Co to jest elektroliza wody?
Elektroliza wody to proces wykorzystujący prąd elektryczny do podziału cząsteczek wody na wodór i tlen. Często wykonuje się go jako eksperyment w licealnych laboratoriach naukowych i badano jako metodę pozyskiwania paliwa wodorowego. Jednak w 2010 r. Elektroliza wody nie znalazła szerokiego zastosowania komercyjnego lub przemysłowego. Proces wymaga trzech komponentów: źródła elektrycznego, dwóch elektrod i wody.
Czysta woda nie jest używana do elektrolizy - czysta woda hamuje przewodnictwo elektryczne. Aby umożliwić przepływ prądu elektrycznego przez wodę, należy do niego dodać substancje. Substancje te rozpuszczają się, tworząc coś zwanego elektrolitami.
Elektrolit to każda substancja przewodząca prąd elektryczny. Elektrolity są w stanie przewodzić prąd, ponieważ składają się z elektrycznie naładowanych atomów lub cząsteczek zwanych jonami. Chociaż woda składa się z jonów wodoru i tlenu, sama cząsteczka wody ma neutralny ładunek elektryczny. Sól lub kilka kropli kwasu lub zasady zwykle dodaje się do wody w celu utworzenia roztworu elektrolitu.
Baterie, źródło prądu stałego (DC) lub słoneczne panele elektryczne są powszechnie stosowane do dostarczania energii elektrycznej do elektrolizy wody. Dwie elektrody są podłączone do źródła elektrycznego i zanurzone w zbiorniku z wodą. Po przyłożeniu elektryczności cząsteczki wody zaczynają się rozdzielać, tworząc niestabilne jony wodoru (H + ) i wodorotlenku (OH - ).
Jony wodoru, w których brakuje elektronu, są naładowane dodatnio. Migrują w kierunku elektrody ujemnej, gdzie wolne elektrony wpływają do wody. Tutaj jony wodoru zyskują elektron, tworząc stabilne atomy wodoru. Poszczególne atomy wodoru łączą się, tworząc cząsteczki wodoru (H2), które bąbelkują na powierzchnię. Ta reakcja może być wyrażona jako: 2 H + + 2 e - → H 2.
Natomiast jony wodorotlenkowe przenoszą zbyt wiele elektronów. Migrują w kierunku elektrody dodatniej, gdzie dodatkowe elektrony są usuwane i wciągane do obwodu elektrycznego. Pozostawia to cząsteczki tlenu i wodę. Reakcję tę można wyrazić jako: 4 OH - - 4 e - → O 2 + 2H 2 O. Cząsteczki tlenu wybijają się na powierzchnię.
Mimo że elektroliza wody ograniczała się głównie do laboratoriów, zastosowanie wodoru jako czystego źródła energii wzbudziło nowe zainteresowanie. Znalezienie czystego źródła energii do napędzania reakcji budzi jednak obawy praktyczne i środowiskowe. Elektroliza wody nie jest ani wydajna, ani tania.
Główną przeszkodą były koszty paliwa. Wpływ wytwarzania energii elektrycznej na środowisko jest inny. W szczególności należy wziąć pod uwagę dwutlenek węgla uwalniany przez elektrownie cieplne. Te trudności środowiskowe i technologiczne mogą okazać się nie do pokonania. Jednak dopóki nie zostaną przezwyciężone, hydroliza wody pozostaje niepraktycznym źródłem zaspokojenia potrzeb energetycznych społeczeństwa.