Παραγωγή sonoelectrolytic υδρογόνου από το αραιό θειικό οξύ

Εγκατάσταση sonoelectrolysis 2 – Απλή παρτίδα

Ένα γυάλινο δοχείο γεμίζεται με ηλεκτρολύτη αραιωρού θειικού οξέος (H2SO4, 1,0M). Σε αυτό το απλό ηλεκτρολυτικό κύτταρο, τα ηλεκτρόδια βυθίζονται σε διάλυμα οξινισμένου νερού. Το θετικό ηλεκτρόδιο ανόδου είναι κατασκευασμένο από άνθρακα (8mm). Η αρνητική κάθοδος είναι ένα τιτάνιο υπερήχων sonoelectrode (10mm, MS10, Hielscher UP100H, 100 Watt, 30kHz). Η ηλεκτρόλυση θα πραγματοποιηθεί μόνο όταν η ηλεκτρική ενέργεια περάσει μέσω του αραιωμένου διαλύματος θειικού οξέος. Ως εκ τούτου, η άνοδος του άνθρακα και μια κάθοδος τιτανίου συνδέονται με μια σταθερή παροχή ρεύματος τάσης (συνεχές ρεύμα). Το ηλεκτρόδιο τιτανίου και το ηλεκτρόδιο άνθρακα είναι αδρανή. Το αέριο υδρογόνου και το αέριο οξυγόνου που παράγεται στην ηλεκτρόλυση του αραιωρού θειικού οξέος δεν συλλέγονται σε αυτή τη ρύθμιση. Το παρακάτω βίντεο δείχνει αυτή την πολύ απλή ρύθμιση σε λειτουργία.

Τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης;

Τα ιόντα υδρογόνου προσελκύονται από την αρνητική κάθοδο. Εκεί, τα μόρια ιόν υδρογόνου ή νερού μειώνονται σε μόρια αερίου υδρογόνου με κέρδος ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, τα μόρια αερίου υδρογόνου απορρίπτονται ως αέριο υδρογόνου. Η ηλεκτρόλυση πολλών αντιδραστικών μεταλλικών αλάτων ή όξινων διαλυμάτων παράγει υδρογόνο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο καθόδου.
Τα αρνητικά θειικά ιόντα ή τα ίχνη των ιόντων υδροξειδίου προσελκύονται από τη θετική άνοδο. Το ίδιο το θειικό ιόν είναι πολύ σταθερό, έτσι ώστε να μην συμβεί τίποτα. Τα ιόντα υδροξειδίου ή τα μόρια νερού απορρίπτονται και οξειδώνονται στην άνοδο για να σχηματίσουν οξυγόνο. Αυτή η θετική αντίδραση ανόδων είναι μια αντίδραση ηλεκτροδίων οξείδωσης από μια απώλεια ηλεκτρονίων.

Γιατί χρησιμοποιούμε αραιό θειικό οξύ;

Το νερό περιέχει μικρές συγκεντρώσεις ιόντων υδρογόνου και ιόντων υδροξειδίου, μόνο. Αυτό περιορίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Οι υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων υδρογόνου και θειικών ιόντων από το αραιό θειικό οξύ βελτιώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αλκαλικό διάλυμα ηλεκτρολυτών όπως υδροξείδιο του καλίου (KOH) ή υδροξείδιο του νατρίου (NAOH) και νερό. Η ηλεκτρόλυση πολλών διαλυμάτων αλάτων ή θειικού οξέος παράγει υδρογόνο στην αρνητική κάθοδο και οξυγόνο στη θετική άνοδο. Η ηλεκτρόλυση του υδροχλωρικού οξέος ή των αλάτων χλωρίου παράγει χλώριο στην άνοδο.

Τι είναι ο Ηλεκτρολύτης;

Ένα ηλεκτρολύτης είναι μια συσκευή για το διαχωρισμό του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο σε μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτρόλυση. Ο ηλεκτρολύτης χρησιμοποιεί ηλεκτρισμό για την παραγωγή αερίου υδρογόνου και αερίου οξυγόνου. Το αέριο υδρογόνου μπορεί να αποθηκευτεί ως συμπιεσμένο ή υγροποιημένο αέριο. Το υδρογόνο είναι ένας φορέας ενέργειας για χρήση σε κυψέλες καυσίμου υδρογόνου σε αυτοκίνητα, τρένα, λεωφορεία ή φορτηγά.
Ένας βασικός ηλεκτρολύτης περιέχει μια κάθοδο (αρνητικό φορτίο) και μια άνοδο (θετικό φορτίο) και περιφερειακά εξαρτήματα, όπως αντλίες, αεραγωγούς, δεξαμενές αποθήκευσης, τροφοδοτικό, διαχωριστή και άλλα εξαρτήματα. Η ηλεκτρόλυση νερού είναι μια ηλεκτροχημική αντίδραση που συμβαίνει μέσα στον ηλεκτρολύτη. Η άνοδος και η κάθοδος τροφοδοτούνται από ένα συνεχές ρεύμα και το νερό (H20) χωρίζεται στα συστατικά του υδρογόνο (H2) και οξυγόνο (O2).