Elektroliza: Laboratorium z Konwersji Energii, Notatki z Chemistry

Pobierz Elektroliza: Laboratorium z Konwersji Energii i więcej Notatki w PDF z Chemistry tylko na Docsity!

Laboratorium z Konwersji Energii

Elektroliza

1.0 WSTĘP

Jednym z paliw stosowanych w ogniwach paliwowych jest wodór. Na Ziemi występuje on jedynie w górnych warstwach atmosfery – oczywiście dostęp do tych zasobów jest bardzo utrudniony. Dlatego jedynym sposobem uzyskania wodoru w postaci cząsteczkowej jest jego produkcja. W laboratoriach do wytwarzania wodoru wykorzystuje się zjawisko elektrolizy (do produkcji na skalę przemysłową wykorzystuje się także inne metody). Elektroliza jest to proces, podczas którego doprowadzony z zewnątrz prąd elektryczny powoduje zajście na elektrodach reakcji utleniania i redukcji. Elektrolizie można poddać czystą wodę, jednak ze względu na niewielką zdolność wody do przewodzenia prądu elektrycznego (spowodowaną małą ilością jonów H+^ i OH-), używa się innych substancji (elektrolitów) np. soli, wodorotlenków, kwasów czy zasad. Wówczas proces elektrolizy zachodzi zdecydowanie szybciej. Należy pamiętać, że nie każdy elektrolit nadaje się do wytwarzania wodoru – w przypadku zastosowania wodnych roztworów zawierających kationy metali ciężkich, na katodzie zamiast wodoru będzie wydzielać się metal.

Jednym z najprostszych urządzeń pozwalających na przeprowadzenie reakcji elektrolizy jest aparat (elektrolizer) Hofmanna. Został on wynaleziony przez niemieckiego uczonego Augusta Wilhelma von Hoffmana w 1866 roku. Budowa urządzenia jest bardzo prosta: składa się ono z trzech szklanych cylindrów, które stanowią układ naczyń połączonych. Środkowy cylinder jest u góry otwarty (służy do napełnienia urządzenia elektrolitem), boczne mają kraniki zamykające wylot (którymi odprowadza się powstałe gazy – tlen i wodór). Do bocznych cylindrów podłączone są elektrody.

Rys 1. Aparat Hoffmana – rysunek z jego książki wydanej w 1866 roku: Introduction to Modern Chemistry: Experimental and Theoretic; Embodying Twelve Lectures Delivered in the Royal College of Chemistry, London.

2.2. Opracowanie sprawozdania:

W sprawozdaniu należy porównać rzeczywistą masę wodoru oraz masę wyznaczoną z prawa Faradaya oraz porównać skuteczność produkcji wodoru dla różnych elektrolitów.

Rzeczywista masa wodoru:

m = ρ V

m = ⋅ 4^ d ∆ h

π^2

gdzie d – średnica bocznego cylindra aparatu Hoffmana (d=24 mm)

Masa teoretyczna powstałego wodoru z prawa Faradaya m = k Q ⋅ ,

który po przekształceniu przyjmie postać

m = k I t ⋅ ⋅ ,

gdzie k – elektrochemiczny równoważnik wodoru ( k = 1. 1935 ⋅ (^105) C^ g )

3.0 PROTOKÓŁ POMIAROWY

elektrolit I ∆h t

• A cm min

Data:

Podpis prowadzącego: