Παραγωγή Sonoelectrolytic υδρογόνου από αραιό θειικό οξύ

Ρύθμιση Sonoelectrolysis 2 – Απλή παρτίδα

Ένα γυάλινο δοχείο γεμίζεται με έναν ηλεκτρολύτη αραιού θειικού οξέος (H2SO4, 1,0M). Σε αυτό το απλό ηλεκτρολυτικό στοιχείο, τα ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ένα διάλυμα οξινισμένου νερού. Το θετικό ηλεκτρόδιο ανόδου είναι κατασκευασμένο από άνθρακα (8mm). Η αρνητική κάθοδος είναι ένα υπερηχητικό sonoelectrode τιτανίου (10mm, MS10, Hielscher UP100H, 100 watt, 30kHz). Η ηλεκτρόλυση θα πραγματοποιηθεί μόνο όταν η ηλεκτρική ενέργεια διέρχεται μέσω του αραιού διαλύματος θειικού οξέος. Επομένως, η άνοδος άνθρακα και μια κάθοδος τιτανίου συνδέονται με τροφοδοσία σταθερής τάσης (συνεχές ρεύμα). Το ηλεκτρόδιο τιτανίου και το ηλεκτρόδιο άνθρακα είναι αδρανή. Το αέριο υδρογόνο και το αέριο οξυγόνο που παράγονται κατά την ηλεκτρόλυση του αραιού θειικού οξέος δεν συλλέγονται σε αυτή τη διάταξη. Το παρακάτω βίντεο δείχνει αυτήν την πολύ απλή ρύθμιση σε λειτουργία.

Caution: Video "duration" is missing

Τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης;

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

Γιατί χρησιμοποιούμε αραιό θειικό οξύ;

Το νερό περιέχει μόνο μικρές συγκεντρώσεις ιόντων υδρογόνου και ιόντων υδροξειδίου. Αυτό περιορίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα. Υψηλές συγκεντρώσεις ιόντων υδρογόνου και θειικών ιόντων από το αραιό θειικό οξύ βελτιώνουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αλκαλικό διάλυμα ηλεκτρολύτη 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 χλωριούχων αλάτων παράγει χλώριο στην άνοδο.

Τι είναι ο ηλεκτρολύτης;

Ένας ηλεκτρολύτης είναι μια συσκευή για το διαχωρισμό του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο σε μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτρόλυση. Ο ηλεκτρολύτης χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή αερίου υδρογόνου και αερίου οξυγόνου. Το αέριο υδρογόνο 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 συνεχές ρεύμα και το νερό (H20) χωρίζεται στα συστατικά του υδρογόνο (H2) και οξυγόνο (O2).