Электролизеры: теория, нюансы, изготовление. Александр Сергеевич Коняев

Электролиз – это электрохимический процесс, во время которого молекулы электролита диссоциируют под действием электрического тока на ионы.

      Во время электролиза молекулы электролита распадаются на свои составляющие. Например, молекула серной кислоты (H₂SO₄) распадается на водород (H₂), кислород (O₂) и серный ангидрид (SO₃). Чаще всего под электролизом принимают электролиз воды. Вода под действием электролиза распадается на водород и кислород.

      Формула распада воды:

      H⁺ + e + Me = (H – Me)

      H₃o + e + Me = H₂o + (H – Me)

      2(H – Me) = H₂ + 2Me

      H₃O⁺ + e + (H – Me) = H₂ + H₂O + Me

      2H₂O + 2e + Me = H₂ + 2OH^- + Me

      2OH^- – 2e = H₂O + 1/2 O₂

      H₂O – 2e = 1/2 O₂ + H₂

      Следовательно, при электролизе воды из одной молекулы получается 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Таким образом, объем водорода будет в 2 раза больше, чем объем кислорода.

      Анодное и Катодное напряжение разложения воды равно 1.23 В.

      Получившаяся смесь газов (если они собирались вместе) зовется газом Брауна, или гремучим газом. Он обозначается HHO.

      Он взрывоопасен!

      Его можно использовать в различных двигателях как основное топливо или как добавочную присадку, можно и как топливо для газовой сварки и газового резака.

      Глава 2.

      Электролит.

      При электролизе воды очень важно правильно подобрать электролит, так как от него зависит скорость и качество реакции. Вода сама по себе не проводит электрический ток. Чаще всего в качестве электролита используют водный раствор соли или щелочи металлов. Главное. чтобы электролитический потенциал металла, из которого состоит электролит, был меньше, чем у водорода. Вот металлы, которые используют:

      H₂ (водород) = 0,00

      Na (натрий) = -2,71

      K(калий) = -2,91

      Ca(кальций) = -2,87

      Чаще всего используют гидроксиды калия (едкий кали – KOH) и натрия (едкий натр – NaOH).

      у каждого электролита разное сопротивление, оно зависит от концентрации вещества и от температуры нагрева электролита. Это проиллюстрированно в таблице 1.

      Минимальное сопротивление имеет 25-ти % раствор NaOH при температуре 80⁰C (0.941). Но самым оптимальным выбором будет 20-ти % раствор NaOH. Он имеет минимальное удельное сопротивление при любой температуре по сравнению с остальными.

      Глава 3.

      Электролизеры.

      Электролизеры – устройство, внутри которых происходит электролиз.

      Их подразделяют на 3 типа:

      1. электролизер сырого типа.

      2. электролизер сухого типа.

      3. ячейка Стэнли Мейера.

      Электролизеры сырого типа являются самыми простыми по конструкции, и менее практичными. Но это только если не разбираться. При должной настройке сырой электролизер будет обладать достаточным КПД, не уступающим электролизерам сухого типа. В основном конструкция одна: это пара пластин, или больше, помещенные в герметичную емкость с водой. Главная проблема: просадки по напряжению. Но это решается правильной подготовкой электролизера и электролита к работе.

      Электролизеры сухого типа являются более совершенными, чем предыдущие, но сложны в изготовлении. они являются набором пластин из электропроводного материала и прокладок, которые сами и составляют емкость с водой. главная проблема этого типа электролизеров – излишнее газозаполнение.

      Ячейка Стэнли Мейера является самым совершенным электролизером, но одновременно трудно изготовляемым. Никто еще не смог воссоздать его электролизер. Он также является сырым электролизером, но главное отличие в том, что у него нет пластин, а имеется блок из двух трубок. Главная проблема – огромные просадки по напряжению. Но это решается точной подгонкой и созданием специальной схемы питания электролизера.

      Глава 4.

      Газозаполнение электролизера.

      Одна из главных проблем электролизеров – это газозаполнение. При газозаполнении происходит уменьшение рабочей площади пластин электролизера, излишнее образование пены, которая отводится вместе с газом, нагрев электролизера и увеличение расхода электроэнергии.