Электролиз воды, катодный процесс

Катодный и анодный выходы по току равны 60 % (40 % электричества расходуется на электролиз воды). Температура процесса 70° С. Рабочее время ванны за 1 ч равно 56 мин. Тепловое напряжение разложения воды при 343 К 1,474 В. [c.229]

Присутствие в электролите даже следов таких вешеств, которые могут участвовать в электродных процессах или взаимодействовать с водородом или же с кислородом, растворенными в электролите, приводит к увеличению остаточного тока. Так, растворенный в электролите кислород может участвовать в катодном процессе с образованием воды или перекиси водорода. Если количество веществ, которые могут реагировать с водородом и кислородом, восстанавливаться на катоде или окисляться на аноде при прохождении тока через электролит, значительно, то остаточный ток достигает заметной величины. В этом случае параллельно с электролизом воды протекают процессы электроокисления или электровосстановления с большим или меньшим выходом по току. Когда напряжение на ячейке достигает величины напряжения разложения, происходит перегиб кривой (см. рис. II-1) и далее ток возрастает почти линейно по мере повышения напряжения. [c.37]

Рассмотрим подробнее вопрос о потенциале разложения растворов, электролиз которых сопровождается разложением воды. Катодный процесс в этом случае протекает по схеме 4Н 2Нз. Равновесный потенциал катода будет рав- [c.134]

Катодный и анодный выходы по току равны 60% (40% электричества расходуется на электролиз воды). Температура процесса 70° С. Рабочее время ванны за 1 ч равно [c.223]

Рассмотрим более подробно разложение растворов, электролиз которых сопровождается разложением воды катодный процесс (НаО—анодный процесс (НаО—4e->-02-f4H+) [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]

В технологии электрохимических производств перенапряжение может оказаться как полезным, так и нежелательным. Например, при электролизе воды (растворов щелочи) для получения водорода катодное перенапряжение приводит к бесполезной затрате электрической работы. Если же цель технологического процесса — выделение металла, но одновременно в качестве побочного процесса может идти выделение водорода, то большое перенапряжение водорода полезно, так как оно, затрудняя выделение водорода, снижает бесполезный расход энергии на этот побочный процесс. Например, при электролизе щелочных растворов комплексных солей цинка на катоде должны разряжаться ионы водорода, а не цинка, так как равновесный потенциал водородного электрода менее отрицателен, чем цинкового. Но ионы гидроксония разряжаются на цинке с большим перенапряжением, т. е. при потенциале, гораздо более отрицательном, чем потенциал цинка. Поэтому из раствора при электролизе выделяется цинк. [c.297]

Процесс хромирования отличается весьма низким катодным выходом по току. Основная часть электрической энергии, как это уже отмечалось, расходуется на побочные процессы — электролиз воды и восстановление Сг + до Сг + на катоде и окисление Сг до Сг на аноде. Если же учесть еще небольшой электрохимический эквивалент для Сг +, то расчеты показывают, что скорость осаждения хрома в десятки раз меньше скорости осаждения других металлов. [c.194]

При падении напряжения на электродах до 1,8 в аккумулятор считается разряженным. При зарядке аккумулятора полярность электродов остается той же, что и при разрядке, а реакции протекают в обратном направлении. Благодаря большому перенапряжению водорода на свинце катодный процесс сводится к восстановлению катионов свинца и только после окончания его выделяется водород (гл. IV, 8). Одновременно на аноде образуется кислород. Начавшийся электролиз воды сопровождается резким повышением напряжения на зажимах (до 2,5—2,7 в) и свидетельствует об окончании зарядки аккумулятора. [c.221]

При электролизе водных растворов с инертными электродами наряду с катионами и анионами в электрохимических реакциях могут участвовать молекулы воды. Чтобы определить, какие частицы участвуют в катодном процессе, надо знать значения потенциалов электродов, которым соответствуют ионы, находящиеся в растворе. Удобно воспользоваться рядом стандартных электродных потенциалов (см. приложение 4). Возможны такие случаи. [c.79]

