Cos'è l'elettrolisi dell'acqua?
L'elettrolisi dell'acqua è un processo che utilizza una corrente elettrica per dividere le molecole d'acqua in idrogeno e ossigeno. Viene spesso eseguito come esperimento nei laboratori scientifici delle scuole superiori ed è stato studiato come metodo per ottenere combustibile a idrogeno. A partire dal 2010, tuttavia, l'elettrolisi dell'acqua non ha trovato ampio uso commerciale o industriale. Il processo richiede tre componenti: una fonte elettrica, due elettrodi e acqua.
L'acqua pura non viene utilizzata nell'elettrolisi: l'acqua pura inibisce la conduzione elettrica. Per consentire alla corrente elettrica di passare attraverso l'acqua, è necessario aggiungere sostanze ad essa. Queste sostanze si dissolvono per formare qualcosa chiamato elettroliti.
Un elettrolita è qualsiasi sostanza che conduce l'elettricità. Gli elettroliti sono in grado di condurre l'elettricità perché sono composti da atomi o molecole caricati elettricamente chiamati ioni. Sebbene l'acqua sia composta da ioni idrogeno e ossigeno, la molecola d'acqua stessa ha una carica elettrica neutra. Sale o alcune gocce di un acido o di una base vengono comunemente aggiunti all'acqua per formare una soluzione elettrolitica.
Batterie, una fonte di corrente continua (CC) o pannelli elettrici solari sono comunemente usati per fornire elettricità per l'elettrolisi dell'acqua. Due elettrodi sono collegati alla fonte elettrica e immersi in un contenitore d'acqua. Quando viene applicata l'elettricità, le molecole d'acqua iniziano a dividersi, formando ioni instabili di idrogeno (H + ) e idrossido (OH - ).
Gli ioni idrogeno, a cui manca un elettrone, sono caricati positivamente. Migrano verso l'elettrodo negativo dove gli elettroni liberi scorrono nell'acqua. Qui gli ioni idrogeno acquisiscono un elettrone per formare atomi di idrogeno stabili. I singoli atomi di idrogeno si combinano per formare molecole di idrogeno (H 2 ), che si diffondono in superficie. Questa reazione può essere espressa come: 2 H + + 2 e - → H 2.
Al contrario, gli ioni idrossido trasportano troppi elettroni. Migrano verso l'elettrodo positivo, dove gli elettroni extra vengono strappati via e attirati nel circuito elettrico. Questo lascia molecole di ossigeno e acqua. Questa reazione può essere espressa come: 4 OH - - 4 e - → O 2 + 2H 2 O. Le molecole di ossigeno bolle in superficie.
Sebbene l'elettrolisi dell'acqua sia stata principalmente limitata ai laboratori, l'uso dell'idrogeno come fonte di energia pulita ha suscitato un rinnovato interesse. Trovare una fonte di energia pulita per guidare la reazione, tuttavia, pone preoccupazioni pratiche e ambientali. L'elettrolisi dell'acqua non è né efficiente né economica.
I costi del carburante sono stati un grosso ostacolo. L'impatto ambientale della generazione elettrica è un altro. In particolare, deve essere considerato l'anidride carbonica rilasciata dalle centrali termoelettriche. Queste difficoltà ambientali e tecnologiche potrebbero non rivelarsi insormontabili. Fino a quando non vengono superati, tuttavia, l'idrolisi dell'acqua rimane una fonte impraticabile per soddisfare i bisogni energetici della società.