Электрохимические процессы разложение воды

Разность равновесных потенциалов электродных реакций называется обратимым напряжением разложения электролита Uo- Последнее численно равно э. д. с. электрохимической цепи, в которой протекает реакция, обратная реакции при электролизе. Например, обратимое напряжение разложения воды равно э. д. с. водороднокислородной цепи, при отборе тока от которой идет синтез воды из водорода и кислорода (см. 178). При 298 К э. д. с. этой цепи, а следовательно, и Uo равны 1,23 В. Учитывая соответствие между э. д. с. и обратимым напряжением разложения, последнее можно определить по термодинамическим данным согласно (175.9). При электролизе воды происходит выделение водорода на катоде и кислорода на аноде, причем каждый процесс сопровождается свойственным ему перенапряжением, зависящим, в первую очередь, от материала электродов [c.515]

На практике процесс электролиза воды реализуется при более высоком напряжении. Данное обстоятельство связано с тем, что, помимо затрат электроэнергии на проведение собственно электрохимического разложения воды, необходимо затрачивать электроэнергию на преодоление электрического сопротивления электролита, диафрагмы, электродов, контактов, а также дополнительного сопротивления, обусловленного концентрационной и диффузионной поляризацией, перенапряжением процессов выделения водорода и кислорода. Напряжение на ячейке для электролиза воды можно представить в виде суммы следующих составляющих (баланс напряжения) [c.23]

Постоянный электрический ток используют в электрохимических производствах как для процессов разложения веществ, так и для процессов синтеза [9], при этом необходимо соблюдение определенных условий. Например, разложение воды начинается при напряжении [c.78]

Электрохимическое выделение кислорода является неотъемлемой частью процесса разложения воды и протекает следующим образом [c.205]

Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Установленные при этом закономерности можно частично распространить и на другие электрохимические реакции, что значительно повышает теоретическую значимость работ по водородному перенапряжению. Изучение водородного перенапряжения имеет также большое практическое значение, потому что современная промышленная электрохимия является преимущественно электрохимией водных растворов, и процессы электролитического разложения воды могут накладываться на любые катодные и анодные реакции. Водородное перенапряжение составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов хлоридов. Знание природы водородного перенапряжения позволяет уменьшить его, а следовательно, снизить расход электроэнергии и улучшить экономические показатели этих процессов. В других случаях (электролитическое выделение металлов, катодное восстановление неорганических и органических веществ, эксплуатация химических источников тока) знание природы водородного перенапряжения позволяет успешно решать обратную задачу — нахождение рациональных путей его повышения. Все эти причины обусловили то, что изучение процесса катодного выделения водорода и природы водородного перенапряжения всегда находилось и находится в центре внимания электрохимиков. [c.397]

Рассчитайте теоретическое значение напряжения разложения электролита процесса хромирования [сернокислый раствор оксида хрома (VI) СгОз1, пользуясь термодинамическими функциями компонентов электрохимической реакции (не учитывать побочный процесс электролитического разложения воды). [c.201]

Вот один из самых казалось бы простых электрохимических процессов разложение воды на водород и кислород. [c.41]

Отклонение выхода по току от 100 % может быть обусловлено протеканием побочных процессов разложением воды, восстановлением или окислением примесей, участием материала электрода в электрохимической реакции и др. Поэтому следует подбирать такие условия электролиза (pH раствора, материал электрода, растворитель, фоновый электролит и т.п.), чтобы выход по току был близок к 100 %. [c.517]

Представление о том, что в растворах электролитов существуют свободные заряженные частицы — ионы, не сразу утвердилось в электрохимии. На первом этапе своего развития электрохимическая наука обходилась без этого представления. Тем не менее уже с начала XIX в. стали появляться теоретические модели, объяснявшие явление электропроводности в проводниках 2-го рода. Первая такая модель была предложена литовским ученым X. Гротгусом в 1805 г. применительно к процессу электрохимического разложения воды на водород и кислород. Представив молекулы воды в виде диполей, X. Грот-гус располагал их цепочкой между катодом и анодом электролизера фис. 2).Далее он предполагал, что при электролизе положительный конец диполя воды, обращенный к катоду, отщепляется и из него образуется [c.7]

К фотоэлектрохимическим процессам разложения воды можно отнести также и электрохимические реакции, протекающие при облучении светом электрода (металлы, неорганические и органические полупроводники), либо адсорбированных на поверхности электрода частиц. [c.338]

