Электролиз воды электрохимический ряд напряжений

ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ РЯД НАПРЯЖЕНИЙ [c.49]

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]

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]

Теоретическое напряжение разложения, рассчитанное для реакции (б), меньще, чем для прямого электролиза воды оно составляет 0,17 В, тогда как при прямом электролизе воды ит(25°)= 1,23 В. Расчетные затраты для комбинированной установки меньще, чем при электролизе воды. Суммарный КПД процесса должен составить 35—37%. В качестве источника энергии для комбинированной системы может быть использован ядерный газовый реактор, снабжающий отбросной теплотой термохимическую ступень процесса и электроэнергией — электрохимическую. [c.83]

Рассчитайте количество джоулевой теплоты, выделяющейся за 1 ч в биполярном хлорном электролизере для электролиза соляной кислоты нагрузкой 1000 А, состоящего из 50 последовательных ячеек. Напряжение на ванне 115 В, выход по току 90 %. При расчете предполагать,что снижение выхода по току полностью обусловлено внутренними утечками тока и взаимодействием анодных и катодных продуктов. Электролизом воды и теплотой от сгорания анодов пренебречь. Расчет теплового эффекта электрохимической реакции провести через термодинамические функции ее отдельных компонентов. [c.135]

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]

Обсуждается также ряд других вариантов этого цикла [24]. Термодинамическое значение потенциала для электрохимической стадии составляет 0,17 В по сравнению с 1,23 В для электролиза воды. Расчеты показывают, что при напряжении на электролизе 0,6 В может быть реализован 45%-ный термический коэффициент эффективности по производству водорода. Достижение технологически приемлемых показателей во многом будет зависеть от создания активных, дешевых и стабильных электрокатализаторов. [c.10]

Как и в других электрохимических процессах, затраты электрической энергии при электролизе воды велики и часто определяют экономику этого процесса. Поэтому вопросам расхода энергии на электролиз и снижению величины напряжения на электролитической ячейке всегда уделяется большое внимание. [c.36]

Известны и гибридные процессы, сочетающие фотоэлектрохимическую и обычную электрохимическую стадии. В первом процессе участвует фотоанод из ТЮг и металлический катод. На ТЮг происходит окисление воды, а на металле — восстановление Ре + до Ре +. Продукт восстановления вступает в электрохимическую реакцию, где он вновь окисляется до Ре + обычным электрохимическим методом. Вторая электрохимическая стадия — восстановление воды с выделением водорода, причем в этом случае требуется меньшее напряжение, чем при обычном электролизе. Использование гибридных процессов может оказаться экономически оправданным дополнением к электролизу воды [522]. [c.340]

Использование электрохимических стадий в процессе термохимического разложения воды уменьшает общее число стадий в термохимическом цикле, упрощает технологию процесса, снижает рабочую температуру цикла, требует значительно меньшего напряжения и сопряжена с меньшими потерями энергии, чем прямой электролиз воды. Кроме того, такой комбинированный цикл делает доступными для практического использования ряд реакций, проведение которых обычными термохимическими путями затруднено или просто неосуществимо. [c.412]

Изучение водородного перенапряжения позволяет выяснить механизм этой реакции и представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Закономерности, установленные при изучении перенапряжения водорода, можно частично распространить и на другие случаи электрохимической кинетики, 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. Величина водородного перенапряжения составляет значительную долю напряжения на ваннах по электролизу воды и растворов [c.350]

Первоначально. цля питания электролизеров постоянным током применялись генераторы на невысокое напряжение (до 250—275 в). По мере развития техники преобразования переменного тока в постоянный и усовершенствования конструкций электролизеров напряжение постоянного тока, подаваемого на питание серий электролизеров, повышалось. При использовании ртутных выпрямительных агрегатов для питания постоянным током цехов электролиза растворов щелочных хлоридов применялось напряжение до 825—850 в. В близких отраслях электрохимической промышленности известны случаи применения и более высокого напряжения. Так, в процессе электролиза воды для получения водорода и кислорода в течение нескольких десятков лет успешно применяется постоянный ток напряжением 1500 в. [c.244]

Растворение в воде электролитов (щелочей, кислот, оснований) - веществ, сообщающих раствору способность проводить электрический ток, позволяет осуществить электрохимическое разложение (электролиз) воды. Электролиты должны иметь высокую электропроводность чтобы снизить потери напряжения на преодоление их омического сопротивления, и состав ионов, обеспечивающий выделение на катоде только водорода, а на аноде - кислорода. [c.41]

