Co je elektrolýza vody?
Elektrolýza vody je proces, který využívá elektrický proud k rozdělení molekul vody na vodík a kyslík. Často se provádí jako experiment ve vědeckých laboratořích středních škol a byl studován jako metoda získávání vodíkových paliv. Od roku 2010 však elektrolýza vody nenašla široké komerční ani průmyslové využití. Tento proces vyžaduje tři složky: elektrický zdroj, dvě elektrody a vodu.
Čistá voda se při elektrolýze nepoužívá - čistá voda brání elektrickému vedení. Aby mohl elektrický proud procházet vodou, musí se do něj přidávat látky. Tyto látky se rozpustí a vytvoří něco, co se nazývá elektrolyty.
Elektrolyt je jakákoli látka, která vede elektřinu. Elektrolyty jsou schopné vést elektřinu, protože jsou složeny z elektricky nabitých atomů nebo molekul nazývaných ionty. Ačkoli je voda složena z iontů vodíku a kyslíku, molekula vody sama o sobě má neutrální elektrický náboj. Do vody se obvykle přidává sůl nebo několik kapek kyseliny nebo báze za vzniku roztoku elektrolytu.
Baterie, zdroj stejnosměrného proudu nebo solární elektrické panely se běžně používají k napájení elektřiny pro elektrolýzu vody. Dvě elektrody jsou zapojeny do elektrického zdroje a ponořeny do nádoby s vodou. Když je aplikována elektřina, molekuly vody se začnou štěpit a vytvářejí nestabilní ionty vodíku (H + ) a hydroxidu (OH - ).
Vodíkové ionty, kterým chybí elektron, jsou kladně nabity. Migrují směrem k záporné elektrodě, kde do vody proudí volné elektrony. Zde vodíkové ionty získávají elektron za vzniku stabilních atomů vodíku. Jednotlivé atomy vodíku se spojí a vytvoří molekuly vodíku (H2), které bublinují na povrch. Tuto reakci lze vyjádřit jako: 2 H + + 2 e - → H2.
Naproti tomu hydroxidové ionty nesou příliš mnoho elektronů. Migrují směrem k pozitivní elektrodě, kde jsou další elektrony odizolovány a vtaženy do elektrického obvodu. To ponechává molekuly kyslíku a vodu. Tato reakce může být vyjádřena jako: 4 OH - - 4 e - → O 2 + 2H 2 O. Molekuly kyslíku bubliny na povrchu.
Ačkoli elektrolýza vody byla omezena hlavně na laboratoře, použití vodíku jako čistého zdroje energie přineslo nový zájem. Nalezení čistého zdroje energie k řízení reakce však představuje praktické a ekologické problémy. Elektrolýza vody není ani efektivní, ani levná.
Náklady na palivo byly hlavní překážkou. Dopad elektrické energie na životní prostředí je další. Zejména je třeba vzít v úvahu oxid uhličitý uvolňovaný tepelnými elektrárnami. Tyto environmentální a technologické potíže nemusí být nepřekonatelné. Dokud však nejsou překonány, zůstává hydrolýza vody nepraktickým zdrojem pro uspokojování energetických potřeb společnosti.