Vad är elektrolysen av vatten?
Elektrolysen av vatten är en process som använder en elektrisk ström för att dela vattenmolekyler i väte och syre.Det utförs ofta som ett experiment i gymnasieskolelaboratorier och har studerats som en metod för att erhålla vätebränsle.Från och med 2010 hade dock vattenelektrolys inte hittat ett stort kommersiellt eller industriellt bruk.Processen kräver tre komponenter: en elektrisk källa, två elektroder och vatten.
Rent vatten används inte i elektrolys mdash;Rent vatten hämmar elektrisk ledning.För att den elektriska strömmen passerar genom vattnet måste ämnen läggas till det.Dessa ämnen upplöses för att bilda något som kallas elektrolyter.
En elektrolyt är alla ämnen som leder el.Elektrolyter kan utföra elektricitet eftersom de består av elektriskt laddade atomer eller molekyler som kallas joner.Även om vatten består av väte- och syrejoner, har själva vattenmolekylen en neutral elektrisk laddning.Salt eller några droppar av en syra eller bas tillsätts vanligtvis till vattnet för att bilda en elektrolytlösning.
Batterier, en likström (DC) kraftkälla eller solpaneler används vanligtvis för att leverera elektricitet för elektrolys av vatten.Två elektroder är kopplade till den elektriska källan och nedsänks i en behållare med vatten.När elektricitet appliceras börjar vattenmolekylerna delas och bildar instabila joner av väte (H +) och hydroxid (OH -).
Vätejonerna, som saknar en elektron, är positivt laddade.De migrerar mot den negativa elektroden där fria elektroner flyter i vattnet.Här får vätejonerna en elektron för att bilda stabila väteatomer.Enskilda väteatomer kombineras för att bilda vätemolekyler (H 2 ), som bubblar till ytan.Denna reaktion kan uttryckas som: 2 H + + 2 E - rarr;H 2.
Däremot har hydroxidjonerna för många elektroner.De migrerar mot den positiva elektroden, där de extra elektronerna avlägsnas och dras in i den elektriska kretsen.Detta lämnar syremolekyler och vatten.Denna reaktion kan uttryckas som: 4 oh --4 e - rarr;O 2 + 2h 2 o.Syremolekylerna bubblar till ytan.
Även om elektrolysen av vatten huvudsakligen har begränsats till laboratorier, har användningen av väte som ren energikälla väckt förnyat intresse.Att hitta en ren energikälla för att driva reaktionen utgör dock praktiska och miljöhänsyn.Elektrolysen av vatten är varken effektiv eller billig.
Bränslekostnader har varit ett stort hinder.Miljöpåverkan av elektrisk generation är en annan.I synnerhet måste koldioxiden som frigörs av termiska kraftverk övervägas.Dessa miljö- och tekniska svårigheter kanske inte visar sig vara oöverstigliga.Tills de övervinns förblir dock vattenhydrolys en opraktisk källa för att uppfylla samhällsbehov.