Источником энергии для комбинированной установки может служить атомный газовый реактор, снабжающий отбросной теплотой термохимическую стадию и электроэнергией электрохимическую стадию. Теоретическое напряжение требуемое для реакции (б), при 25°С меньше, чем для пря.мого электролиза воды, и составляет 0,17 В (для электролиза воды От(25°о = 1,23 В). Расчетные затраты для комбинированной установки меньше, чем для электролиза воды. Суммарный КПД процесса должен составить около 35—37%. По мнению специалистов комбинирование термохимических и электрохимических стадий — наиболее перспективное направление крупномасштабного производства водорода из воды. [c.233]

Одна из них — невозможность создания импульса с достаточно высоким напряжением, способного пробиться по жидкостному проводнику — трубе с протоплазмой. Дело не в технической неосуществимости высоковольтного разряда — биофизические батареи электрических рыб показывают, что в принципе это возможно. Разности электрических потенциалов, превышающие 0,4 в, уже не годятся из-за электрохимических эффектов — электрохимического восстановления кислорода и других веществ, а затем при несколько большей разности потенциалов и из-за электролиза воды. [c.206]

Электрохимическая кинетика — это область гетерогенной кинетики, в которой изучают скорости межфазных реакций между заряженными частицами. Электрохимические реакции идут под действием поляризующего источника тока, поставляющего электроны к одному из электродов (катоду) и отводящего от другого электрода (анода). Происходящие при этом реакции восстановления или окисления приводят к разложению растворенного электролита или растворителя (воды). Это явление, называемое электролизом, подчиняется законам Фарадея. Скоростью электрохимической реакции можно управлять с помощью делителя напряжения (см. рис. ХП.5 и XXV. 2). [c.291]

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]

В любом кулонометрическом определении необходимо создать такие условия электролиза, чтобы ток расходовался только на основную электрохимическую реакцию, т. е. чтобы полностью были исключены побочные процессы, протекающие с затратой электричества. В этом состоит одно из главных отличий кулонометрического анализа от обычного электровесового. Следует строго регулировать внешнее напряжение, которое должно обеспечивать электролиз анализируемого вещества и в то же время быть недостаточным для возникновения побочных электрохимических реакций. Необходимо также полностью избегать электрохимического разложения воды. [c.269]

В неводных растворах, применяемых в реакциях электрохимической аддитивной димеризации, необходимо контролировать содержание воды. Повышение содержания воды вызывает довольно существенное снижение выходов по веществу и по току. В то же время применять полностью безводные растворы нецелесообразно, поскольку они обладают низкой электропроводностью, что связано с высокими напряжениями и значительным расходом электроэнергии на электролиз. Обычно достаточное количество воды образуется в процессе приготовления раствора электролита при нейтрализации свободной кислоты щелочью. [c.326]

При электролизе жидкого фтористого водорода без добавок фторидов вследствие падения концентрации исходного вещества по мере его выработки может повышаться напряжение. Для предотвращения этого рекомендуется периодически вводить фторируемое соединение в электролит [13]. Фтористый водород до введения фторируемого вещества целесообразно подвергнуть предварительному электролизу с целью обезвоживания [15—17, 28], Окончание этой операции фиксируется по возрастанию напряжения, например, с 5 до 7 В при постоянной силе тока, либо по падению силы тока, например, с 50 до 5—7 А [29]. Однако не всегда необходимо проводить полное обезвоживание электролита. Иногда при введении воды в безводный фтористый водород наблюдается аномальное явление повышения выхода продукта. Так, при электрохимическом фторировании урацила введение в электролит до 5% воды способствует [c.338]

Определение свинца в лимонной и винной кислотах. Растворяют 4 г анализируемой кислоты в воде и доводят объем раствора до 20 мл. Переносят его в электролизер, добавляют 0,2 мл раствора ртути, содержащего 1 мг в 1 мл, и вытесняют кислород током инертного газа. Проводят электролиз перемешиваемого раствора в течение 5 мин при потенциале —1,2 в. Прекращают перемешивание, уменьшают напряжение до —0,8 в и через 15—20 сек регистрируют поляризационную кривую в интервале потенциалов (—0,8) — (0,0) в. Измеряют максимальный ток электрохимического растворения свинца при потенциале приблизительно —0,5 в. [c.57]

Электрохимическим методом — путем электролиза водных растворов хлоридов натрия или калия—в настоящее время производится более 99% хлора, вырабатываемого во всем мире. Соли щелочных металлов легко растворимы в воде, растворы их хорошо проводят электрический ток, что дает возможность пропускать через небольшие объемы растворов большие количества электричества при невысоком напряжении. [c.325]

