Elektrolizda olsidlanish-tiklanish jarayoni sifatida
Download 122.73 Kb.
|
Elektrolizda olsidlanish
Elektroliz nuqtai nazaridan ushbu jadval quyidagicha talqin qilinishi kerak: Ko'chirish pastga stol, E ° yanada ijobiy bo'ladi va turlari chap bo'lishi ehtimoli ko'proq kamaytirilgan: masalan, rux ionlari natriy metallarga kamaytirilgandan ko'ra sink metallga aylanishi ehtimoli yuqori. Ko'chirish yuqoriga stol, E ° yanada salbiy bo'lib, turlari to'g'ri bo'lishi ehtimoli ko'proq oksidlangan: masalan, natriy metall sink ionlariga oksidlanishiga qaraganda natriy ionlariga oksidlanish ehtimoli ko'proq. Dan foydalanish Nernst tenglamasi The elektrod potentsiali ionlarning ma'lum bir kontsentratsiyasi, harorat va elektronlarning soni uchun hisoblash mumkin. Toza suv uchun (pH 7): vodorod ishlab chiqarishni kamaytirish uchun elektrod potentsiali -0.41 V kislorod ishlab chiqaradigan oksidlanish uchun elektrod potentsiali +0,82 V ni tashkil qiladi. Shu kabi hisoblangan taqqoslanadigan ko'rsatkichlar, masalan, 1 mln bromli rux, ZnBr2, Zn metaligacha qaytarilish uchun -0.76 V va brom ishlab chiqaradigan oksidlanish uchun +1.10 V ni tashkil etadi. eksperimental kuzatuv bilan rux metalining cho'kmasi va brom ishlab chiqarilishi.[25]Tushuntirish shuki, ushbu hisoblangan potentsiallar faqat termodinamik jihatdan afzal ko'rilgan reaktsiyani bildiradi. Amalda, ba'zi boshqa reaktsiyalar bosqichlarining kinetikasi kabi ko'plab boshqa omillarni hisobga olish kerak. Ushbu omillar birgalikda suvning kamayishi va oksidlanishi uchun prognoz qilinganidan yuqori potentsial zarurligini anglatadi va ular shunday nomlanadi haddan tashqari salohiyat. Eksperimental ravishda ma'lumki, haddan tashqari potentsial hujayralar dizayni va elektrodlarning tabiatiga bog'liq. Neytral (pH 7) natriy xlorid eritmasining elektrolizi uchun natriy ionining kamayishi termodinamik jihatdan juda qiyin va suv kamayadi, rivojlanayotgan vodorod eritmada gidroksid ionlarini qoldiradi. Anodda suvning oksidlanishidan ko'ra xlorning oksidlanishi kuzatiladi, chunki oksidlanish uchun haddan tashqari potentsial xlorid ga xlor oksidlanish uchun haddan tashqari potentsialdan past suv ga kislorod. The gidroksid ionlari va erigan xlor gazi keyinchalik reaksiyaga kirib, hosil bo'ladi gipoxlorli kislota. Ushbu jarayon natijasida hosil bo'lgan suvli eritmalar deyiladi elektrolizlangan suv va dezinfektsiyalovchi va tozalovchi vosita sifatida ishlatiladi. Tadqiqot yo'nalishlari Karbonat angidridning elektrolizi Asosiy maqola: Karbonat angidridning elektrokimyoviy kamayishi Ning elektrokimyoviy reduksiyasi yoki elektrokatalitik konversiyasi CO2 kabi qo'shimcha qiymatli kimyoviy moddalar ishlab chiqarishi mumkin metan, etilen, etan, va boshqalar.[26][27][28] Karbonat angidridning elektrolizi format yoki uglerod oksidi beradi, lekin ba'zida bu kabi organik birikmalar yanada murakkablashadi etilen.[29] Ushbu texnologiya organik birikmalarga uglerod neytral yo'li sifatida izlanmoqda.[30][31] Kislota qilingan suvning elektrolizi Asosiy maqola: Suvning elektrolizi Suvning elektrolizi hosil bo'ladi vodorod va kislorod mos ravishda 2 dan 1 gacha bo'lgan nisbatda. 2 H2O (l) → 2 H2(g) + O2(g); E0 = +1.229 V The energiya samaradorligi suv elektrolizi juda katta farq qiladi. Elektrolizatorning samaradorligi - bu vodorod tarkibidagi entalpi o'lchovidir (kislorod bilan yonish yoki boshqa biron reaktsiyaga kirishish), kirish elektr energiyasi bilan taqqoslaganda. Vodorod uchun issiqlik / entalpiya qiymatlari 144 MJ / kg sifatida ilmiy va muhandislik matnlarida yaxshi nashr etilgan. Yoqilg'i xujayralari (elektrolizatorlar emas) bu to'liq miqdordagi issiqlik / entalpiyani ishlata olmasligini unutmang, bu har ikkala texnologiya uchun samaradorlik qiymatlarini hisoblashda chalkashliklarga olib keldi. Reaktsiyada ba'zi energiya issiqlik kabi yo'qoladi. Ba'zi hisobotlarda ishqoriy elektrolizatorlar uchun 50% dan 70% gacha bo'lgan samaradorlik keltirilgan; ammo ulardan foydalanish bilan ancha yuqori amaliy samaradorlik mavjud polimer elektrolitlar membranasining elektrolizi va 95% samaradorlik kabi katalitik texnologiya.[32][33] The Qayta tiklanadigan energiya milliy laboratoriyasi 1 kg vodorodni (taxminan 3 kg yoki 4 L neftga teng, energiya jihatidan neftga) yaqin vaqt ichida shamol bilan ishlaydigan elektroliz natijasida 5,55 dollar va uzoq muddatli istiqbolda 2,27 dollar qiymatida ishlab chiqarish mumkin deb taxmin qildi.[34] Butun dunyoda ishlab chiqarilgan vodorod gazining taxminan 4% elektroliz natijasida hosil bo'ladi va odatda joylarda ishlatiladi. Vodorod orqali o'g'itlar uchun ammiak yaratish uchun ishlatiladi Xabar jarayoni, va orqali og'ir neft manbalarini engil fraktsiyalarga aylantirish gidrokreking. So'nggi paytlarda vodorod yoqilg'isi xujayralari uchun vodorod olish uchun joyida elektroliz ishlatilmoqda vodorodli transport vositalari. Uglerod / uglevodorod yordamidagi suv elektrolizi Asosiy maqola: Vodorod ishlab chiqarish Yaqinda energiya sarfini kamaytirish uchun ugleroddan foydalanish (ko'mir ), spirtli ichimliklar (uglevodorod eritmasi) va organik eritma (glitserol, formik kislota, etilen glikol va hokazo.) suvning kolektrolizi bilan mos variant sifatida taklif qilingan.[35][36] Vodorod ishlab chiqarish uchun uglerod / uglevodorod yordamidagi suv elektroliz jarayoni (CAWE deb ataladi) bu operatsiyani bitta elektrokimyoviy reaktor. Ushbu tizim energiya balansini faqat 40% atrofida elektr energiyasini kiritish talab qilinishi mumkin, 60% uglerod yoki uglevodorodning kimyoviy energiyasidan kelib chiqadi.[37] Ushbu jarayon qattiq ko'mir / uglerod zarralarini yoki kukunni atala shaklida kislota / ishqoriy elektrolitda tarqalgan yoqilg'i sifatida va uglerod tarkibidagi manba elektroliz jarayonida birgalikda yordam beradi.[38] Uglerod / ko'mir atala (C + 2H2O) -> CO2 + 2H2 E '= 0,21 V (qaytariladigan kuchlanish) / E' = 0,46 V (termo-neytral kuchlanish) yoki Uglerod / ko'mir atala (C + H2O) -> CO + H2 E '= 0,52 V qaytariladigan kuchlanish) / E' = 0,91 V (termo-neytral kuchlanish) Shunday qilib, CAWE yondashuvi shundan iboratki, odatdagi suv elektrolizi uchun 1,5 V ga nisbatan haqiqiy hujayraning ortiqcha potentsiali 1 V dan pastga tushishi mumkin. Xulosa Elektroliz tijorat jihatidan ajralib chiqish bosqichi sifatida muhimdir elementlar kabi tabiiy ravishda paydo bo'lgan manbalardan rudalar yordamida elektrolitik hujayra. The Kuchlanish elektroliz sodir bo'lishi uchun zarur bo'lgan parchalanish potentsiali deyiladi. "Elektroliz" so'zi tomonidan kiritilgan Maykl Faradey 19-asrda, Revning taklifiga binoan Uilyam Vyuell yordamida Yunoncha so'zlar róν [elektron] 17-asrdan beri bog'liq bo'lgan "amber" elektr hodisalari va ςiς [lisis] "eritish" ma'nosini anglatadi. Shunga qaramay, elektroliz kimyoviy reaktsiyalarni o'rganish va toza olish vositasi sifatida elementlar, Faradey tomonidan atama va rasmiy tavsif tangalar zarbasidan oldin. XIX asrning boshlarida, Uilyam Nikolson va Entoni Karlisl yanada rivojlanishga intildi Volta tajribalar. Ikkala simga ikkita simni biriktirishdi Volta batareyasi va boshqa uchlarini suv bilan to'ldirilgan naychaga joylashtirdik. Simlar birlashtirilganda ular har bir simdan pufakchalar hosil bo'lishini payqashdi. Bir turi vodorod, ikkinchisi kislorod edi Foydalanilgan adabiyotlar Download 122.73 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|