutkan:

Elektrolisis Air Alkali

Elektrolisis dilakukan dengan solusi dasar logam alkali (KOH atau NaOH). Dengan teknik ini reaksi terjadi:

4H₂Atau (l) + 4e^- => 2H₂(g) + 4oh^-(AC)

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

Seperti yang dapat dilihat, baik di katoda dan di anoda, air memiliki pH dasar. Selain itu, oh^- Mereka bermigrasi ke anoda tempat mereka mengoksidasi atau₂.

Elektrolisis membran elektrolitik polimer

Dalam teknik ini polimer padat digunakan yang berfungsi sebagai membran permeabel untuk h⁺, Tapi tahan air untuk gas. Ini menjamin keamanan yang lebih besar selama elektrolisis.

Reaksi setengah setengah untuk kasus ini adalah:

4H⁺(Ac) + 4e^- => 2H₂(G)

2h₂Atau (l) => o₂(g) + 4h⁺(Ac) + 4e^-

Ion h⁺ Mereka bermigrasi dari anoda ke katoda, di mana mereka direduksi menjadi h₂.

Elektrolisis dengan oksida padat

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

Itu dapat melayani Anda: tembaga sulfat (cuso4): struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Reaksinya adalah:

2h₂Atau (g) ​​+ 4e^- => 2H₂(g) + 2nd^2-

2^2- => O₂(g) + 4e^-

Perhatikan bahwa kali ini adalah oksida, atau^2-, Mereka yang bepergian ke anoda.

Untuk apa elektrolisis air?

Elektrolisis air menghasilkan h₂ (g) dan o₂ (G). Sekitar 5% gas hidrogen yang diproduksi di dunia dilakukan dengan elektrolisis air.

H₂ Ini adalah elektrolisis dengan -produk dari larutan berair NaCl. Kehadiran garam memfasilitasi elektrolisis dengan meningkatkan konduktivitas listrik air.

Reaksi global yang terjadi adalah:

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

Hidrogen yang diproduksi dalam elektrolisis dapat digunakan dalam industri kimia yang bekerja dalam reaksi kecanduan, proses hidrogenasi atau sebagai agen pereduksi dalam proses reduksi.

Elektrolisis air juga digunakan untuk menghasilkan oksigen di Stasiun Luar Angkasa Internasional, yang berfungsi untuk mempertahankan atmosfer oksigen di stasiun.

Hidrogen dapat digunakan dalam sel bahan bakar, metode untuk menyimpan energi, dan menggunakan air yang dihasilkan dalam sel untuk konsumsi astronot.

Referensi

1. Elektrolisis air. Diterima dari.Wikipedia.org
2. Produksi Hidrogen: Elektrolisis. Energi pulih.Pemerintah