После заливки ртути налаживают ее циркуляцию так, чтобы поток ртути равномерно протекал по дну, полностью покрывая его. Для этого с помощью подкладок под опоры выравнивают дно электролизера. Если при налаживании циркуляции ртути окажется, что из-за повреждений или другой причины часть ртути вытекает наружу, то под неисправное место подставляют противень и незамедлительно устраняют течь, а если это сделать не удается, прекращают циркуляцию ртути. В ваннах со стальным дном, имеющим уКлон более 5 мм/м, не всегда ртуть полностью покрывает дно. В этих случаях стальное ведерко заполняют амальгамой из работающих ванн, а затем выливают амальгаму, на непокрытое ртутью дно ванны. Амальгамирование дна удобно проводить электрохимическим путем Для этого добавляют к воде в электролизере некоторое количество щелочи или соды и опускают в раствор переносной анод, представляющий собою графитовый стержень с токоподводом к нему или никелевую пластину с токоподводящим стержнем. Анод перемещают по прорези рамки, которая находится на борту ванны. Для амальгамирования стального дна ванны рамку амальгаматора кладут на борта ванны у вводного щелочного кармана так, чтобы поверхность электрода находилась на расстоянии 4—5 мм от циркулирующего ртутного катода. Анод присоединяют к положительному полюсу выпрямителя, например ВСГ-ЗА, а стальное днище ванны — к отрицательному полюсу. Электролиз раствора производят при напряжении 6—12 в ж силе тока 50—200 а, передвигая анод поперек ванны. Амальгама, образующаяся в процессе электролиза, равномерно покрывает стальное дно-ванны. Если на дне ванны остаются непокрытые места, анод перемещают к непокрытому участку и амальгамируют его. [c.195]

Величины перенапряжения газов и особенно перенапряжение водорода приходится учитывать в теоретических расчетах и при проведении электролиза в водных кислых средах. В большинстве случаев высокие величины перенапряжения нежелательны (например, 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 благоприятные условия для проведения других, практически ценных электрохимических процессов. Так, например, благодаря высокому перенапряжению водорода на олове, свинце и цинке возможно выделение из водных растворов при помощи электролиза этих металлов, стоящих в ряду напряжений до водорода. Только в связи с высоким перенапряжением водорода на свинце возможна зарядка кислотных аккумуляторов (гл. УП, 89). Иначе на катоде выделялся бы водород и весь ток заряда расходовался бы на разложение воды. [c.280]

Попробуем теперь практически разложить воду на кислород и водород с достаточной скоростью, например 7 см в минуту, используя в качестве электродов платиновый анод и ртутный катод поверхностью 1 каждый. В этом случае па электроды вместо теоретических 1,23 в пришлось бы наложить напряжение 3,5 в. Иначе говоря, только 35% электрическо энергии оказалось бы полезно затраченной на электролиз воды, а остальные 65% были бы израсходованы на нагревание электролитической ванны, т. е. пропали бы даром. Вспоминая громадные размеры электрохимических производств, мы приходим к выводу, что без знания законов электрохимической кинетики, количество расходуемой на ненужное нагревание электрической энергии было бы поистине чудовищным. Увеличивая скорость электродного процесса, мы тем самым резко повышаем коэффициент полезного действия (кпд) электрохимического производства. В нашем случае это относится к электролизу воды, но в такой же мере это может быть отнесено и к электрометаллургии и к электрохимическому синтезу. [c.42]

Представляет интерес сопост,авление различных методов интенсификации электрохимических процессов с точки зрения снижения напряжения и расхода электроэнергии. Это сопоставление может быть сделано на примере электрохимического получения водорода. На рис. УП.44 приведена зависимость напряжения на электролизере от плотности тока для различных электрохимических методов получения водорода [278]. Как следует из данного рисунка, деполяризация анодного процесса диоксидом серы (кривая 3) позволяет достигнуть более существенного снижения напряжения по сравнению с электролизом раствора КОН при 100 °С и атмосферном давлении (кривая 1) и по сравнению с электролизом воды с использованием твердого полимерного электролита (кривая 2). [c.240]

Глава I. Электролиз волы—21—47. 4. Процессы на электродах—22. 5. Напряжение на электролизере — 25. 6. Тепловой режим электролизера — 31. 7. Типы электролизеров — 32. . 8. Разделение газов и пнтамие водой — 34. 9. Описание некоторых электролизеров и их показатели — 36. 10. Электролиз воды под давлением — 42. 11. Получение тяжелой воды — 44. 12. Электрохимическое обессоливание воды — 46. 13. Электрохимическое серебрение или катионирование и меднение воды — 47. [c.539]

Колачество получаемых продуктов при электролизе воды определяется количеством пропускаемого тока. Согласно закону Фарадея, для разложения I моль вещества необходимо затратить 96500 кулонов (А с) электрической энергии. Следовательно, для разложения I моль всош необходимо затратить 2x96500 А с = 53,6 Агч электричества. Теоретическое напряжение, при котором возможно электрохимическое разложение оды на водород и кислород, можно определить исходя из максимальной работы реакции Н2О = + О.5О2 + GL Дж. На I моль воды при 298 К расходуется 285745 Дж, т.е. [c.42]

