Электролиз воды напряжение разложения

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]

При повыщении температуры уменьшается не только теоретическая величина напряжения разложения воды, но и реальная, так как увеличивается скорость электродных процессов и соответственно уменьшается перенапряжение (см. ниже) как на катоде, так и на аноде. В результате при высокотемпературном электролизе достигается значительная экономия электроэнергии. Основная трудность, однако, заключается в высоком омическом сопротивлении используемого в этих условиях твердого электролита, вследствие чего соответствующие электролитические ячейки работают (при 900 °С) при напряжении около 1,5 В. Расход электроэнергии падает при 1000 °С до [c.298]

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]

Напряжение разложения водных растворов, щелочей и кислородных кислот в тех же условиях одно и то же — около 1,7 в (меньше раа солей). Электролиз этих веществ протекает тоже с выделением водорода на катоде и кислорода на аноде. Но в этом случае у обоих электродов самим электролитом поддерживается равенство pH. Очевидно, напряжение разложения не может быть меньше э. д. с. поляризации. Напряжение разложения воды есть сумма значений химической поляризации (1,23 в) и перенапряжения кислорода ( 0,5 в). [c.212]

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]

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]

Для проведения первой стадии цикла требуется напряжение 0,17 В и температура 298 К. При этом расход электроэнергии на получение водорода составляет менее 16 % от величины, необходимой для электролиза воды. Термическое разложение серной кислоты происходит при 1144 К и давлении 0,5—1,0 МПа, [c.412]

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]

Э. д. с. водородно-кислородной цепи не зависит от активности ионов Н+ и ОН в растворе, а определяется парциальным давлением газов, на электродах и температурой. При 298 К и парциальном давлении газов, соответствующем нормальному атмосферному (см. 176), э. д. с. равна 1,23 В. Если водородно-кислородная цепь работает как источник тока, происходит синтез воды из газов, если ток пропускается через нее от внешнего источника, то идет электролиз воды. Обратимое напряжение разложения воды равно э. д. с. водородно-кислородной цепи. [c.488]

Исследования электролиза воды под давлением показали, что такой процесс возможен. При этом было обнаружено, что напряжение на ванне, работающей под давлением, не увеличивалось, а, наоборот, в ряде случаев прн повышении давления до 50 атм несколько снижалось. Это явление, согласно исследованиям В. В. Ипатьева с сотрудниками [16], объясняется тем, что, при электролизе под давлением, объем, занимаемый выделяющимися газами, уменьшается, а это снижает газонаполнение электролита и диафрагмы и уменьшает их сопротивление. Последний фактор перекрывает рост напряжения разложения с повышением давления. На практике оказывается затруднительным вести электролиз при давлениях выше 10—20 атм. Для работы при этих давлениях используются тщательно выполненные и надежно собранные фильтрпрессные электролизеры. [c.351]

Особенность расплавленных электролитов, помимо высокой Х, большое напряжение разложения, часто превышающее 3 В. Это позволяет при электролизе выделять из расплавленных электролитов гораздо больший круг металлов, чем из водных р-ров (напряжение разложения воды при комнатной т-ре 1,23 В) и создавать хим. источники тока с эдс до 2,5-3,5 В. [c.467]

При прохождении электрического тока потенциалы электро дов отклоняются от равновесных Поэтому внешнее напряжение должно превышать разность потенциалов не равновесных, а поляризованных электродов, которая называется напряжением разложения электролита Для разложения воды в ячейке с пла типовыми электродами напряжение разложения составляет при мерно 1,7 В Кроме того напряжение внешнего источника тока при электролизе должно включать в себя члены соответствую щие падению напряжения на омических сопротивлениях отдель ных участков цепи [c.327]

Как мы видели, теоретический потенциал разложения воды равен 1,23 в величина перенапряжения при электролизе воды составляет примерно столько же. Поэтому фактически процесс ведется при напряжении около 2,5 в с выходом по току 92—94% и выходом по энергии 45—50%. [c.198]