Нередко возникает задача электролитического получения полимерных пленок на катоде [15, 27, 62], поскольку анодное осаждение обладает рядом недостатков, например плохими электрическими характеристиками покрытий вследствие включения материала анода в растущую полимерную пленку. При осаждении на катоде полимерных покрытий из водных растворов в прикатодном пространстве происходит концентрирование гидроксильных ионов вследствие электрохимической реакции разложения воды. Чтобы полимерное вещество могло быть осаждено на катоде, оно должно удовлетворять двум требованиям растворяться в кислой или нейтральной среде и осаждаться при подщелачивании [15]. При проведении же процесса электроосаждения полимеров из неводных растворов дополнительно необходимы достаточно высокая проводимость растворителя и диссоциация полимерного вещества в нем с образованием поликатиона, а также тщательная очистка раствора от следов воды. Эти условия могут быть созданы, [c.32]

Проведение процесса электросинтеза органических соединений в водных растворах связано и с рядом осложнений. Во многих случаях электрохимическая реакция на аноде или катоде сопровождается разложением воды, что обусловливает низкий выход продукта электролиза по току. Кроме того, что особенно существенно для анодных процессов, разложение воды приводит к появлению на поверхности электрода активных частиц, например, на аноде радикалов ОН, которые могут, путем взаимодействия с исходным или конечным продуктом электросинтеза, направлять реакцию в сторону образования побочных продуктов. [c.57]

Эти процессы обратны процессам, идущим на электродах кислородно-водородного электрохимического элемента, и описывают разложение воды, которое может начаться лишь при внешнем напряжении, превышающем разность равновесных потенциалов анода и катода (обратимое напряжение разложения о). При меньшем напряжении продукты электролиза накапливаются в зоне реакции, практически устанавливается равновесие и гок не идет. [c.326]

А/дм . Более высокие плотности тока способствуют превалированию процесса разложения воды, что ведет к излишне завышенным расходам электроэнергии. Процесс рекомендуется проводить в температурном интервале 500—600° С. Принципиальная схема установки для электрохимической очистки поверхности стального литья приведена на рис. 25. Мелкие детали загружают в графитовую корзину, которую поляризуют катодно. При желании можно пользоваться реверсированным током. В процессе электрохимической очистки обычно образуются соединения, плохо растворимые в расплавленной щелочи. Они выпадают в осадок в виде шлама. Последний периодически выгружают из ванны, подвергают гидролизу с последующим получением жидкого стекла. Замена механической очистки стального литья на электрохимическую дает значительный экономический эффект. Этот способ уже применяется на ряде машиностроительных заводов. [c.138]

Для проведения процесса электрохимического разложения воды составляют электрическую цепь, включающую вольтметр, платиновые электроды и батарею, из десяти последовательно соединенных гальванических ячеек. Каждая ячейка имеет напряжение =1,5 В и внутреннее сопротивление Р — 0,4 Ом сопротивление вольтметра / а = 0,5 Ом напряжение поляризации батареи Е составляет 1,5 В. Электрический ток пропускают через электролит в течение 8 ч 56 мин 7 с. [c.238]

Электрохимическая цепь (см. рис. 1) работает как химический источник тока в ней электрический ток возникает в результате самопроизвольно протекающей реакции (Б). При помощи электрохимической цепи и внешнего источника тока можно осуществлять различные химические превращения в растворе или расплаве электролита. Такая электрохимическая цепь работает как электролизер. Простейший пример электролиза — разложение воды на кислород и водород. И работа химических источников тока, и процессы электролиза имеют большое практическое значение. Теоретическая электрохимия на основе законов, которым подчиняется поведение электрохимических цепей, позволяет сделать рациональный выбор системы и установить наиболее оптимальные режимы работы источника тока или электролизера. Кроме того, электрохимия имеет фундаментальное общетеоретическое значение, поскольку рассматривает закономерности перехода электрона при протекании химических и электрохимических реакций. [c.6]

Представление о том, что в растворах электролитов существуют свободные заряженные частицы — ионы, не сразу утвердилось в электрохимии. На первом этапе своего развития электрохимическая наука обходилась без этого представления. Тем не менее уже с начала XIX в. стали появляться теоретические модели, объяснявшие явление электропроводности в проводниках 2-го рода. Первая такая модель была предложена литовским ученым Т. Гротгусом в 1805 г. применительно к процессу электрохимического разложения воды на водород и кислород. Представив молекулы воды в виде диполей, Т. Гротгус располагал их цепочкой между катодом и анодом электролизера (рис. 1.1). Далее он предполагал, что при электролизе положительный конец диполя воды, обращенный к катоду, отщепляется и из него образуется водород. Аналогичным образом происходит отщепление отрицательного конца диполя, обращенного к аноду, с образованием кислорода. После этого происходит перегруппировка положительных и отрицательных концов диполей в пени, как это показано пунктиром на рис. 1.1. Получающаяся при этом новая цепь диполей, оказывается ориентированной против внешнего электрического поля, а потому диполи переориентируются. После пополнения числа диполей за счет молекул воды из объема раствора, не заключенного между электродами, восстанавливается первоначаль- [c.9]

