Hva er elektrolyse av vann?

Elektrolyse av vann er en prosess som bruker en elektrisk strøm for å dele opp vannmolekyler i hydrogen og oksygen. Det blir ofte utført som et eksperiment i vitenskapslaboratorier på videregående skoler og har blitt studert som en metode for å skaffe hydrogenbrensel. Fra 2010 hadde imidlertid vannelektrolyse ikke funnet bred kommersiell eller industriell bruk. Prosessen krever tre komponenter: en elektrisk kilde, to elektroder og vann.

Rent vann brukes ikke i elektrolyse - rent vann hemmer elektrisk ledning. For å la den elektriske strømmen passere gjennom vannet, må det tilsettes stoffer til den. Disse stoffene løses opp for å danne noe som kalles elektrolytter.

En elektrolytt er ethvert stoff som leder strøm. Elektrolytter kan lede elektrisitet fordi de er sammensatt av elektrisk ladede atomer eller molekyler kalt ioner. Selv om vann er sammensatt av hydrogen og oksygenioner, har selve vannmolekylet en nøytral elektrisk ladning. Salt eller noen få dråper syre eller base blir ofte tilsatt vannet for å danne en elektrolyttoppløsning.

Batterier, likestrøm (likestrøm) eller solcellepaneler brukes ofte til å levere strøm til elektrolyse av vann. To elektroder kobles til den elektriske kilden og nedsenkes i en vannbeholder. Når elektrisitet tilføres begynner vannmolekylene å splitte og danner ustabile ioner av hydrogen (H ⁺ ) og hydroksid (OH ^- ).

Hydrogenionene, som mangler et elektron, er positivt ladet. De vandrer mot den negative elektroden der frie elektroner strømmer ut i vannet. Her får hydrogenionene et elektron for å danne stabile hydrogenatomer. Individuelle hydrogenatomer kombineres for å danne hydrogenmolekyler (H ² ), som boble til overflaten. Denne reaksjonen kan uttrykkes som: 2 H ⁺ + 2 e ^- → H 2.

Derimot har hydroksydionene for mange elektroner. De vandrer mot den positive elektroden, der de ekstra elektronene blir strippet bort og trukket inn i den elektriske kretsen. Dette etterlater oksygenmolekyler og vann. Denne reaksjonen kan uttrykkes som: 4 OH ^- - 4 e ^- → O ₂ + 2H20. Oksygenmolekylene boble til overflaten.

Selv om elektrolysen av vann hovedsakelig har vært begrenset til laboratorier, har bruken av hydrogen som en ren energikilde gitt fornyet interesse. Å finne en ren energikilde for å drive reaksjonen, er imidlertid praktiske og miljømessige. Elektrolysen av vann er verken effektiv eller billig.

Drivstoffkostnadene har vært et stort hinder. Miljøpåvirkningen av elektrisk produksjon er en annen. Spesielt må karbondioksid som frigjøres av termiske kraftverk vurderes. Disse miljømessige og teknologiske vanskene kan ikke vise seg å være uoverkommelige. Inntil de blir overvunnet, er vannhydrolyse imidlertid fortsatt en upraktisk kilde for å oppfylle samfunnets energibehov.