» » فرایند تجزیه آب به وسیله اكترولیز

مهرگان
 
 
 

فرایند تجزیه آب به وسیله اكترولیز

1 مرداد 1392

سوال : فرایند تجزیه آب به وسیله اكترولیز را می شود توضیح دهید و بگویید چرا نمك طعام داخل آب میریزیم وچه واكنشی ایجاد میشود؟


پاسخ :
تجزیه ی آب به اجزای سازنده اش یعنی اکسیژن و هیدروژن توسط فرآیندی به نام الکترولیز انجام می شود. این فرآیند توسط انرژی الکتریسیته انجام می شود.


برای اولین بار در سال 1800، آب بوسیله "کارلسیل" و نیکولسن ، الکترولیز شد که منجر به آزاد شدن هیدروژن در کاتد و اکسیژن در آند شد.

الکترولیز آب خالص
در الکترولیز آب خالص ، از آنجا که آب خالص رسانا نیست و جریان را عبور نمی دهد، می‌بایستی الکترولیتی به آن اضافه کرد که نه آنیون آن قادر به ترکیب شدن با الکترودها باشد و نه کاتیون آن و تنها سبب عبور جریان در محلول گردد . برای این منظور ، می‌توان خواه از یک اسید مثلا اسید سولفوریک (H2SO4) ، خواه یک باز ، مانند هیدروکسید سدیم (NaOH) ، و حتی یک نمک (Na2SO4) استفاده کرد. برعکس ، به‌علت آزاد شدن کلر آندی ، شایسته است که از مصرف کلریدها خودداری شود.
بنابراین بهتر است از یکی از این مواد به جای نمک طعام استفاده شود.

اختلاف پتانسیل لازم برای الکترولیز آب
اصولا ، اختلاف پتانسیل لازم برای تجزیه آب ، چیزی جز اختلاف پتانسیل الکتریکی یک الکترود اکسیژنی و یک الکترود هیدروژنی نیست که در PH برابر 1.23 ولت است. در عمل ، بایستی اضافه پتانسیل الکتریکی آندی و کاتدی را که موجب افزایش اختلاف پتانسیل تحمیلی و بنابراین مصرف انرژی می‌شود، به حساب آورد.

الکترودهای لازم برای الکترولیز آب و اختلاف پتانسیل نتیجه شده
این اضافه پتانسیلهای الکتریکی ، بستگی اندکی به نوع الکترولیت انتخاب شده دارند، اما به‌شدت به ماهیت الکترودها وابسته‌اند. بهترین نتایج را می‌توان با کاتد پلاتینی و آند نیکلی بدست آورد. اما بدلیل قیمت بسیار بالای چنین وسایلی و نظر به برتری اندکی که نتیجه می‌شود، در صنعت ترجیح داده می‌شود تا با الکترودهای آهنی در محلول سود یا پتاس سوزان کار کنند.

بنابراین ، اختلاف پتانسیل حداقل الکترولیز در حدود 1.7 ولت است. بایستی افت اهمی پتانسیل الکتریکی در حمام را به آن اضافه کرد. با وجود دیافراگم ، مقدار افت بیشتر می‌شود. در مجموع ، اختلاف پتانسیل حقیقی ، اندکی بیشتر از 2 ولت است.



چگونگی بدست آوردن گازهای خالص
برای بدست آوردن گازهای خالص ، بایستی قسمتهای آندی و کاتدی را از یکدیگر جدا کرد. برای این منظور ، خواه از یک ظرف استوانه‌ای شیشه‌ای که کاتد را احاطه می‌کند و خواه از یک دیافراگم آزبستی استفاده می‌شود. لیکن ، گاز خالص بدست آمده نسبی است و هر یک از گازهای اکسیژن و هیدروژن می‌توانند تا 2 الی 3 درصد از دیگری را در خود داشته باشند، ولی عمل پالایش شیمیایی بعدی آسان است.

انرژی لازم برای الکترولیز آب
مصرف انرژی در حدود 6 کیلووات ساعت (KWh) ، برای بدست آوردن یک متر مکعب هیدروژن و نیم متر مکعب اکسیژن ، مقدار زیادی است و علاوه بر آن ، اکسیژن غالبا محل فروش هم ندارد. بدین ترتیب ، این روش اغلب در مناطقی که دارای انرژی الکتریکی فراوان هستند (نروژ) و بویژه به‌منظور تهیه هیدروژن متراکم که در سیلندر به فروش می‌رسد، استفاده می‌شوند. اما این هیدروژن بخش اندکی از کل گاز هیدروژن تولید شده است. اما با این وجود ، دستگاههای الکترولیز در فرانسه یا به منظور ایجاد موازنه تولید یا برای استفاده از کارخانجات مخصوص که هیدروژن خالص را به‌عنوان کاهنده بکار می‌برند، بکار برده می‌شوند. در این قبیل موارد ، اغلب اکسیژن در فضا رها می‌شود.

پرسش و پاسخ

 
برای مشاهده بهتر سایت از مرورگر فایرفاکس ، اُپرا و یا گوگل کروم استفاده نمایید