В том случае, когда катодный процесс используется для выделения водорода, как например, при электролизе воды, получении хлора и хлорсодержащих окислителей, целесообразно применять катоды с низким перенапряжением водорода. В этом случае максимально снижается расход электроэнергии в процессе электролиза, поскольку перенапряжение водорода является составной частью напряжения на электролизере. Однако перенапряжение выделения водорода имеет наиболее низкое значение на благородных металлах, поэтому в техническом электролизе обычно используют катоды из стали. Имеются многочисленные предложения о снижении перенапряжения водорода на стали путем осаждения на ней микроколичеств благородных металлов, введением солей этих металлов в католит. Однако эффект от введения добавок непродолжителен и не нашел применения в практике. [c.16]

Основой для кулонометрического титрования кислоты является электролиз воды. Платиновые анод и катод должны быть изолированы друг от друга соляным мостиком и пробу следует титровать в катодной камере. Если используют анод из металла, растворяющегося в процессе электролиза, то оба электрода можно поместить в одном и том же стакане. [c.144]

В ряде технологических процессов опасным является не только снижение или полное исчезновение вакуума, но и его превышение, например процессах электролиза воды, растворов солей, т. е. в процессах, сопровождаемых образованием горючих газов (водорода) и газов-окислителей (кислорода, хлора). Опасность в этом случае обусловлена тем, что при нарушении регламентированного соотношения (разности) остаточных давлений в катодной и анодной частях электролизеров горючий газ проникает в газовый объем окислителя или окислитель проникает в горячие газы, что может привести к образованию взрывоопасной газовой смесит в электролизерах и последующей аппаратуре. Наиболее часто происходит проникновение водорода в хлор вследствие превыщения вакуума в анодном (хлорном) пространстве. [c.273]

При электролизе воды на катоде выделяется водород, на аноде — кислород. В зависимости от условий ведения катодного процесса возможны два механизма его протекания. В кислых растворах с высоким содержанием ионов водорода его выделение происходит за счет разряда ионов Н+ с образованием атомарного водорода, который адсорбируется на поверхности катода, что может быть описано выражением [c.33]

Изменение концентрации различных ионов в анолите и католите в ходе процесса электролиза воды может быть использовано для очистки щелочи от загрязняющих ее анионов. Если несколько электролитических ячеек соединить таким образом, чтобы электролит циркулировал через катодное пространство каждой предыдущей ячейки и анодное пространство каждой последующей ячейки, то в катодном пространстве крайней ячейки повысится концентрация щелочи и понизится содержание СГ, СОГ, 50Г и других загрязняющих анионов. При этом в анодном пространстве крайней ячейки накапливаются примеси и снижается концентрация щелочи. [c.35]

С электролизом воды связано и производство тяжелой воды. При катодной поляризации относительная скорость разряда и выделения дейтерия меньше, чем обычного изотопа водорода. Поэтому в ходе электролиза раствор обогащается молекулами тяжелой воды, содержащими дейтерий. Путем многократного повторения этого процесса получают воду с содержанием [c.310]

В случае разделения в системе Н-О с использованием электролиза с ТПЭ, а = 6-9 при энергозатратах 3,8-4,3 кВт ч на 1 нм водорода, что превосходит параметры зарубежных водно-щелочных электролизёров. В работе [3] было проведено исследование процесса разделения изотопов водорода в системе протий — дейтерий при электролизе воды в ячейке с ТПЭ. При проведении электролиза в электрохимической ячейке с ТПЭ вода может подводиться как в анодное, так и в катодное пространство. С точки зрения энергетики более выгоден вариант с анодной подачей воды. При этом на поверхности анодного электрокатализатора происходит разложение молекул воды. Образующийся при этом кислород в газообразном состоянии выделяется в анодное пространство, а гидратированные ионы водорода переносятся через мембрану из ТПЭ [c.285]

Проникновение опасных количеств кислорода в водород или газовую смесь, его содержащую. Это может иметь место, в частности а) на установках получения водорода методом электролиза воды при нарушениях режима давления в катодном и анодном пространствах электролизного агрегата б) в процессах получения водяного газа из газообразного, жидкого или твердого топлива с применением в качестве окислителя кислорода, когда в водяной газ попадает по тем или иным причинам ненрореагировавший кислород в) при пуске агрегатов по производству или очистке водорода без предварительного и полного вытеснения из них воздуха. [c.418]

