希硫酸からの音電解水素製造

ソノエレクトロリシスセットアップ2 – シンプルバッチ

ガラス容器に希硫酸(H2SO4、1.0M)の電解質を充填します。この単純な電解セルでは、電極を酸性水の溶液に浸します。正極電極はカーボン(8mm)製です。負の陰極はチタニウムの超音波超音波電極(10mm、MS10、ヒールシャーUP100H、100ワット、30kHz)である。電気分解は、電気が希硫酸溶液を通過するときにのみ行われます。したがって、カーボンアノードとチタンカソードは定電圧電源(直流)に接続されています。チタン電極とカーボン電極は不活性です。この装置では、希硫酸の電気分解で生成される水素ガスと酸素ガスは収集されません。以下のビデオは、この非常に簡単なセットアップの操作を示しています。

電気分解中に何が起こりますか?

水素イオンは負のカソードに引き付けられます。そこでは、水素イオンまたは水分子が電子利得によって水素ガス分子に還元されます。その結果、水素ガス分子が水素ガスとして排出されます。多くの反応性金属塩または酸性溶液の電気分解により、負極電極で水素が生成されます。
負の硫酸イオンまたは微量の水酸化物イオンは、正の陽極に引き付けられます。硫酸イオン自体が安定しすぎているため、何も起こりません。水酸化物イオンまたは水分子は、陽極で排出および酸化されて酸素を形成します。この陽極反応は、電子損失による酸化電極反応です。

なぜ希硫酸を使うのですか?

水には、微量の水素イオンと水酸化物イオンのみが含まれています。これにより、電気伝導性が制限されます。希硫酸からの高濃度の水素イオンと硫酸イオンは、電解質の電気伝導率を向上させます。あるいは、水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NAOH)などのアルカリ性電解質溶液と水を使用することもできます。塩や硫酸の多くの溶液を電気分解すると、負の陰極で水素が生成され、正の陽極で酸素が生成されます。塩酸または塩化物塩の電気分解は、陽極で塩素を生成します。

電解槽とは?

電解槽は、電気分解と呼ばれるプロセスで水を水素と酸素に分離する装置です。電解槽は電気を使用して水素ガスと酸素ガスを生成します。水素ガスは、圧縮ガスまたは液化ガスとして貯蔵することができます。水素は、自動車、電車、バス、トラックの水素燃料電池で使用するためのエネルギーキャリアです。
基本的な電解槽には、カソード(負電荷)とアノード(正電荷)、およびポンプ、ベント、貯蔵タンク、電源、セパレーターなどの周辺コンポーネントが含まれています。水電解は、電解槽内で起こる電気化学反応です。アノードとカソードは直流で駆動され、水(H20)は水素(H2)と酸素(O2)に分解されます。