siviili2003 kirjoitti:penttinen kirjoitti:tosta vetyhaurastumisesta, en usko sen olevan ongelma. suurin osahan eri polttoaineiden tehosta tulee vedystä. Siviili, eikös sulla ollut se "overunity" vetykenno? Onks se käytösä missään?
luin että Nikkeliboraatti alentaa ylijännitteen tarvetta noin 0.4 voltilla
Ilmeisesti tuo nikkeliboraatti vähentää vetyvastusta. Vetyvastus on polttokennossa mutta myös galvaanisessakin paristossa yleistä. Esimerkiksi galvaanisessa paristossa kun kahden eri parisen metallin reaktiossa jännite on maksimissaan esim.1,23 V. Reaktion edetessä alkaa muodostumaan vetyä joka vie teoreettisesta huippusta noin 20 prosenttia pois, eli pihalle saadaan 1,23 V sijasta todellisuudessa 0,98 V.
Tässä on teoriaa Morrisonin kirjasta:
ElektrodipotentiaalitSamoin kuin sähköparin reaktiota voidaan pitää kahden puolireaktion summana, voidaan sähköpatin motorista voimaa pitää kahden kennopotentiaalin (puolisähköparien potentiaalien) summana.
On kuitenkin mahdotonta määrittää yhden puolikennon potentiaalin absoluuttista arvoa. Tästä syystä on määritelty suhteellinen asteikko, jossa on annettu perustilassa olevalle vertailupuoli-kennolle potentiaalinen nolla, ja kaikki muut puolikennopotentiaalit on ilmoitettu tämän vertailukennon suhteen ikään kuin sähköparina.
Vertailu elektrodina käytätetään normaali vetyelektrodia. Se koostuu vetykaasusta, joka kuplii platinaelektrodin pintaan 101,3 kPa:n 1(atm) paineessa, ja platinaelektrodi on upotettuna happoliuokseen, jonka H+(aq) –ioniaktiivisuus on 1. Palttinaelektrodi on päällystetty hienojakoisella platinalla, jotta pinta-ala saadaan suuremmaksi.
Normaalivetyelektrodi on yhdistetty suolasillalla perustilassa olevaan kuparielektrodiin Cu2+/Cu.
Suolasilta on väkevällä suolaliuoksella kuten kaliumkloridilla KCl täytetty putki, joka tekee mahdolliseksi sähkövarausten siirtymisen puolikennojen välillä. Se estää myös puolikennojen liuosten sekoittumisen keskenään.
Sähköpari voidaan merkitä seuraavasti:
Pt I H2 I H+ II Cu2+ I Cu
Kaksoispystyviiva tarkoittaa suolasiltaa.
Vety elektrodi on anodi ja kuparielektrodi on katodi ja sähkömotorinen voima eli lähdejännite on 0,34V.
Kennon sähkömotorisen voiman katsotaan olevan, summa, joka koostuu hapettumispuolireaktion puolikennopotentiaalista, jolla annetaan symboli Eo ox ja pelkistyspuolireaktion puolikennopotentiaalista jolle annetaan symboli Eo red.
Anodi H2 >> 2H+ +2e- Eo ox = 0,00V
Katodi 2e- + Cu2+ >> Cu Eo red = 0,34V
Normaali vetyelektrodille on sopimuksen mukaan annettu elektrodipotentiaaliksi Eo = 0,00 volttia.
Perustilassa oleva elektrodin sähkömotorista voimaa, joka on mitattu normaalivetyelektrodia vasten, nimitetään normaalielektrodipotentiaaliksi, ja sille on annettu sympoli Eo (ilman alaindeksiä).
Silla ymmärretään kyseisen elektrodin arvoa Eo red.
Cu2+/Cu-elektrodin normaalipotentiaali Eo = +0,34 V.
On syytä huomata että normaalielektrodi potentiaalit on annettu pelkistymispuoli reaktioille.
*******
5. Vedyn muodostuminenNatriumsulfaatin vesiliuoksen elektrolyysissä vaeltavat Na+ -ionit katodia kohti ja SO4 2- -ionit anodia kohti. Näistä ioneista on vaikea poistaa sähkövaraus.