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]

Медицинский препарат —железо восстановленное в настоящее время получают путем электрохимического восстановления водного раствора сульфата закисного железа в присутствии хлорида аммония при температуре 20—40 °С и напряжении 1,8—2,5 В. Электролиз раствора ведется при строго определенном значении pH (pH 3—4), что регулируется добавлением серной кислоты. Железо, выделенное на катоде, снимают, про-1лывают водой до отрицательной реакции на сульфаты и хлориды и высушивают при 50 С. Затем его измельчают и просеивают. Полученный таким способом препарат содержит 99% железа. [c.140]

ЭЛЕКТРОГРАВИМЕТРИЯ, электрохимический метод анализа, основанный на определении увеличения массы рабочего электрода вследствие выделения на нем определяемого компонента при электролизе. Обычно использ. твердые (платиновые) рабочие электроды, на к-рых выделяются металлы или их оксиды. Электролиз можно осуществлять при пост, напряжении V, налагаемом на рабочий и вспомогат. электроды, при пост, токе U либо при контролируемом потенциале Е рабочего электрода. В зависимости от задаваемого V или 1, на рабочем электроде могут выделяться, кроме определяемого, и др. металлы или их оксиды. Выделевие определяемого в-ва при I, = onst в отсутствии др. разряжаемых ионов всегда сопровождается разрядом в ОН или электрохим. превращением молекул воды, что вызывает соотв. подщелачиванне прикатодного или подкисление прианодного слоев р-ра. Выделение газов на электродах не является помехой, т. к. Э. не предполагает 100%-ного выхода по току определяемого в-ва (сравни с кулонометрией). Селективность выделения достигается связыванием мешающих катионов в прочные комплексные соед., к-рые разряжаются при более отрицат. , чем определяемое в-во. Для предотвращения выделения На и Ог, а также СЬ, окисляющего платину при электролизе хлорид-ных р-ров, вводят электрохимически активные в-ва, напр, гидроксиламин, гидразин, персульфат аммония, к-рые электрохимически превращаются раньше, чем выделяются указанные газообразные продукты. Для ускорения электролиза р-р интенсивно перемешивают, иногда нагревают. Плотность тока уменьшают, применяя рабочие электроды с большой пов-стью при этом сокращается время электролиза, осадки получаются мелкокристаллическими, хорошо удерживаются на электроде и практически свободны от примесей, что удобно для их промывания и взвешивания. Момент завершения электролиза обычно устанавливают специфич. качеств, р-цией на определяемый ион. [c.696]

Глубокое обескремнивание и одновременное обезжелезивание воды достигается при ее электролизе с алюминие1ыми электродами. Расчетные параметры электролиза время пребывания воды в электролизере 10—15, при глубоком обескремнивании— 30 мин расстояние между электродами 5 мм плотность тока на электродах 0,075—0,1 А/дм полярность электродов меняется через 10—15 мин электроды могут включаться биполярно при напряжении на каждую ячейку 3—4 В. Расход электроэнергии при электрохимическом обескремнивании воды не превышает 3 кВт ч/м [c.955]

Определение хрома в молибдате аммония. Анализируемый препарат прокаливают 4 ч в открытой муфельной печи при 600 °С. Растворяют 1 г прокаленного вещества в 10 мл 10%-ного раствора щелочи, добавляют 2—3 капли перекиси водорода, перемешивают и кипятят 10 мин. Нейтрализуют рчствор азотной кислотой до pH = 8, доводят объем раствора водой до 5 мл, переносят в электролизер и удаляют кислород током инертного газа. Проводят электролиз перемешиваемого раствора в течение 15 мин при потенциале —I в. При этом хром концентрируется на электроде в виде Сг(ОН)з. Уменьшают напряжение, подаваемое на ячейку, до О в и регистрируют анодную дифференциальную поляризационную кривую электрохимического окисления гидроокиси хрома при потенциалах от О до +0,7 в. Измеряют величину максимума производной анодного тока по времени. Концентрацию хрома находят по калибровочному графику. [c.94]

Исследованиями наводороживания и коррозии титана применительно к работе титановых катодов для электролиза морской воды занимались Томашов Н. Д. с сотр. [488 489]. Установлено, что при катодной поляризации титана в морской воде (или в 0,5 н. Na l) происходит электрохимическое образование гидрида, состав которого близок к TiH2. Этот гидридный слой механически непрочен и подвергается хрупкому разрушению под действием высоких внутренних напряжений, возникающих вследствие большой разницы в удельных объемах гидрида и титана. Устойчивость титана к коррозии при катодной поляризации в 0,5 н. Na l возрастает по мере уменьшения размера зерен и повышения совершенства структуры металла, устранения структуры мартенситного типа, уменьшения разнозернисто-сти и числа двойников, следов текстуры. [c.190]