Электролитическое разложение воды. Этим методом получают наиболее свободный от примесей водород. Из-за того, что чистая вода практически не проводит электрического тока, электролизу подвергают водные растворы таких электролитов, в которых катодным процессом является разряд иона Н . Наиболее чистый водород получается при электролизе растворов КОН. На аноде образуется Ог- Таким водородом гидрируют растительные жидкие жиры, идущие на производство маргарина и на другие промышленные цели. [c.209]

В ряде случаев с целью контроля процесса электролиза необходимо установить количество и состав электролизных газов. По количеству водорода, поглощаемого в реакции катодного восстановления, или кислорода, потребляемого в процессе окисления, можно судить о степени участия исходного вещества в электрохимической реакции. Для этой цели электролизер, в котором изучается реакция получения химического вещества, включается в электрическую схему последовательно с газовым кулонометром. В этом кулонометре происходит электролиз воды с образованием водорода и кислорода всегда в определенном соотношении (2 1). [c.170]

Ранее считали, что при электролизе щелочного электролита катодное выделение водорода есть вторичный процесс, т. е. первично разряжается ион Na+. Однако это не соответствует действительности и практически не может быть реализовано, если, как это и имеет место в практике электролиза воды, в качестве катода применяют не ртуть, а твердый металл. [c.188]

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]

Электролиз воды. Согласно предположениям, сделанным выше относительно механизма выделения водорода и кислорода, катодный процесс в щелочном растворе может быть изображен следующим образом [c.632]

Весьма важным фактором, влияющим на ход электрокристаллизации, является концентрация ионов Н+ или величина pH раствора. Эти величины определяют, во-первых, долю участия водорода в катодном процессе, которая, конечно,, возрастает по мере уменьшения абсолютной величины pH. В зависимости от величины pH выделяющиеся атомы водорода в большей или меньшей степени включаются в кристаллиты, образуя, например, гидриды в составе растущих кристаллитов. Это обстоятельство в свою очередь сильно влияет на электрокристаллизацию и на перенапряжение в целом. Кроме того, при обычном электролизе в присутствии воздуха или в результате окисляющего действия воды получаются также гидроокиси металлов, которые при некоторых значениях pH становятся нерастворимыми и существуют либо в виде коллоидно-дисперсной фазы, либо в виде суспензии и обладают способностью адсорбироваться на кристаллитах осадка. Отдельные участки последних могут окисляться непосредственно. Так или иначе окислы, попадая на поверхность кристаллитов, сильно влияют на весь ход кристаллизации. Известно, например, что при достаточно большой активности ионов водорода и при малой вероятности возникновения кроющих пленок получаются блестящие ровные осадки. Наоборот, при понижении концентрации ионов Н+ (рост pH) образуются губкообразные осадки, плохо пристающие к катоду и иногда даже сползающие с последнего. Регулирование величины pH (буферирование) имеет поэтому первостепенное значение для управления процессом электрокристаллизации. [c.356]

Строго говоря, случай существования водного раствора с одним лишь катионом является фиктивным, так как сама вода без какой-либо примеси кислоты содержит некоторое количество ионов водорода, концентрация которых равна приблизительно 10" н. Поэтому электролиз водных растворов всех солей следует рассматривать как случай электролиза в присутствии двух катионов и Н+. Вопрос о том, какой из них в том или ином случае будет выделяться преимущественно или исключительно, — в общем может быть решен с помощью электролитического ряда напряжений. Так, является очевидным, что из нейтральных растворов солей электроположительных металлов, стоящих ниже водорода в ряду напряжений, эти металлы будут выделяться беспрепятственно и без совместного разряда водорода. То же самое явление будет наблюдаться в слабокислых растворах. Электроотрицательные металлы, стоящие на первых местах в ряду напряжений,— от калия до магния, алюминия и марганца,-—обладают столь большим потенциалом растворения, а их ионы — столь большим потенциалом разряда, по сравнению с водородом, что не только в кислых растворах, но и в нейтральных весь катодный процесс заключается в выделении водорода. Следствием этого является то обстоятельство, что участки раствора, примыкающие к катоду, обогащаются свободными ионами ОН , т. е. приобретают сильнощелочной характер. Если катион металла дает с ионом ОН труднорастворимые соединения, то они выпадают в виде нерастворимых гидратов, что и происходит, например, при электролизе растворов солей магния, бария, алюминия. Если же металл дает растворимые щелочи, то они, конечно, остаются в растворе и их концентрация постепенно увеличивается по мере течения электролиза. [c.372]

