Производство электрохимического водорода

курсовая работа

1.1 Теория процесса. Обоснование электрохимического способа

Получение водорода и кислорода электролизом воды осуществляется по сравнительно простой технологической схеме. Подготовка сырья -- чистой воды -- и первичная переработка получающихся при электролизе водорода и кислорода (охлаждение, очистка от щелочного тумана, осушка) не требуют сложного оборудования.

Электролиз воды протекает по общему суммарному выражению:

Н20 = Н2 + Ѕ 02

Удельная электропроводимость обычной водопроводной воды невелика и близка к 10-1 См м-1, а очень чистой дистиллированной воды -- около 4 10-6 Смм-1. Для увеличения удельной электропроводимости воды при электролизе применяют водные растворы электролитов -- кислот, щелочей, солей.

В промышленности в настоящее время используют практически только щелочные электролиты: водные растворы едкого кали или едкого натра. Другие электролиты (растворы некоторых солей или кислот) иногда применяются в специальных электролитических установках.

Для предотвращения или уменьшения коррозии деталей электролизеров при приготовлении электролита применяют только чистые КОН или NaOH, обычно получаемые электролизом растворов хлоридов щелочных металлов методом с ртутным катодом.

Для получения водорода электролизом воды используют дистиллированную или обессоленную природную воду, что позволяет избежать накопления в электролите различных примесей. Однако, несмотря на эти предосторожности, в электролите при длительной работе накапливаются примеси, содержащиеся (хотя и в небольшом количестве) в питательной воде или появляющиеся там в результате коррозии деталей электролизеров. Обычными примесями к электролиту являются СО32-, Cl-, SO42-, SiO32-, железо, продукты разрушения металлических деталей электролизера и диафрагмы.

В процессе электролиза происходят небольшие потери электролита, и при длительной работе устанавливаются стационарные концентрации примесей в результате равновесия между количествами примесей, поступающих в электролизер и теряемых с электролитом.

При питании электролизера дистиллированной или обессоленной водой содержание посторонних ионов в электролите обычно очень невелико и не превышает для всех примесей (исключая карбонаты) 1-5 г/л. Содержание карбонатов может достигать нескольких десятков граммов на 1 л раствора. Особенно высоким оно может быть в том случае, если имеется постоянный контакт электролита с воздухом.

В процессе электролиза в кислых растворах на катоде происходит разряд ионов водорода с образованием атомарного водорода и последующей рекомбинацией его в молекулярный по каталитическому или электрохимическому механизму в зависимости от материала катода и условий проведения электролиза

Н30+ + е + (Me) = Н20 + (H--Me)

2(Н-Me) == Н2 + (Me)

Н30+ + е + (H-Me) = Н20 + Н2 + (Me)

Делись добром ;)