Эффекты, наблюдаемые при наложении электрического поля на дисперсную систему, коагулирующую под действием электролитов, иногда трудно отделить от побочных процессов, сопровождающих электролиз,— анодного растворения металла, выделения газов и др. Тем не менее с полной очевидностью можно говорить об интенсифицирующем действии — сильном или слабом — электрического поля на коагуляцию дисперсных примесей воды и продуктов гидролиза коагулянтов. По данным Кульского и др. [124, 125], это действие, названное коагуляцией под током , проявляется даже при очень малом напряжении на электродах (меньшем напряжения разложения воды). [c.276]

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]

Влияние температуры на процесс электролиза воды. Поглощение тепла в процессе, проводимом при теоретическом напряжении разложения воды 1,23 В, в соответствии с принципом Ле-Шателье приводит к тому, что повышение температуры снижает величину обр, а следовательно, и необходимую электроэнергию. Поэтому, хотя с повышением температуры общие затраты анергии в процессе растут (рис. 7.1), затраты электроэнергии становятся меньше, что повышает общий энергетический КПД процесса. Кроме того, на практике значительно снижается и уровень потерь напряжения. [c.297]

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]

Что касается напряжения на электродах, то, вообще говоря, строго регламентируется лишь нижнее значение, которое должно быть не меньше, чем напряжение разложения воды с учетом омического падения в межэлектродной нленке поглотителя. Это минимальное напряжение составляет примерно 2 В. На практике для сокращения времени электролиза за счет повышения скорости электромиграции заряженных частиц к соответствующему электроду напряжение поддерживают значительно выше — до 45—60 В. Часть этого напряжения гасят на дополнительных сопротивлениях, включенных последовательно с чувствительным элементом. [c.119]

Водород и кислород можно получить различными методами, однако при наличии дешевой электроэнергии следует предпочесть электролиз воды, позволяющий получать газы высокой степени чистоты. Электролит должен иметь высокую электропроводность, и, поскольку ионы и ОН" очень подвижны, напрашивается мысль использовать для этой цели кислоты или щелочи. Так как щелочи действуют на обычные материалы в значительно меньшей степени, чем кислоты, то чаще всего применяется гидроокись натрия или калия в концентрации, обеспечивающей максимальную электропроводность. Чтобы сохранить эти условия, непрерывно подают дистиллированную воду, а рабочую температуру поддерживают при 343 К. Напряжение разложения воды равно 1,23 В, но из-за наличия перенапряжения (см.) и сопротивления рабочее напряжение увеличивается примерно до 2 В. Выход по току может достигать 99%, полученный водород после сушки имеет чистоту около 99,9%. [c.235]

Следует отметить, что при электролизе воды под повышенным давлением напряжение разложения при одинаковой силе тока не больше, чем при электролизе под атмосферным давлением. В отдельных случаях при электролизе воды под давлением может иметь место даже некоторое уменьшение напряжения на ванне, а следовательно, и снижение расхода энергии по сравнению с электролизом под атмосферным давлением. [c.242]

Из уравнения (3.88) видно, что напряжение разложения растворов, электролиз которых сопровождается разложением воды, не зависит от состава раствора, т. е. напряжение разложения воды будет практически одинаковым в растворах различной кислотности. [c.135]

При электролизе воды перенапряжение на электродах имело значение лишь как фактор, повышающий напряжение разложения. При электролизе хлористых солей анодное перенапряжение имеет более широкое значение. Выше мы видели, чтО из растворов хлористых солей в условиях обратимости на аноде должен был бы выделяться исключительно кислород, а не хлор, так как обратимый потенциал выделения для кислорода значительно ниже, чем для хлора. Однако ввиду большого перенапряжения кислорода на всех материалах оказывается возможным почти исключительно выделение хлора. Поэтому при электролизе хлористых солей перенапряжение кислорода и хлора являются также факторами, определяющими направление процесса электролиза. [c.270]

Теория электролиза расплавленного едкого натра. Чистый едкий натр плавится при 318,4° удельная электропроводность его (при 320°) 2,12 см-К Вследствие рильной гигроскопичности едкий натр всегда содержит воду, которая полностью удаляется только при длительном нагревании выше 400°. При определении потенциала разложения расплавленного технического едкого Натра при 325—340° на кривой сила тока — напряжение обнаруживается два перегиба. Первый из них лежит при 1,3 в и относится к разложению воды. Перегиба не наблюдается, если применять совершенно обезвоженный едкий натр. Второй перегиб — при 2,2 в — характеризует напряжение разложения едкого натра. [c.603]

