Elektrolys målarsoda
Har hört att man normalt brukar använda målarsoda. Elektrolyysi kreikk. Se on luonteeltaan pakotettu hapetus-pelkistysreaktio. Elektrolyytit ovat aineita, jotka sulaessaan tai liuetessaan hajoavat kokonaan tai osittain positiivisiksi ja negatiivisiksi ioneiksi. Sellaisia ovat varsinkin hapot , metallihydroksidit ja suolat. Jos tällaisen aineen liuoksen tai sulatteen läpi johdetaan sähkövirta , sähköinen vetovoima saa ionit liikkumaan varatuille sauvoille, jolloin positiiviset ionit eli kationit kulkeutuvat katodiin , jossa ne pelkistyvät.
Negatiiviset ionit, eli anionit kulkeutuvat anodiin , jossa ne hapettuvat. Positiivista napaa kutsutaan anodiksi ja negatiivista napaa katodiksi. Elektrolyysi on kemiallisesti monimutkainen ilmiö. Elektrolyysillä voidaan useat alkuaineet eristää yhdisteistään erittäin puhtaina, ja sillä voidaan päällystää halvoista metalleista valmistettuja esineitä toisilla metalleilla. Esimerkiksi alumiinin samoin kuin alkali- ja maa-alkalimetallien sekä puhtaan elektrolyyttisen kuparin tuotanto perustuu elektrolyysiin.
Metallin päällystämisestä suojaavalla ja hitaammin hapettuvalla metallilla, sinkillä, käytetään nimitystä galvanointi. Esimerkiksi teräs voidaan päällystää sinkkikerroksella. Elektrolyysin havaitsivat ensimmäisinä William Nicholson ja Anthony Carlisle , jotka vuonna saivat sähkövirran avulla veden hajoamaan alkuaineikseen eli vedyksi ja hapeksi. Elektrolyysin ensimmäinen pääsääntö on, että alkuainemäärä, joka erkanee sähkövirran vaikutuksesta sulatetussa tai liuotetussa suolassa , on suoraan verrannollinen läpi virtaavan sähkövarauksen määrään.
Tämän havaitsi ensimmäisenä Michael Faraday vuonna Elektrolyysin toinen pääsääntö on, että erkanevien alkuaineiden massa on suoraan verrannollinen niiden atomimassoihin , kun laskuissa käytetään sopivaa jakajaa. Tämänkin havainnon teki Faraday, ja se antoi vahvaa tukea sähköhiukkasten eli elektronien olemassaololle aikana, jolloin niitä ei vielä varmasti ollut tunnistettu atomin osana.
Jos elektrolyysissä käytettäviä aineita mitataan massan asemesta mooleina , samansuuruinen sähkövirta hajottaa samassa ajassa yhtä suuren moolimäärän mitä tahansa yhdenarvoisista ioneista koostuvaa elektrolyyttiä. Jos elektrolyytti kuitenkin koostuu kahden- tai usemmanarvoisista ioneista, sama sähkövirta hajottaa samassa ajassa yhtä moninkertaisen määrän elektrolyyttiä. Yksi merkittävimmistä elektrolyysin sovelluksista on vedyn sähkökemiallinen valmistus vedestä.
Maapallolla kaikkein runsaimmin vetyä on saatavilla sitoutuneena happeen eli vetenä. Prosessina veden elektrolyysi sisältää veden H 2 O hajoamisen alkuaineikseen eli vedyksi H 2 ja hapeksi O 2 , mikä edellyttää suhteellisen suurta määrää energiaa, sillä reaktion. Monissa muissa vedyntuotantomenetelmissä tarvittava energia on usein peräisin kemiallisista sidoksista, mutta elektrolyysin kohdalla on mahdollista käyttää myös suoraa sähkövirtaa vesimolekyylin hajottamiseen.
Rostborttagning med elektrolys - vätesprödhet??
Kun sopivaan elektrolyyttiin sijoitettuihin elektrodeihin, eli niin sanottuun elektrolyysikennoon, synnytetään potentiaaliero, tapahtuu katodilla reaktio. Reaktiot katodilla ja anodilla yhdessä muodostavat ensimmäisen kaavan mukaisen kennoreaktion, jossa vettä hajoaa vedyksi ja hapeksi.
Gibbsin energia riippuu reaktion entropiasta ja lämpötilasta kaavan. Koska entropian muutos ΔS voi olla vain positiivinen, merkitsee suurempi lämpötila prosessissa pienempää energiankulutusta. Elektrolyysikennon hyötysuhde riippuu lisäksi käytetystä jännitteestä. Teoreettinen minimi jännitteelle on 1,48 V, joten jännitteen suhteen liikkumavaraa ei tavallisessa elektrolyysissä ole paljon.
Tavallisessa elektrolyysikennossa on oma allas sekä katodille että anodille. Altaiden välissä on kaasutiivis seinämä, joka päästää ainoastaan sähkövirran lävitseen. Elektrolyysikennon positiiviselle anodille muodostuu happea ja negatiiviselle katodille vetyä. Koska puhdas vesi sisältää vain niukasti ioneja, se johtaa vain heikosti sähköä.
Rostborttagning med elektrolys - vätesprödhet??
Tällöin OH - -ionit hajovat niin, että niistä vapautuu happea, kun taas katodilla kalium ei suuren reaktiivisuutensa vuoksi vapaudu metallisessa muodossa, vaan se reagoi välittömästi veden kanssa vetyä vapauttaen. Lisäksi elektrolyytteinä käytetään esimerkiksi natriumkloridia sisältäviä tai polymeeriin sidottuja elektrolyyttejä. Veden elektrolyysi on tunnettu keinona tuottaa vetyä jo yli vuosisadan ajan.
Taloudellisesti kannattavan elektrolyysilaitoksen perustaminen edellyttää kuitenkin tarpeeksi edullisen sähkön saatavuutta, joten erityisesti suuret vesivoimavarat ovat houkutelleet lähelleen elektrolyysipohjaista vedynvalmistusta esimerkiksi Kanadassa ja Norjassa. Ensimmäisen suuren elektrolyysilaitoksen perusti Norsk Hydro vuonna Lopullinen nettohyötysuhde suhteessa primäärienergianlähteeseen riippuu luonnollisesti myös sähköntuotannon ja käyttökohteen hyötysuhteesta.
Veden elektrolyysiteknologia voidaan jakaa kolmeen lupaavimpaan tyyppiin: Alkali-, polymeeri- ja höyryelektrolyysi. Yleisin veden elektrolysointiteknologia on alkalielektrolyysi. Siinä hyödynnetään huokoisia, ioneja läpäiseviä kalvoja erottamaan kunkin kennon anodi- ja katodialueet, jotteivät reaktiotuotteet pääse uudelleen yhdistymään. Elektrolyyttinä käytetään voimakkaasti alkalista vesiliuosta, joka on yleensä kaliumhydroksidipohjaista.