Kun elektrolyysi suoritetaan inerttien elektrodien (inerttit elektrodit pysyvät itse muuttumattomina elektrolyysissä) välissä, katodilla vapautuu vetykaasua ja sen ympärillä liuos muuttuu emäksiseksi.
Katodilla tapahtuu siis pelkistyminen mutta siinä ei tässä tapauksessa pelkisty Na+ -ionit.
Reaktiota ei tunneta tarkasti mutta sen voidaan ajatella toimivan seuraavasti:
Vesiliuoksessa on hyvin pieniä pitoisuuksia H3O+- ja OH- -ioneja, jotka ovat peräisin veden vähäisestä itse hajoamisesta eli itsedissosioitumisesta. Pienestä pitoisuudesta huolimatta nämä ionit purkautuvat helpommin kuin natriumionit ja sulfaatti-ionit.
Näin ollen katodilla ei pelkisty Na+ -ionit vaan H3O+ -ionit (lyhyesti H+ -ionit) ja kehittyy vetykaasua H2.
H+ -ioneja syntyy katodialueelle koko ajan lisää vesimolekyylien edelleen hajotessa ja samassa hajoamisessa syntyy vesimolekyyleistä OH- - ioneja, jotka vaeltavat anodia kohti.
Vety-ionien pelkistymin tapahtuu seuraavasti: 2e- + 2H+ >> H2(g)
Vetykaasua ja hydroksidi-ioneja syntyy aina kun liuenneen aineen kationi on vaikeasti pelkistyvä.
Katodia ympäroivä liuos tulee emäksiseksi, veden pelkistyminen: 2e- +2H2O >> H2(g) + 2OH-
Na2SO4:n vesiliuoksen elektrolyysissä tapahtuu hapettuminen anodilla, mutta anioneja eli SO4 2-
-ioneja, jotka vaeltavat anodia kohti on vaikea hapettaa.
Vesimolekyylien itsehajoamisesta peräisin olevat OH- -ionit hapettuvat helpommin, jolloin muodostuu happea, O2.
Tämä tapahtuma voidaan tulkita seuraavasti: 4OH- >> O2(g) + 2H2O + 4e-.
Veden hapettumisreaktiona tämä voidaan esittää seuraavasti: 2H2O >> O2(g) + 4H+ + 4e-.
Näin ollen anodilla happikaasu vapautuu ja anodia ympäröivä liuos tulee happamaksi.
Yleisesti voidaan sanoa että happi ja vetykaasua syntyy aina kun liuenneen aineen anioni on vaikeasti hapettuva.
Jos liuosta sekoitetaan mekaanisesti, katodialueella syntyneet OH- -ionit ja anodilueella syntyneet H+ - ionit sekoittuvat ja yhtyvät vesimolekyyleiksi. Eli tapahtuu neutraloituminen.
Natriumsulfaatin elektrolyysi vastaa veden elektrolyysiä, koska puhdasta vettä ei voida mielekkäästi elektrolysoida sen huonon sähkönjohtokyvyn vuoksi. Näin ollen veteen pitää lisätä jotain sopivaa elektrolyyttiä, jonka ionit kuljettavat sähköä.
Veden elektrolyysiin voisi perustua tulevaisuuden ns. vetytalous, jossa energian tuotannossa käytetään esim. aurinkosähkön avulla vedestä elektrolysoitua vetyä. Nimittäin, kun vety poltetaan tai hapetetaan takaisin vedeksi, vapautuu vastaava energiamäärä.
*****
Ylijännite:Elektrolyysiin tarvittava jännite on hyvin usein suurempi kuin elektrodipotentiaaleista laskettu arvo.
Erotusta nimitetään ylijännitteeksi.
Ylijännitteen ajatellaan johtuvan reaktion hitaudesta elektrodeilla. Pitää käyttää lisäjännitettä, jotta elektrolyysi saadaan etenemään riittävällä nopeudella.
Metallien saostumisessa ylijännitteet on pieniä. Mutta happi ja vetykaasun vapauttamiseen tarvittavat ylijännitteet ovat tavallisesti melko suuria.
CuCl2 –vesiliuoksen elektrolyysissä on kloorin ylijännite pienempi kuin hapen.
Joten elektrodilla vapautuu kloorikaasua Cl2, ei happikaasua O2..