Кроме теоретического интереса, катодное восстановление водорода и связанное с ним перенапряжение имеют большое практическое значение. Во многих случаях технического применения электролиза водных растворов высокое перенапряжение вредно. Например, при электролизе воды для получения водорода или растворов хлористого натрия для получения щелочи (и хлора) высокое водородное перенапряжение вредно. Если для достаточно быстрого протекания процесса необходим высокий отрицательный потенциал катода, то требуется подавать иа электроды более высокую э. д. с., что увеличивает расход электрической энергии. [c.419]

Основным продуктом электролиза на аноде является хлор, получающийся при разряде ионов хлора. Катодный процесс различается в зависимости от материала катода если применяется твердый (обычно железный) катод, тогда на нем выделяется молекулярный водород, оставшиеся ионы гидроксила дают около катода щелочь если применяется жидкий ртутный катод, на котором разряд ионов водорода затруднен, идет разряд ионов щелочного металла с образованием соответствующей амальгамы, которая потом, в другом аппарате, может использоваться для разложения воды с получением водорода и щелочи, или для других целей. [c.49]

Процесс электролиза водных растворов соляной кислоты имеет некоторое формальное сходство с электролизом воды. В обоих процессах газообразные продукты электролиза должны быть разделены при помощи диафрагмы, состав электролита в катодном и анодном пространствах практически одинаков. Однако по существу как ход электролиза, так и условия его проведения настолько различны в этих процессах, что для промышленного оформления электролиза водных растворов НС1 могут быть использованы лишь некоторые общие принципы конструирования электролизеров для разложения воды. Высокая агрессивность электролита и газов, образующихся при электролизе НС1, значительный износ анодов и ряд других особенностей этого процесса находят свое отражение в инженерном оформлении электролиза соляной кислоты. [c.273]

Процесс выделения водорода на вольфраме и его сплавах является потенциально конкурирующей катодной реакцией при электролизе вольфрамсодержащих растворов. Кроме того, изучение этого вопроса имеет большое практическое значение в связи с возможностью использования сплавов вольфрама при электролизе воды и в производстве хлора с целью экономии электроэнергии. [c.10]

Роль добавок, по нашему мнению, можно объяснить тем, что при электролизе в смеси вода + кислота чрезвычайно облегчены условия диффузии разряжающихся ионов к поверхности катода из-за малой вязкости раствора и отсутствия мешающего влияния со стороны основы. Влияние природы кислоты связано, очевидно, с различными окислительно-восста новительными свойствами рассмотренных кислот и продуктов из взаимодействия с различными ионами в анодном и катодном процессах. [c.164]

В некоторых процессах в электролит вводят специальные добавки, образуюш,ие на стальном катоде пленки, препятствуюш,ие катодному восстановлению получаемых в процессе продуктов (в производстве хлоратов), или для снижения потенциала разряда водорода наносят на стальной катод слой активного покрытия (при электролизе воды). В процессах электрохимического восстановления химических соединений на катоде к катодному материалу предъявляют другие требования, в частности, необходимы материалы с высоким перенапряжением выделения водорода. [c.14]

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]

Скорость процесса в целом определяется скоростью наиболее медленной стадии (скоростью разряда, или скоростью рекомбинации, или скоростью электрохимической десорбции). Диффузионные ограничения катодного процесса очень малы вследствие больнгой концентрации водорода в кислых растворах, их большой скорости и весьма большой концентрации молекул воды в нейтральных и щелочных растворах. К тому же образующиеся при электролизе газовые пузырьки создают интенсивную конвекцию в прикатодной зоне электролита. [c.361]

Та же картина наблюдается, если вещества В, с той лишь разницей, что вначале происходит только электропревращение вещества В до тех пор, пока вещества В (вследствие уменьшения его концентрации в процессе электролиза) не станет меньше У (рис. 69). С этого момента процесс протекает аналогично описанному выше. При Л не обеспечивается 100%-ный выход по току (окисляется также вода). Все сказанное справедлйво и для катодных процессов. [c.199]

