Hvad er elektrolyse af vand?
Elektrolyse af vand er en proces, der bruger en elektrisk strøm til at opdele vandmolekyler i brint og ilt. Det udføres ofte som et eksperiment i gymnasielaboratorier og er blevet undersøgt som en metode til at få brintbrændstof. Fra 2010 havde vandelektrolyse imidlertid ikke fundet bred kommerciel eller industriel anvendelse. Processen kræver tre komponenter: en elektrisk kilde, to elektroder og vand.
Rent vand bruges ikke i elektrolyse - rent vand hæmmer elektrisk ledning. For at lade den elektriske strøm passere gennem vandet, skal der tilføjes stoffer til den. Disse stoffer opløses til dannelse af noget, der kaldes elektrolytter.
En elektrolyt er ethvert stof, der leder elektricitet. Elektrolytter er i stand til at lede elektricitet, fordi de er sammensat af elektrisk ladede atomer eller molekyler kaldet ioner. Selvom vand er sammensat af brint og iltioner, har vandmolekylet i sig selv en neutral elektrisk ladning. Salt eller et par dråber af en syre eller base sættes almindeligvis til vandet for at danne en elektrolytopløsning.
Batterier, en jævnstrøm (DC) strømkilde eller solenergipaneler bruges ofte til at levere elektricitet til elektrolyse af vand. To elektroder forbindes til den elektriske kilde og nedsænkes i en beholder med vand. Når der påføres elektricitet, begynder vandmolekylerne at splitte og danner ustabile ioner af brint (H + ) og hydroxid (OH - ).
Hydrogenionerne, der mangler et elektron, er positivt ladet. De vandrer mod den negative elektrode, hvor frie elektroner strømmer ud i vandet. Her får hydrogenionerne et elektron til dannelse af stabile hydrogenatomer. Individuelle brintatomer kombineres for at danne brintmolekyler (H2), der bobler til overfladen. Denne reaktion kan udtrykkes som: 2 H + + 2 e - → H2.
I modsætning hertil har hydroxidionerne for mange elektroner. De vandrer mod den positive elektrode, hvor de ekstra elektroner fjernes og trækkes ind i det elektriske kredsløb. Dette efterlader iltmolekyler og vand. Denne reaktion kan udtrykkes som: 4 OH - - 4 e - → O 2 + 2H20. Oxygenmolekylerne boble til overfladen.
Selvom elektrolysen af vand hovedsageligt er begrænset til laboratorier, har brugen af brint som en ren energikilde bragt fornyet interesse. At finde en ren energikilde til at drive reaktionen medfører imidlertid praktiske og miljømæssige bekymringer. Elektrolyse af vand er hverken effektiv eller billig.
Brændstofomkostninger har været en stor hindring. Miljøpåvirkningen af elektrisk produktion er en anden. Især skal kuldioxid frigivet af termiske kraftværker overvejes. Disse miljømæssige og teknologiske vanskeligheder er måske ikke uovervindelige. Indtil de er overvundet, er vandhydrolyse imidlertid en upraktisk kilde til at opfylde samfundets energibehov.