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]

Продуктами электролиза здесь являются водород и соответствую-ш ий галоид, а не кислород очевидно, разряд галоидных ионов идет легче, чем разряд ионов гидроксила, и конечным результатом электролиза является разложение галоидоводородной кислоты, а не воды. При продолжительном электролизе, особенно в случае разбавленных растворов, напряжение разложения возрастает приблизительно до 1,7 в в этих условиях уже идет и электролиз воды газ, выделяющийся на аноде, содержит значительное количество кислорода. Следует обратить внимание на тот факт, что напряжения разложения галоидоводородных кислот, приведенные в табл. 77, очень близки к теоретическим обратимым значениям для разряда ионов водорода и соответствующего галоида. Следовательно, поляризация, сопровождающая разряд этих ионов на платиновых электродах, мала. Поэтому относительно высокая поляризация, сопутствующая электролизу других кислот, должна быть связана с выделением кислорода. Этим объясняется тот факт, что при электролизе хлористоводородной кислоты преимущественно выделяется хлор, а не кислород, хотя теоретически, если бы не было поляризации, ионы гидроксила должны были бы разряжаться при —1,2 в, т. е. прежде ионов хлора, разряд которых происходит при 1,3 е. [c.585]

Определить количество электричества, необходимое для выделения 1 водорода и 0,5 кислорода, получаемых при электролизе воды. Теоретическое напряжение разложения поды равно 1,23 В (при 18 С), а фактическое превышает его в 1,5—2 раза. Рассчитать <[зактический расход электрической энергии. [c.204]

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]

Так как потенциалы водородного и кислородного электродов находятся в одинаковой зависимости от pH, теоретическое напряжение разложения воды не зависит от pH электролита, но зависит от температуры. При повышении температуры от 25 до 80 °С оно снижается от 1,23 до 1,18 В. На практике же электролиз воды осуществляется при более высоком напряжении (2,1—2,6В). Такая разница между практически необходимым напряжением и теоретически Еюзможным обусловлена тем, что кроме расхода электроэнергии на собственно электролиз, т. е. на разложение воды, электроэнергия расходуется также на преодоление дополнительных сопротивлений, вызванных сопротивлением электролита, диафрагмы, электродов, контактов, а также концентрационной поляризацией и перенапряжением газов на электродах. [c.110]

Почему с ростом давления напряжение на электролизере для электролиза воды снижается, хотя напряжение разложения воды при этом увеличивается Что определяет верхний предел давления, принятый для промьшь. тениых электролизеров [c.297]

Потенциал поляризованного электрода, когда начинается пе-тферывное разряжение ионов, называют потенциалом разряжения (выделения, растворения) катода или анода соответственно. По-тенццал разложения, перенапряжение и потенциал разряжения зависят от концентрации раствора, его pH, материала, формы, размеров и характера поверхности электродов, температуры, плотности тока и других факторов. С увеличением площади катода (анода) прн прочих равных условиях уменьщаются плотность тока и перенапряжение. Перенапряжение вызывает увеличение расхода электроэнергии при электролизе и нагревание электролитической ванны. Перенапряжение имеет максимальное значение, когда продукты электролиза — газообразные вещества, например при электролизе воды с использованием 30%-ного раствора КОН шод действием тока протекает реакция Н2(ж) = Нг(г)+7202(г). которая является сум- мой катодной и анодной реакций 2Н20(ж)+2е = Н2(г) + 20Н- и 20Н- = Н20(ж) +7202(г)+2е. В биполярной ванне с железными катодом и анодом при 0° С и давлении газов 760 мм рт. ст. и плотности тока 1000 А/м2 электролиз идет при напряжении 2,31 В. В этих условиях °г.э= 1,233 В Т1к = 0,2 В т]а = 0,22 В падение напряжения. в электролите, диафрагме и проводниках первого рода 0,65 В. Следовательно, к. п. д. напряжения около 53%. Если принять, что на выделение 1 г-экв водорода, занимающего в газообразном состоянии при давлении 760 мм рт. ст. и 0°С 11,2 л, требуется 96 487 КлХ 202 [c.202]

