Простые расчеты в электролизе. Получение водорода.   (стр. 4)

 

Страницы теории:   1  2  3  4)  5  6  7  8 финал  9 вопросы и ответы       возврат на основной сайт 

 

  Это были расчеты на уровне школьной химии. Хотелось бы подвести некоторый итог, применительно к разложению воды на кислород и водород методом  электролиза.

  Количество вещества, выделяющегося на электродах в процессе электролиза зависит только от силы тока и времени. Для расчета можно применить одну из двух формул.

           M(mg) = α * I * t

M(mg) – количество вещества в миллиграммах

αэлектрохимический эквивалент

     α = 0.0104 mg/ASec для водорода

     α = 0.0829 mg/ASec для кислорода

I - сила тока в амперах

t - время в секундах

     М(g) = m * I * t  /  96487

М(g) – масса вещества в граммах

mхимический грамм-эквивалент в граммах

      m = 1 g/ASec для водорода

      m = 8 g/ASec для кислорода

I  сила тока в амперах

t  -  время в секундах

  Первая формула менее хлопотная и поэтому более привлекательная. Для водорода:

M(mg) = α * I * t  =  0,0104 * I * t   (результат в миллиграммах!)

  При токе 10А, за 10 секунд получаем    1,04 миллиграмма водорода.

  При токе 10А, за 10 минут  получаем  60,4 миллиграмм водорода.

  Зная вес одного моля  газа водорода (2,016 g (грамм))  и его объем 22,4 литра,  легко посчитать сколько будут занимать 1,04 mg и 60,4mg этого газа:

V(1,04 mg) = 22,4 * 0,00104 / 2,016 =  0,012   литра

V(60,4 mg)  = 22,4 * 0,0604  /  2,016 =  0,671  литра

  А теперь попробуем решить обратную задачу. Сколько миллиграмм водорода, при нормальных условиях, находится в двух литрах (2-х литровая пластиковая бутылка)?

М(g) =  2 * 2,016 / 22,4  =  0,18 g (грамма) =  180 mg (миллиграмм)

  И самый интересный вопрос. Сколько Ампер-Секунд или Кулон(ов) электричества необходимо потратить, что бы «добыть» 180 mg  водорода?

M(mg) = α * I * t    <=>      M(mg) / α   =   I * t

I * t  =  180  /  0,0104  =  17308  Ампер-Секунд

  Теперь попробуем представить двухлитровую бутылку, которую мы наполняем водородом. Для этого нам понадобится либо 17308 Ампер в течении 1-й секунды, либо ток 1 Ампер в течении 17308 секунд. Разделив 17308 на 60 получим  288 Ампер-Минут. Таким образом, при токе 10 Ампер , 2 литра водорода выделится через 28,8 минут.

  В реальной ячейке электролизера, при токе около 30 Ампер, для получения 2-х литров водорода придется потратить 10 минут, точнее 9,6 минуты.

12.15.2010 SKootS                         ScE       Previous       Next   

   Прежде, чем приступать к экспериментам с водородом необходимо знать, что водород достаточно опасное вещество. Молекулы водорода при комнатной температуре малоактивны. Их реакционная способность увеличивается при нагревании, под действием ультрафиолетовых лучей, ионизирующих излучений, в присутствии катализаторов, искрового разряда. В присутствии платинового, никилевого, иногда железного катализатора, гремучая смесь взрывается при незначительном нагревании. Известно, из школьного курса, что при соотношении водорода и кислорода 2:1 образуется гремучая смесь, которая легко взрывается от искры или при поджигании. В школе не объяснили, что водород в смеси с кислородом или воздухом, взрывоопасен в широком диапазоне концентаций. К примеру, диапазон концентраций водорода в кислороде, сохраняет взрывоопасность в пределах 4,5 до 95 процентов, а смесь с воздухом в диапазоне 4,1 до 74 процентов. При этом смеси самовозгораются при температурах 450 и 510 градусов Цельсия соответсвенно. Скорость распределения пламени таких смесях 0,89 и 0,27 м/сек. (скорость звука в воздухе составляет 340 м/сек.) В гремучей смеси, скорость распространения пламени превышает скорость звука и составляет 2820 – 2860 метров в секунду, что позволяет говорить не о горении, а о детонации, т.е. распространении фронта пламени со сверхзвуковой скоростью.  На этом основан экспрес анализ, который произвдят по звуку згорания микропорций таких смесей. Они сгорают либо с хлопком либо с громким  щелчком, соответсвенно.

Make a free website with Yola