Амальгама натрия, вытекающая из электролизера, поступает в специальный аппарат-разлагатель, где приводится в соприкосновение с чистой водой. В контакте с водой амальгама натрия самопроизвольно разлагается. Натрий из амальгамы переходит в виде ионов в раствор, а водород выделяется в атмосферу. Процесс разложения амальгамы водой можно представить себе как электрохимический процесс с анодной реакцией [c.403]

Рассчитайте количество теплоты, выделяющееся за 30 мин зарядного процесса в ваннах а) совместного формирования отрицательных и положительных электродов свинцовых аккумуляторов при напряжении на ванну 2,45 В б) отдельного (Армирования положительных пластин (с холостыми электродами) при 2,65 В. Выход по току для основной электрохимической реакции в обеих ваннах 95 % (5 % затрачивается на разложение воды). Сила тока на ванну 200 А. Основные электрохимические реакции [c.74]

Рассчитайте изменение напряжения электрохимического разложения воды при 80° С, если давление газов при процессе (без учета парциального давления паров воды) повысить с 1013 гПа до 1,013 мПа. [c.107]

Высокая обратимость процесса получения энергии путем рекомбинации Но и О2, что означает также высоки к. п. д. противоположного эффекта, т. е. электрохимического разложения воды [2]. [c.87]

Если электрод обратим, то это значит, что он одинаково экономично работает как в процессе электрохимического генерирования тока, так и в обратном ему процессе — электролизе (см. фиг. 62). Из фиг. 25 видно как велик технико-эко-номический прогресс для процесса электролиза воды. Перенапряжение для плоского КЧ-катода при температуре 28°С и плотности тока разложения 100 ма/см составляет 520 мв. Для лучших имеющихся в настоящее время в продаже никелевых аккумуляторных пластин перенапряжение снижено до 390 мв, тогда как для М1-ДСК-электрода оно составляет всего лишь 80 мв. Естественно, что в электроде, предназначенном только для электролиза, не требуется никакой развитой удорожающей электрод системы пор. Это обстоятельство привело к созданию так называемого экономичного электрода [15], который вьшолняется из дешевого носителя, например Никелевой сетки, на который путем горячего прессования наносится тонкий слой М[-ДСК-материала. В соответствии с [c.95]

Под электрохимическим аккумулированием энергии понимают, например, накопление водорода и кислорода (с раздельным хранением), получаемых в процессе электрохимического разложения воды, и последующее получение электроэнергии путем взаимодействия этих газов в топливном элементе [21]. [c.310]

Для насосного аккумулятора необходимо предвидеть, кроме географических условий, также наличие соответствующего количества воды. Если высота падения воды равна 100 м, то для обеспечения I кет ч электроэнергии необходимо 4 воды. По сравнению с этим для электрохимического аккумулирования с разложением воды необходимо лишь около 0,0004 воды на 1 кет ч, или 0,5 н. водорода и 0,25 н. кислорода (на I кет-ч) при полной обратимости процесса и = 1,23 е соответствующие значения были бы равны 0,00027 м /кет-ч, 0,34 н. водорода и 0,17 н. кислорода. [c.315]

Минимальное напряжение на электродах, при котором может протекать стационарный процесс (i = onst > 0), назьшается напряжением разложения электролита. Напряжение разложения характеризует общую поляризацию при электролизе и равно сумме ЭДС соответствующего элемента и перенапряжения электродных реакций. Например, теоретически (при i = 0) величина напряжения разложения воды равна равновесной ЭДС элемента, в котором идет электрохимический синтез воды и, как отмечалось в I этой главы, близка к 1,23 В. В этом элементе электроды платиновые. Перенапряжение выделения водорода на платине практически отсутствует, а для выделения кислорода на платине т) = 0,45 В. Поэтому напряжение разложения воды прн i О больше или равно 1,68 В. [c.303]

ДЯж—энтальпия процесса разложения воды ДО — свободная энергия разложения жидкой воды при низшей температуре Гн). Имея в виду ограничения, связанные с высшей (прямое термическое разложение водяного пара) и ниашей температурой разложения воды (уравнение Нернста для напряжения разложения при электрохимическом разложении воды), а также неиз- [c.354]

Электрохимические процессы очень часто приводят к образованию новых фаз. Так, при электролизе растворов щелочей у границы электрод — электролит образуется новая газообразная фаза (водород и кислород), возникшая в результате разложения жидкой фазы — воды, а электролиз растворов хлоридов приводит к выделению газообразных водорода и хлора. При электролизе растворов солей металлов на катоде идут процессы образования новых жидких (ртуть, галлий) или твердь[х (медь, цинк, свинец, никель и т. д.) металлических фаз. Во время заряда кислотного аккуму- [ятора твердый сульфат свинца па (одном из электродов превращается в металлический свинец, а па другом — в диоксид свинца. Число этих примеров можно было бы начительно увеличить, но и этого достаточно, чтобы понять, насколько часто следует считаться с воз-никиовением новых фаз в ходе электрохимических процессов. [c.332]

