مفهوم التحليل الكهربائي للماء

يمكن تعريف

التحليل الكهربائي للماء بأنه عملية فصل الماء ( H ₂ O ) وفصلها خارج المكونات هي الهيدروجين ( H ₂ ) والأكسجين (O) مفصولة تمامًا عن طريق تطبيق الطاقة الكهربائية ، وتزداد الطاقة الإجمالية المطلوبة للتحليل الكهربائي للماء مع زيادة درجة الحرارة ، و ترجع الحاجة لمثل هذه العملية إلى التكلفة المتزايدة ونقص توافر الوقود الأحفوري ، لذلك هناك حاجة إلى الهيدروجين كمصدر مثالي للطاقة ويحترق دون تلويث الهواء.

 

التحليل الكهربائي للماء

محلل كهربي يتكون عادة من أنود وكاثود مفصولين بواسطة إلكتروليت. الماء (PEM) ، المنحل بالكهرباء عبارة عن بلاستيك صلب طريقة التحليل تتم إلكترونيًا من خلال الخطوات التالية :

• يتفاعل الماء المراد تحليله عند القطب الموجب لتكوين الأكسجين وأيونات الهيدروجين موجبة الشحنة تسمى البروتونات.
• تتدفق الإلكترونات عبر دائرة خارجية ، ثم تمر أيونات الهيدروجين بشكل انتقائي عبر كاثود PEM.
• تتحد أيونات الهيدروجين مع الإلكترونات من الدائرة الخارجية للكاثود لتكوين غاز الهيدروجين.
• يتفاعل الأنود وفقًا للمعادلة التالية: ^– 2 H ₂ O → O ₂ + 4H ⁺ + 4E
• يتفاعل الكاثود وفقًا للمعادلة التالية: 4H ⁺ + 4E ^– → → 2H ₂

 

العوامل التي تؤثر على كفاءة التحليل الكهربائي

تعتمد كفاءة التحليل الكهربائي على العديد من العوامل ، بما في ذلك ما يلي:

• عدد الأنيونات والكاتيونات المتوفرة في المحلول .
• طاقة التنشيط مطلوبة لنقل الإلكترونات من الأقطاب الكهربائية إلى الأيونات.
• ينظم حركة الأيونات للأقطاب الكهربائية.
• تأثير الغاز حول الأقطاب الكهربائية التأثير على المنحل بالكهرباء الإضافي.

 

معادلة التحليل الكهربائي للماء

تحدث عملية التحليل الكهربائي للماء في المعادلة الكيميائية التي توضح ذلك ، على النحو التالي:

2H2O (L) ⟶2H2 (G) + O2 (ز)

لذلك في هذه المعادلة ، يتم فصل الهيدروجين ( H2 ) عن الأكسجين ( O ) ، لذا فهي موجودة بشكل منفصل عن بعضها البعض كما هو موضح في المعادلة.

 

تطبيق التحليل الكهربائي

للتحليل الكهربائي استخدامات عديدة أشهرها:

• تنقية المعادن الصناعية بما في ذلك: البوتاسيوم والمغنيسيوم والليثيوم والصوديوم والألمنيوم.
• إنتاج الكلور كلورات الصوديوم وهيدروكسيد الصوديوم وكلورات البوتاسيوم.
• صناعة الطاقة ؛ يستخدم الهيدروجين لتصنيع وإنتاج الوقود.
• الطيران ؛ تُستخدم لإنتاج الأكسجين للمركبات الفضائية.
• تُستخدم عملية التحليل الكهربائي لفصل الأكسجين عن الغواصة .
• طلاء معادن معينة على مختلف الأسطح والآلات الكهروكيميائية ، أو لحفر الثقوب وتنظيف الأسطح.

 

ملخص

يُعرّف التحليل الكهربائي للماء بأنه عملية استخدام الكهرباء لتقسيم الماء وفصل مكوناته إلى أكسجين وهيدروجين ، نظرًا لعدم توفر الوقود الأحفوري وتكلفته المتزايدة ، مما يخلق الحاجة إلى مصدر طاقة بديل أثناء الحفاظ على الهواء عند الاحتراق نقاء عدة عوامل تؤثر على كفاءة التحليل الكهربائي ، وهي ملحوظة في التحليل الكهربائي لتنقية المعادن ، وصناعة الطاقة ، وصناعة الطيران ، وإنتاج غاز الكلور ، واستخدامات أخرى.

 

المراجع

1. ، CHEM.LIBRETEXTS ، تم الاسترجاع 24 يونيو 2021. تم تحريره.
2. ، SCIENCEDIRECT ، تم استرجاعه في 24 يونيو 2021. تم تحريره.
3. ، كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة ، تم استرجاعه في 24 يونيو 2021. تم تحريره.
4. ، BYJU’s ، تم استرداده في 24 حزيران (يونيو) 2021. تم تحريره.
5. ، CHEM.LIBRETEXTS ، تم استرجاعه في 6 مارس 2019 ، 24 يونيو 2021. تم تحريره.
6. دكتوراه آن ماري هيلمنستين (7/2/2019) ، THOUGHTCO ، استرجاعها 24 يونيو 2021. تم تحريره.