Левый электрод аккумулятора представляет собой электрод второго рода, а правый — окислительно-восстановительный. Прн зарядке аккумулятора применяют напряжение около 2,5 В и доводят раствор электролита до кипения , т. е. до разложения воды. Существенно, что при зарядке благодаря большому перенапряжению водорода на свинце электролиз воды при разности потенциалов на электродах, близких к 2 В, не происходит, а идет выделение свинца и окисление РЬ до РЬ . Недостатком свинцового аккумулятора является его большая масса. Значительно меньшую массу при такой же емкости имеет никелевый аккумулятор, предложенный Т. Эдиссоном. Он представляет собой цепь [c.195]

Тот факт, что напряжение разложения для растворов различных кислот и оснований имеет одну и ту же величину, заставил Леблана заключить, что в каждом случае на аноде и катоде соответственно происходят одни и те же электролитические процессы. Единственным процессом, который может быть общим для всех водных растворов, является разложение воды, складывающееся из разряда ионов водорода на катоде с последующим выделением газообразного водорода и разряда ионов гидроксила на аноде, приводящего к выделению газообразного кислорода. Например, единственные катионы, присутствующие в растворе серной кислоты,— это ионы водорода, и поэтому они должны разряжаться на катоде из анионов в растворе полностью преобладают сульфат-ионы, и несомненно, что именно они переносят ток к аноду, разряжаются же ионы гидроксила, находящиеся в растворе в крайне низкой концентрации. Подобно этому в растворе гидрата окиси натрия ионы гидроксила разряжаются на аноде, а на катоде, согласно Леблану, разряжаются ионы водорода, хотя их концентрация очень мала. Более пойное представление о механизме электролиза воды буд т дано позднее. [c.584]

Для снижения токов утечки и иредотвращения отдельных связанных с ними нежелательных процессов может быть использован ряд мероприятий. Одним из них является выполнение генератора из нескольких относительно низковольтных блоков с автономной электролитной системой. Этот метод особенно пригоден в применении к установкам большой мощности, блочное исполнение которых определяется независимо от проблемы утечек тока и связывается с возможностями технологии, необходимостью резервирования и т. д. У.меньшение утечки достигается также изменением геометрии электролитной системы с увеличенным сопро-тивленнем каналов. Каналы целесообра. .но выполнять из диэлектрических материалов или покрывать ими металлические части, соприкасающиеся с электролитом. Если в электролитном контуре такие участки остаются, то для предотвращения электролиза на них соотношение сопротивления электролитного контура и сопротивления электролита на металлическом участке должно быть таким, чтобы падение напряжения на нем не достигало напряжения разложения воды. Предложены также различные устройства для разрыва потока электролита с помощью капельниц, газовых пузырей, сне-циально вводимых в электролитные каналы, и т. л. [c.277]

Электролиз воды с выделением газообразных водорода и кислорода всегда со1 яжен с протеканием термодинамически необратимых процессов. Напряжение разложения, т. е. минимальное напряжение на ячейке, при котором возможен процесс электролиза с выделением водорода и кислорода в виде газовых пузырьков, зависит от состава и температуры электролита и от материала электродов. [c.36]

При электролизе воды > 0. Проведение этого процесса сопровождается поглощением тепла даже в том случае, если его можно было бы проводить в термодинамически обратимых условиях. При работе водородо-кислородного элемента < < О и процесс должен идти с выделением тепла, если проводится в обратимых условиях. Теоретические напряжение разложения воды может быть определено исходя из величины максимальной работы реакции НгО = Нг -Ь Ч2О2 по выражению, ана-Л0ги-1Н0му формуле (П-14) [c.39]

Очевидно, что потенциал разряда иона С1 из нормального раствора хлористоводородной кислоты ниже, чем потенциал разряда иона 0Н , вследствие этого электролиза воды не происходит. В более разбавленных растворах хлористоводородной кислоты существует обратное соотношение потенциалов ра ч-ряда ионов ОН" и С1 . Ион хлора разряжается при более высоком потенциале, и напряжение разложения разбавленной кислоты на хлор и водород должно было бы быть выше 1,69 в, а поэтому, как только напряжение достигает этой величины, лроисходит выделение на аноде кислорода. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология