Wat is de elektrolyse van water?

De elektrolyse van water is een proces dat een elektrische stroom gebruikt om watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof. Het wordt vaak uitgevoerd als een experiment in wetenschapslaboratoria op de middelbare school en is onderzocht als een methode om waterstofbrandstof te verkrijgen. Vanaf 2010 had waterelektrolyse echter geen algemeen commercieel of industrieel gebruik gevonden. Het proces vereist drie componenten: een elektrische bron, twee elektroden en water.

Zuiver water wordt niet gebruikt bij elektrolyse - zuiver water remt elektrische geleiding. Om de elektrische stroom door het water te laten gaan, moeten er stoffen aan worden toegevoegd. Deze stoffen lossen op en vormen zoiets als elektrolyten.

Een elektrolyt is elke stof die elektriciteit geleidt. Elektrolyten kunnen elektriciteit geleiden omdat ze zijn samengesteld uit elektrisch geladen atomen of moleculen die ionen worden genoemd. Hoewel water bestaat uit waterstof en zuurstofionen, heeft het watermolecuul zelf een neutrale elektrische lading. Zout of enkele druppels zuur of base worden gewoonlijk aan het water toegevoegd om een ​​elektrolytoplossing te vormen.

Batterijen, een gelijkstroom (DC) stroombron of elektrische zonnepanelen worden vaak gebruikt om elektriciteit te leveren voor de elektrolyse van water. Twee elektroden zijn aangesloten op de elektrische bron en ondergedompeld in een bak met water. Wanneer elektriciteit wordt toegepast, beginnen de watermoleculen zich te splitsen en vormen onstabiele ionen van waterstof (H ⁺ ) en hydroxide (OH ^- ).

De waterstofionen, die een elektron missen, zijn positief geladen. Ze migreren naar de negatieve elektrode waar vrije elektronen in het water stromen. Hier winnen de waterstofionen een elektron om stabiele waterstofatomen te vormen. Individuele waterstofatomen vormen samen waterstofmoleculen (H2), die naar het oppervlak borrelen. Deze reactie kan worden uitgedrukt als: 2 H ⁺ + 2 e ^- → H2.

De hydroxide-ionen dragen daarentegen te veel elektronen. Ze migreren naar de positieve elektrode, waar de extra elektronen worden verwijderd en in het elektrische circuit worden getrokken. Dit laat zuurstofmoleculen en water achter. Deze reactie kan worden uitgedrukt als: 4 OH ^- - 4 e ^- → O ₂ + 2H ₂ O. De zuurstofmoleculen borrelen naar het oppervlak.

Hoewel de elektrolyse van water zich hoofdzakelijk heeft beperkt tot laboratoria, heeft het gebruik van waterstof als schone energiebron opnieuw belangstelling gewekt. Het vinden van een schone energiebron om de reactie aan te sturen, levert echter praktische en ecologische problemen op. De elektrolyse van water is noch efficiënt noch goedkoop.

Brandstofkosten zijn een groot obstakel geweest. De milieu-impact van elektrische opwekking is een andere. In het bijzonder moet rekening worden gehouden met de koolstofdioxide die vrijkomt door thermische centrales. Deze ecologische en technologische moeilijkheden zijn misschien niet onoverkomelijk. Tot ze zijn overwonnen, blijft waterhydrolyse echter een onpraktische bron voor het vervullen van de energiebehoeften van de samenleving.