Прежде всего необходимо отметить, что электрохимическим путем можно проводить и такие реакции, которые химическим путем при обычной температуре не идут. Самопроизвольные реакции всегда сопровождаются уменьщением свободной энергии электрохимическим же путем можно проводить реакции, со.провождающиеся увеличением свободной энергии. Например, реакция разложения воды при обычной температуре не идет, но процесс соединения водорода с кислородом в присутствии катализатора протекает легко. Электрохимическим же путем (элек-гролизом) вода легко разлагается уже при обычной температуре. [c.606]

Пусть в анодном пространстве электрохимической ячейки с платиновыми электродами находится водный раствор хлорида калия. Известно, что при электролизе такого раствора потенциалы электродов сдвигаются до значений потенциалов разложения воды (электродноактивное вещество, находящееся в больнюй концентрации), а хлор и калий не выделяются, поскольку для этого нужны более высокие значения потенциалов. Соответствующие анодные и катодные процессы можно выразить следующими реакциями [c.257]

Электрохимические (кулоно-, кондукто-, потенциометрические, полярографические) методы могут быть успешно применены для определения содержания воды. Наиболее распространены кулонометрические и меньше кондуктометрические. Кулонометрические методы основаны на способности чувствительного к воде реагента образовываться на электроде ячейки, а также на измерении продуктов реакции при электролизе. В этом случае массу воды определяют по количеству тока, пошедшего на электрохимические процессы в соответствии с законом Фарадея. Реально применяют метод кулонометрии, основанный на взаимодействии воды с тонкой пленкой пятиокиси фосфора. Механизм процесса заключается в электрохимическом разложении образовавшейся метафосфорной кислоты. При электролизе опять образуется исходная пятиокись фосфора, поэтому химический и электрохимический процессы протекают совместно и воду можно определять непрерывно с высокой разрешающей способностью и чувствительностью (до 0,001 %). Основным недостатком метода является необходимость применения для экстракции воды предварительно осущенного инертного газа. [c.305]

Величины перенапряжения газов п особенно перенапряжение водорода приходится учитывать в теоретических расчетах и при проведении электролиза в водных кислых средах. В большинстве случаев высокие величины перенапряжения нежелательны (наиример, при электролитическом получении металлов, водорода), так как вызывают повышенный расход электроэнергии. Иногда повышенное перенапряжение оказывается полезным, поскольку оно препятствует протеканию нежелательных побочных процессов и создает благоприятт е условия для проведения других, практически цешилх электрохимических процессов. Так, например, благодаря высокому перенапряжению водорода на олове, свинце и цинке возможно выделение этих металлов из водных растворов соответствующих солей при помощи электролиза. Только благодаря высокому перенапряжению водорода на свинце возможна зарядка кислотных аккумуляторов (гл. VI, 86). Иначе на катоде выделялся бы водород и весь ток заряда расходовался бы на разложение воды. [c.322]

Третье издание (2-е изд. вышло в 19 5 г.) переработано с учетом со-1реиенного состояиня электрохимической промышленности. Описаны перспективные источники тока, мембранная технология и новые процессы синтеза органических веществ и электролитического разложения воды. Учтены достижения в технологии гальванотехники , гидрометаллургии, электролиза расплавов и синтеза неорганических веществ. [c.2]

Применение твердого полимерного электролита, содержащего перфторуглеродный полимер с ионоактивными сульфо-группами, для проведения электрохимического разложения воды позволяет снизить температуру процесса до 150 °С и плотности тока до 20 кА/м при напряжении 1,6—1,75 В. [c.140]

На рис. П-2 приведены различные варианты конструкций металлических электродов, применяемых в электролизерах для разложения воды, как ДЮНО-, так и биполярного типа. Аналогичные фордщ металлических электродов дюжно применять и в ряде других электрохимических процессов, а также при изготовлении составных электродов с активным слоем на титановой основе. [c.44]

Разложение амальгамы надо рассматривать как электрохимический процесс, при котором на аиоде происходит ионизация натрия Na = Na + е , а на катоде — разряд молеку.т воды с выделением газообразного водорода HjO + е" = ОН" -f /оН,. Процесс ионизации натрия проходит без перенапряжения, н скорость его мо/кет ограничиваться то.тько подводом щелочного металла к аподноработа-ющей поверхности амальгамы. Процесс выделения водорода на ртути и амальгаме щелочного металла протекает с высоким перенапряжением. Поэтому скорость разложения амальгамы натрия чистой водой очень низкая [70—76]. Чтобы ускорить процесс разложения щелочных амальгам, необходимо снизить перенапряжение выде.ления водорода в этом процессе. Это достигается обычно при [c.245]