В. В присутствии лития и магния потенциалопределяющей реакцией было восстановление катионов. Более низкий предельный катодный потенциал для растворов солей тетраалкиламмония совершенно не свойствен. В большинстве растворителей эти фоновые электролиты обеспечивают максимальную широкую область рабочих потенциалов. Нри крупномасштабном электролизе в нитрометане Коки и Серве получили доказательство образования метазонат-иона К02-СН2-СН=К0 . Это - соль метазоновой кислоты, которая образуется в водной среде из кислотной формы нитрометана при действии основания. Как правило, катодный процесс в небуферированных средах дает ш,елочные растворы. Вполне возможно, что небольшие количества воды будут оказывать суш,ест-венное влияние на этот процесс. [c.46]

В некоторых процессах продукты электролиза удаляют про-сасыванием их вместе с частью электролита через пористый электрод, чтобы предотвратить попадание продуктов электролиза к электроду противоположного знрка. Таким образом, можно в электролизере без диафрагмы обеспечить хорошее разделение анодных и катодных продуктяв с хорошим выходом по току целевых продуктов. В качестве примера такого использования пористых электродов можно привести электролиз хлоридов меди для регенерации хлора из соляной кислоты [44]. Пористые электроды могут быть использованы и для отделения газов от жидкости в установках электролиза воды для регенерации воздуха в закрытых герметичных объектах в условиях невесомости. [c.41]

В подавляющем большинстве процессов, используемых в прикладной электрохимии, на катоде происходит разряд иопов водорода или молекул воды с выделением газообразного водорода. В этом случае основными требованиями к материалу катода являются низкое перенапряжение водорода и коррозионная устойчивость электрода в условиях протекания процесса. Кроме того, необходимо, чтобы во время перерывов электролиза пе возникали коррозия катода или изменения состояния его поверхности, приводящие к нарушению катодного процесса при последующем его возобновлении, что пе всегда возможно в пролгышленных условиях, как например, при электролизе соляной кислоты и в производстве хлоратов прн использовании стальных катодов. Поэтому применяют специальные дшры для защиты катода на время прекращения процесса электролиза. [c.237]

После того как электролизер 1 заполняют отработанным фиксирующим фотографическим раствором, например тиосульфатом иатрия, аммония или калия или их смесью, к аноду 9 и катоду 12 подается постоянный электрический ток. В результате электролиза в катодном отделении 2 осаждается оксид серебра 5, а в анодном отделении 7 — эквивалентное количество элементарной серы 5. При проведении процесса в периодическом режиме предпочтительно загружать фиксирующий раствор в катодное отделение, а в анодное отделение заливать воду. Однако и в этом случае в оба отделения можно загружать фиксирующий раствор но следует учитывать, что при этом может происходить образование нежелательных побочных продуктов, таких как SOa или AgaS в анодном отделении. [c.327]

Выделение водорода происходит с малым перенапряжением на платинированной платине, рении и вольфраме,однако эти металлы мало доступны в качестве катодных материалов для электролизеров. С очень малым перенапряжением водород выделяется также на электродах из никеля Ренея 5, получаемого выщелачиванием легкорастворимого компонента, например алюминия из его сплава с никелем. Такие активные электроды предложено использовать в процессе электролиза воды . При обычной температуре электролиза (80—100° С) и плотности тока 1500 перенапряжение выделения водорода на электродах из никеля Ренея составило около 30 мв. В течение годового испытания напряжение на ячейке с такими электродами возросло на 40 мв. Из технических материалов сравнительно небольшим перенапряжением выделения водо- [c.42]

Электролиз с ртутным катодом. В ртутных ваннах катодный процесс состоит в разряде ионов щелочного металла, а не в разряде ионов водорода. Освобождающийся металл растворяется в ртутном катоде, а образовавшаяся амальгама удаляется из электролизера и разлагается водой. Выделяющийся на аноде хлор получается чистым, так как концентрация ионов ОН в электролите очень низка, и разряда их не про1 одит. [c.81]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология