Elektroliza me rrymë të ulët të ujit

Procesi i elektrolizës së ujit me tension të ulët ka qenë i njohur që nga koha e Faradeit. Përdoret gjerësisht në industrinë moderne. Tensioni i funksionimit midis anodës dhe katodës së elektrolizuesit është 1.6-2.3 volt, dhe rryma arrin dhjetëra e qindra amper. Tensioni minimal në të cilin fillon procesi i elektrolizës së ujit është rreth 1.23 V.

Meqenëse modeli laboratorik i një qelize elektrolizuesi me amper të ulët (Fig. 210) gjeneron një sasi të vogël gazesh, metoda më e besueshme për përcaktimin e sasisë së tyre është metoda e përcaktimit të ndryshimit të masës së tretësirës gjatë eksperimentit dhe llogaritjes pasuese. e sasive të çliruara të hidrogjenit dhe oksigjenit.

Dihet se një gram-atom është numerikisht i barabartë me masën atomike të një lënde, dhe një molekulë gram është numerikisht e barabartë me masën molekulare të një lënde. Për shembull, një gram-molekulë hidrogjeni në një molekulë uji është e barabartë me dy gram, dhe një gram-atom i një atomi oksigjeni është 16 gram. Një gram molekulë uji është e barabartë me 18 gram. Meqenëse masa e hidrogjenit në një molekulë uji është 2x100/18 = 11,11%, dhe masa e oksigjenit është 16x100/18 = 88,89%, atëherë i njëjti raport hidrogjeni dhe oksigjeni gjendet në një litër ujë. Kjo do të thotë se 1000 gram ujë përmban 111,11 gram hidrogjen dhe 888,89 gram oksigjen.

Oriz. 210. Elektrolizer me amper të ulët (Nr. Pat. 2227817)

Një litër hidrogjen peshon 0,09 g, dhe një litër oksigjen peshon 1,47 g. Kjo do të thotë se nga një litër ujë mund të merrni 111.11/0.09=1234.44 litra hidrogjen dhe 888.89/1.47=604.69 litra oksigjen.

Doli se procesi i elektrolizës mund të ndodhë në një tension prej 1.5-2.0 V midis anodës dhe katodës dhe një rryme mesatare prej 0.02 A. Prandaj, ky proces quhet me amper të ulët. Rezultatet e tij janë në tabelë. 46.

Procesi i elektrolizës me amper të ulët mund të përbëhet nga dy cikle, në njërin cikël elektrolizuesi lidhet me rrjetin elektrik dhe në tjetrin fiket (Tabela 56).

Para së gjithash, vërejmë se materiali i anodës dhe katodës është i njëjtë - çeliku, i cili përjashton mundësinë e formimit të një qelize galvanike. Megjithatë, një ndryshim potencial prej rreth 0.1 shfaqet në elektrodat e qelizës NË në mungesë të plotë të një solucioni elektrolitik në të. Pas derdhjes së tretësirës, ​​diferenca potenciale rritet. Në këtë rast, një shenjë e ngarkesës pozitive shfaqet gjithmonë në elektrodën e sipërme, dhe një negative në atë të poshtme. Nëse burimi DC gjeneron pulse, prodhimi i gazit rritet.

Tabela 56. Treguesit e elektrolizës së ujit

Procesi i gjenerimit të gazrave vërehet lehtësisht nga lëshimi i flluskave që rezultojnë. Ato vazhdojnë të lëshohen edhe pasi elektrolizatori është shkëputur nga rrjeti. Natyrisht, pas shkëputjes së elektrolizatorit nga rrjeti, intensiteti i gazrave gradualisht zvogëlohet, por nuk ndalet për shumë orë. Kjo vërteton bindshëm faktin se elektroliza ndodh për shkak të ndryshimit të potencialit nëpër elektroda. Në tabelë 48 paraqet rezultatet e një eksperimenti me furnizim periodik me energji elektrike të elektrolizerit me impulse të tensionit dhe rrymës së korrigjuar.

Ka arsye për të besuar se një elektrolizer me amper të ulët (Fig. 210) ka jo vetëm vetitë e një kondensatori, por edhe një burim energjie elektrike në të njëjtën kohë. Pasi është ngarkuar në fillim, ai shkarkohet gradualisht nën ndikimin e proceseve elektrolitike që ndodhin në të. Sasia e energjisë elektrike që gjeneron është e pamjaftueshme për të mbështetur procesin e elektrolizës dhe ajo shkarkohet gradualisht. Nëse rimbushet periodikisht me impulse të tensionit që kompensojnë konsumin e energjisë, atëherë ngarkesa e elektrolizerit, si një kondensator, do të mbetet konstante dhe procesi i elektrolizës do të jetë i qëndrueshëm.

Procesi i gjenerimit të gazrave vërehet lehtësisht nga lëshimi i flluskave që rezultojnë. Ato vazhdojnë të lëshohen edhe pasi elektrolizatori është shkëputur nga rrjeti. Sigurisht, pasi elektrolizatori shkëputet nga rrjeti, intensiteti i lëshimit të gazit zvogëlohet, por nuk ndalet për shumë orë. Kjo vërteton bindshëm faktin se elektroliza ndodh për shkak të ndryshimit të potencialit nëpër elektroda.

Lëshimi i gazrave pas shkëputjes së elektrolizatorit nga rrjeti për një kohë të gjatë dëshmon faktin se formimi i molekulave të oksigjenit dhe hidrogjenit ndodh pa elektrone të emetuara nga katoda, domethënë për shkak të elektroneve të vetë molekulës së ujit (Fig. 209). ).

Një përpjekje për të rritur produktivitetin e një elektrolizuesi me amper të ulët (Fig. 210) duke shkallëzuar përmasat e elektrodave konike të bëra nga i njëjti material (çeliku) dështoi. Produktiviteti rritet vetëm me një rritje të numrit të elektrolizuesve të madhësive optimale. Mungesa e financimit nuk na lejoi të testonim efektin e materialeve të ndryshme të konit në efikasitetin e procesit të elektrolizës së ujit (Fig. 210). Nëse financimi vazhdon, atëherë një mostër e re komerciale e një gjeneratori me motor elektrik pulsues (Fig. 169 dhe 172) do të jetë burimi i energjisë për procesin e ri të elektrolizës së ujit, i cili zhvillohet në një tub elektrolize katodë-anodë që lidh katodën dhe anodën. zgavra (Fig. 211, a).

Oriz. 211: a) tubi i elektrolizës katodë-anodë; b) flaka hidrogjen-oksigjen nga tubi i elektrolizës katodë-anodë

Në një elektrodë të ngarkuar negativisht - katodë po ndodh reduktimi elektrokimik grimcat (atomet, molekulat, kationet) dhe në një elektrodë të ngarkuar pozitivisht - anodë duke ardhur oksidimi elektrokimik grimcat (atomet, molekulat, anionet). Më poshtë janë formulat klasike të elektrolizës

1.Kripë e metalit aktiv dhe acid që përmban oksigjen

Na 2 SO 4 ↔2Na + +SO 4 2−

A(+): 2H 2 O - 4e = O 2 + 4H +

Përfundim: 2H 2 O (elektrolizë) → H 2 + O 2

2. Hidroksid: metal aktiv dhe jon hidroksid

NaOH ↔ Na + + OH −

K(-): 2H 2 O + 2e = H 2 + 2OH −

A(+): 2H 2 O - 4e = O 2 + 4H +

Përfundim: 2H 2 O (elektrolizë) → 2H 2 + O 2

Gjatë elektrolizës së ujit, oksigjeni () lirohet në anodë dhe hidrogjeni () në katodë.

Ne do të kryejmë eksperimentin e parë për të marrë hidrogjen dhe oksigjen.
Bëni një elektrolit nga një zgjidhje sode buke (mund të përdorni hirin e sodës), ulni elektrodat atje dhe ndizni burimin e energjisë. Sapo rryma të rrjedhë nëpër tretësirë, flluskat e gazit që formohen në elektroda do të bëhen menjëherë të dukshme: oksigjeni do të lëshohet në "+", hidrogjeni në "-". Është kjo shpërndarje e gazrave që ndodh për faktin se afër anodës "+" ka një akumulim të joneve negative OH- dhe reduktim të oksigjenit, dhe afër katodës "-" grumbullohen jonet e metaleve alkali, të cilat përmbahen në sode. hiri (Na2CO3), me ngarkesë pozitive (Na+) dhe në të njëjtën kohë ndodh reduktimi i hidrogjenit. Reduktimi i joneve të natriumit në metal të pastër Na nuk ndodh, pasi natriumi i metalit është në serinë e tensioneve metalike në të majtë të hidrogjenit.
Li< K < Rb < Cs < Ba < Ca < Na < Mg < Al < Mn < Cr < Zn < Fe < Cd < Co < Ni < Sn < Pb < H2 < Cu < Ag < Hg < Pt < Au

Tradicionalisht, të ashtuquajturit elektrolizues të thatë përdoren për të prodhuar hidrogjen dhe oksigjen nga uji në makina. Ata quhen edhe gjeneratorë të OJQ-ve

Hidrogjeni dhe oksigjeni i prodhuar në motor, përmes gjeneratorit HHO përmes elektrolizës, do të përshpejtojnë ndjeshëm ndezjen e përzierjes së karburantit në cilindrat e motorit tuaj, duke rritur fuqinë e prodhimit të motorit me djegie të brendshme me benzinë ​​ose naftë (ICE). Hidrogjeni ndizet 1000 herë më shpejt se karburanti i lëngshëm i avulluar, duke ndezur kështu karburantin e lëngshëm të avulluar dhe duke rritur punën e forcës shpërthyese të pistonit në fazën e parë të funksionimit të tij. Përfitimet e shtimit të NHO në përzierjen e karburantit të motorëve me djegie të brendshme, duke përfshirë motorët me naftë, janë studiuar dhe dokumentuar mirë nga qeveritë e SHBA dhe të huaja dhe nga shumë universitete dhe qendra kërkimore të mëdha në mbarë botën.

ELEKTROLIZA

grup elektrokimik oksidim-reduktim proceset që ndodhin gjatë kalimit të energjisë elektrike. rryma përmes një elektroliti me elektroda të zhytura në të. Në katodë, kationet reduktohen në jone me një gjendje më të ulët oksidimi ose në atome, për shembull: Fe 3+ + eFe 2+, Cu 2+ + 2e Cu (e - elektron). Molekulat neutrale mund të marrin pjesë në transformimet në katodë drejtpërdrejt ose të reagojnë me produktet e procesit katodik, të cilat konsiderohen në këtë rast si ndërmjetës. in-va E. Në anodë ndodh oksidimi i joneve ose molekulave që vijnë nga vëllimi i elektrolitit ose që i përkasin materialit të anodës; në rastin e fundit, anoda shpërndahet ose oksidohet (shih. Shpërbërja anodike). P.sh.

E. përfshin dy procese: migrimin e grimcave reaguese nën ndikimin e energjisë elektrike. fushat në sipërfaqen e elektrodës dhe transferimi i ngarkesës nga grimca në elektrodë ose nga elektroda në grimcë. Migrimi i joneve përcaktohet nga lëvizshmëria e tyre dhe numri i transportit (shih. Përçueshmëria elektrike e elektroliteve). Procesi i transferimit është disa. elektrike ngarkesat kryhen, si rregull, në formën e një sekuence të reaksioneve me një elektron, d.m.th., hap pas hapi, me formimin e ndërmjetësve. grimcat (jonet ose radikalet), të cilat ndonjëherë ekzistojnë për ca kohë në elektrodën në adsorbir. gjendje.
Shpejtësitë e sistemeve të elektrodave varen nga përbërja dhe përqendrimi i elektrolitit, materiali i elektrodave, potenciali i elektrodës, temperatura, hidrodinamika. kushtet (shih Kinetika elektrokimike). Masa e shpejtësisë është dendësia e rrymës - numri i rrymave elektrike të transferuara. ngarkohet përmes një njësie të sipërfaqes së elektrodës për njësi të kohës. Përcaktohet numri i produkteve të formuara gjatë E Ligjet e Faradeit. Dita e lëshimit të 1 gram ekuivalent të një substance në elektrodë kërkon një sasi të energjisë elektrike të barabartë me 26,8 A* orë nëse disa janë formuar njëkohësisht në secilën nga elektroda. produkte si rezultat i një numri elektrokimik r-tionet, pjesa e rrymës (në %) që shkon në formimin e produktit të njërit prej r-tioneve, i quajtur. prodhimi aktual i këtij produkti.
Procesi i elektrodës përfshin substanca që kërkojnë sasinë më të vogël të energjisë elektrike për të transferuar ngarkesën. potencial; kjo mund të jetë jo ato substanca që përcaktojnë kalimin e energjisë elektrike në vëllimin e tretësirës. Për shembull, gjatë emetimit të një zgjidhje ujore të joneve NaCl, joneve Na + dhe Cl + marrin pjesë në migrim, megjithatë, në katoda të ngurta, jonet Na + nuk shkarkohen, por ndodh një proces energjikisht më i favorshëm i shkarkimit të molekulave të ujit të protonizuar: H 3 O + + e - > 1/2H 2 + H 2 O.

Aplikimi i E. Marrja e produkteve të synuara me elektrolizë bën të mundur kontrollin relativisht të thjeshtë (duke rregulluar forcën aktuale) të shpejtësisë dhe drejtimit të procesit, falë të cilit është e mundur të kryhen procese si në "më të butat" ashtu edhe në ato jashtëzakonisht "të vështira". kushtet e oksidimit ose reduktimit, duke marrë agjentët oksidues dhe reduktues më të fortë. Nga E., H 2 dhe O 2 prodhohen nga uji, C1 2 nga solucionet ujore të NaCl, F 2 nga shkrirja KF në KH 2 F 3.
Hidroelektrometalurgjia është një degë e rëndësishme e metalurgjisë me ngjyra (Cu, Bi, Sb, Sn, Pb, Ni, Co, Cd, Zn); përdoret gjithashtu për të marrë metale fisnike dhe gjurmë, Mn, Cr. E. përdoret drejtpërdrejt për ndarjen katodike të metalit pasi të jetë transferuar nga minerali në tretësirë ​​dhe tretësira të jetë pastruar. Ky proces quhet elektronxjerrje. E. përdoret edhe për pastrimin e metalit - elektrolitik. rafinim (elektrorafinim). Ky proces konsiston në shpërbërjen anodike të metalit të kontaminuar dhe depozitimin e tij katodik pasues. Rafinimi dhe elektroekstraktimi kryhen me elektroda të lëngëta prej merkuri dhe amalgame (metalurgjia e amalgamës) dhe me elektroda të metaleve të ngurta.
E. shkrirjet e elektroliteve janë një metodë e rëndësishme për prodhimin e shumë. metalet Kështu, për shembull, alumini i papërpunuar merret nga shkrirja e kriolit-aluminit E. (Na 3 AlF 6 + A1 2 O 3), lënda e parë pastrohet elektrolitikisht. rafinimi. Në këtë rast, anoda është shkrirë A1, që përmban deri në 35% Cu (për peshim) dhe për këtë arsye ndodhet në fund të banjës së elektrolizerit. Shtresa e mesme e lëngshme e banjës përmban BaCl 2, AlF 3 dhe NaF, dhe ajo e sipërme përmban rafinues të shkrirë. A1 shërben si katodë.
E. shkrirja e klorurit të magnezit ose karnalitit të dehidratuar - max. një metodë e zakonshme për marrjen e Mg. Në prom. shkalla E. shkrihet përdoren për të marrë alkaline dhe alkaline-tokë. metale, Be, Ti, W, Mo, Zr, U, etj.
Në elektrolitike Metodat për prodhimin e metaleve përfshijnë gjithashtu reduktimin e joneve metalike në ato të tjera, më elektron-negative. metalike. Izolimi i metaleve me reduktimin e tyre me hidrogjen shpesh përfshin gjithashtu fazat e reaksioneve elektrokimike. jonizimi i hidrogjenit dhe depozitimi i joneve metalike për shkak të elektroneve të çliruara gjatë këtij procesi. Proceset e lëshimit ose shpërbërjes së përbashkët të disa luajnë një rol të rëndësishëm. metalet, lirimi i përbashkët i metaleve dhe mol. hidrogjeni në katodë dhe adsorbimi i përbërësve të tretësirës në elektroda. E. përdoret për përgatitjen e metaleve. pluhurat me veti të specifikuara.
Aplikime të tjera të rëndësishme të E.- elektrikimi, elektrosinteza, përpunimi elektrokimik i metaleve, Mbrojtja nga korrozioni (shih Mbrojtja elektrokimike).

Elektrolizatorët. Dizajn industrial pajisje për kryerjen e elektrolitikës proceset përcaktohen nga natyra e procesit. Në hidrometalurgji dhe pllakosje përdorin premi. të ashtuquajturat elektrolizerët kuti, të cilët janë një enë e hapur me elektrolit, në të cilën vendosen katoda dhe anoda të alternuara, të lidhura në përputhje me rrethanat. me negative dhe e vendos atë poshtë. polet e një burimi të rrymës së drejtpërdrejtë. Për prodhimin e anodeve, përdoren grafiti, materialet karbon-grafit, platini, oksidet e hekurit, plumbit, nikelit, plumbit dhe lidhjeve të tij; Ata përdorin anoda titani me konsum të ulët me një shtresë aktive të bërë nga një përzierje e oksideve të rutenit dhe titaniumit (anoda oksidi rutenium-titan, ose ORTA), si dhe nga platini dhe lidhjet e tij. Për katoda në shumicën e elektrolizuesve, përdoret çeliku, duke përfshirë dekompimin. veshjet mbrojtëse duke marrë parasysh agresivitetin e elektrolitit dhe produkteve të elektrolitit, t-ry dhe kushtet e tjera të procesit. Disa elektrolizer funksionojnë në kushte presioni të lartë, për shembull, dekompozimi i ujit kryhet nën presion deri në 4 MPa; Elektrolizatorët po zhvillohen gjithashtu për presione më të larta. Në moderne Plastika përdoret gjerësisht në elektrolizer. masa, qelqi dhe tekstil me fije qelqi, qeramika.
Në shumës elektrokimike prodhimi kërkon ndarjen e hapësirave të katodës dhe anodës, e cila bëhet duke përdorur diafragma që janë të përshkueshme nga jonet, por që pengojnë rrjedhën. përzierjen dhe difuzionin. Në këtë rast arrihet ndarja e produkteve të lëngëta dhe të gazta të formuara në elektroda ose në vëllimin e tretësirës dhe parandalohet pjesëmarrja e atyre fillestare, të ndërmjetme. dhe produktet përfundimtare të elektrolizës në zonat në elektrodën e shenjës së kundërt dhe në hapësirën afër elektrodës. Në diafragmat poroze, si kationet ashtu edhe anionet transferohen përmes mikroporeve në sasi që korrespondojnë me numrat e transferimit. Në diafragmat e shkëmbimit të joneve (membranat), ose vetëm kationet ose anionet transferohen, në varësi të natyrës së grupeve jonogjene të përfshira në përbërjen e tyre. Kur sintetizohen agjentë të fortë oksidues, zakonisht përdoren elektrolizues pa diafragmë, por K 2 Cr 2 O 7 shtohet në tretësirën e elektrolitit. Gjatë procesit elektromagnetik, në katodë formohet një film poroz kromit-kromat, i cili kryen funksionet e një diafragme. Kur prodhohet klor, përdoret një katodë në formën e një rrjetë çeliku, mbi të cilën aplikohet një shtresë azbesti, e cila vepron si diafragmë. Në procesin E., shëllira futet në dhomën e anodës dhe tretësira e NaOH hiqet nga dhoma e anodës.
Elektrolizer që përdoret për prodhimin e magnezit, aluminit, alkalinit dhe alkali-tokës. metalet, është një vaskë e veshur me material zjarrdurues, në fund ka një metal të shkrirë që shërben si katodë, ndërsa anodat në formë blloqesh vendosen mbi një shtresë metali të lëngshëm. Në proceset e prodhimit të klorit në membranë, në elektrosintezë, përdoren elektrolizues të tipit filtër-presës, të montuar nga të veçantë. korniza, ndërmjet të cilave vendosen membranat jonkëmbyese.
Në bazë të natyrës së lidhjes me burimin e energjisë, dallohen elektrolizuesit monopolarë dhe bipolarë (Fig.). Një elektrolizues monopolar përbëhet nga një qelizë elektrolitike. qeliza me elektroda të polaritetit të njëjtë, secila prej të cilave mund të përbëhet nga disa. elementë të lidhur paralelisht me një qark aktual. Një elektrolizer bipolar ka një numër të madh qelizash (deri në 100-160) të lidhura në seri me qarkun aktual dhe secila elektrodë, me përjashtim të dy atyre të jashtme, punon në njërën anë si katodë dhe tjetrën si anodë. . Elektrolizatorët monopolarë zakonisht janë të dizajnuar për rrymë të lartë dhe tension të ulët, bipolar - për rrymë relativisht të ulët dhe tension të lartë. Moderne elektrolizuesit lejojnë ngarkesë të lartë aktuale: monopolare deri në 400-500 kA, bipolare ekuivalente me 1600 kA.

Prezantimi

Gjatë dekadave të fundit, qindra instalime të elektrolizës së ujit janë krijuar për të prodhuar hidrogjen dhe oksigjen, të pajisura me elektrolizues që funksionojnë si në presion atmosferik ashtu edhe në presion të ngritur. Aktualisht, vetëm në termocentralet funksionojnë rreth një mijë elektrolizues të llojeve të ndryshme.

Për të plotësuar nevojat e ekonomisë kombëtare për hidrogjen elektrolitik në vitet e ardhshme, do të kërkohet një numër i konsiderueshëm elektrolizuesish të fuqishëm me kapacitet 500 - 650. hidrogjen dhe elektrolizer më të vegjël për të prodhuar sasi të vogla hidrogjeni.

Në shumë vende, impiantet e elektrolizës janë përdorur për të prodhuar ujë të rëndë si nënprodukt. Më pas, u zhvilluan metoda më efikase për prodhimin e tij, por në disa raste këshillohet prodhimi nënprodukt i ujit nënprodukt në impiantet e mëdha të elektrolizës.

1. Informacion i përgjithshëm për procesin e elektrolizës së ujit

Siç dihet, kur një rrymë elektrike kalon nëpër solucione elektrolite, jonet shkarkohen në elektroda dhe ndodhin reaksione kimike të lidhura. Ecuria e procesit të elektrolizës përcaktohet nga transferimi i rrymës elektrike në lëng dhe kushtet e shkarkimit të joneve të elektrolitit të pranishëm në tretësirë.

Procesi i elektrolizës së ujit për të prodhuar hidrogjen dhe oksigjen përshkruhet nga ekuacioni përmbledhës i mëposhtëm:

Uji i pastër nuk mund t'i nënshtrohet drejtpërdrejt elektrolizës, pasi përçueshmëria e tij elektrike është shumë e ulët. Përçueshmëria elektrike specifike e ujit të rubinetit është afër * ujë i distiluar shumë i pastër rreth 4* . Prandaj, në elektrolizë, përdoren tretësira ujore të elektroliteve - acide, alkale dhe kripëra.

Duke ndryshuar përbërjen, përqendrimin dhe temperaturën e elektrolitit dhe duke zgjedhur kushtet që përcaktojnë madhësinë e mbitensionit, është e mundur të ndryshohet rrjedha e proceseve të elektrodave në drejtimin e dëshiruar.

Në proceset e elektrolizës industriale të ujit, aktualisht përdoren vetëm elektrolite alkaline - kalium kaustik dhe sajë kaustike. Nëse alkalet teknike përdoren si elektrolite, tretësirat e tyre përmbajnë papastërti jonike etj. Është gjithashtu e mundur që sasi të vogla të hekurit dhe ndotësve të tjerë të jenë të pranishëm në elektrolit.

Gjatë funksionimit afatgjatë të impianteve të elektrolizës së ujit, jonet e huaja të futura me papastërtitë e përfshira në ujin e ushqimit grumbullohen në tretësirën e elektrolitit. Nëse ka ndonjë papastërti, siç janë jonet , vazhdimisht hyn në tretësirën e elektrolitit, pastaj me një kohëzgjatje të mjaftueshme të procesit të elektrolizës, arrihet përqendrimi maksimal i kësaj papastërtie, i cili përcaktohet nga barazia e mbërritjes dhe konsumit të tij në elektrolizer për njësi të kohës.

Kur ushqehet elektrolizatori me ujë të distiluar, përmbajtja e joneve të thjeshta në elektrolit është zakonisht shumë e vogël dhe në total nuk kalon 1 - 5 g/l, duke përjashtuar karbonatet, përmbajtja e të cilave në 1 litër tretësirë ​​elektrolite mund të arrijë në dhjetëra gram. Në elektrolizuesit me një pasqyrë të hapur elektroliti në kontakt me ajrin, përqendrimi i karbonateve mund të jetë edhe më i madh. Për elektrolizuesit e disa modeleve, elektroliti përgatitet në rezervuarë të mbyllur me një batanije azoti, e cila parandalon ndotjen nga karbonatet.

Gjatë elektrolizës së ujit, hidrogjeni lirohet në katodë dhe oksigjeni në anodë. Në varësi të kushteve të procesit katodik, ekzistojnë dy mekanizma të mundshëm për shfaqjen e tij. Në tretësirat acidike me përmbajtje të lartë të joneve të hidrogjenit, lirimi i tij ndodh për shkak të shkarkimit të joneve. me formimin e hidrogjenit atomik, i cili absorbohet në sipërfaqen e katodës, i cili mund të përshkruhet me shprehjen:

Meqenëse joni i hidrogjenit në tretësirë ​​është i hidratuar, faza e shkarkimit të tij mund të përfaqësohet si:

Faza tjetër e procesit katodik është rikombinimi i hidrogjenit atomik në hidrogjen molekular, i cili ndodh përmes një mekanizmi katalitik.

Në kushte të caktuara, të dy fazat e procesit katodik janë shkarkimi i joneve dhe lirimi i hidrogjenit molekular - mund të ndodhë njëkohësisht.

Nëse në tretësirë ​​janë të pranishme katione të tjera, që kanë një potencial çlirimi më pozitiv në krahasim me hidrogjenin, ato çlirohen në katodë, duke formuar një precipitat. Kjo vërehet, për shembull, në prani të papastërtive në elektrolitin e përbërjeve të plumbit, kallajit, zinkut, hekurit, kromit, molibdenit dhe disa metaleve të tjera. Nëse një depozitim i tillë formohet në katodë, potenciali për evolucionin e hidrogjenit dhe kushtet për procesin katodik mund të ndryshojnë. Në kushtet industriale, elektroliti pothuajse gjithmonë përmban një sasi të vogël të joneve të hekurit për shkak të korrozionit të vazhdueshëm të pjesëve të çelikut të elektrolizuesve. Prandaj, një depozitë në formën e një sfungjeri metalik (hekuri) zakonisht formohet në sipërfaqen e katodës.

Lëshimi i oksigjenit në anodë gjatë elektrolizës së ujit ndodh si rezultat i shkarkimit të joneve hidroksil ose molekulave të ujit. Sasi të vogla të pranishme në elektrolit dhe jone të tjera, si dhe jone në një përqendrim mjaft të lartë të alkalit në tretësirë ​​(200 - 300 g/l ose më shumë) ato nuk mund të shkarkohen, pasi kjo në këto kushte kërkon një potencial më të lartë sesa për shkarkimin e joneve. ose molekulat e ujit. Në tretësirat alkaline me densitet të moderuar të rrymës, furnizimi i joneve hidroksil në anodë nuk është një proces kufizues dhe ato shkarkohen në anodë sipas reagimit:

Në tretësirat acidike me çdo densitet të rrymës dhe në tretësirat alkaline me densitet të lartë të rrymës, furnizimi me jon është faza kufizuese dhe propozohet një mekanizëm i dytë për shkarkimin e tyre:

Gjatë elektrolizës, të gjithë jonet e pranishme në elektrolit marrin pjesë në transferimin e rrymës. Përqindja e pjesëmarrjes së tyre përcaktohet nga përqendrimi relativ dhe lëvizshmëria e joneve. Në elektrolitet alkaline, për shkak të përqendrimit shumë të ulët të joneve të hidrogjenit, transferimi i rrymës kryhet pothuajse ekskluzivisht nga jonet.

Pothuajse vetëm molekulat e ujit shkarkohen në katodë, dhe jonet në anodë. . Në këtë rast, për secilën molekulë të hidrogjenit të lëshuar në katodë, dy molekula uji kalbet për të formuar dy molekula. . Jonet Dhe , duke marrë pjesë në transferimin e rrymës në katodë, si dhe , dhe anionet e tjera të përfshira në transferimin e rrymës në anodë nuk shkarkohen në elektroda.

Për shkak të faktit se gjatë elektrolizës, gazrat e ujit lëshohen në të dy elektroda, shtresa elektrolitike ngjitur me elektrodën përzihet intensivisht. Prandaj, formimi i zonave lokale me një përqendrim shumë të reduktuar të KOH dhe, në përputhje me rrethanat, me një përqendrim të rritur të joneve nuk ka gjasa në sipërfaqen e anodës. etj. Megjithatë, në thellësi të boshllëqeve të ngushta midis elektrodës dhe pjesëve ngjitur ose nën llum afër sipërfaqes së elektrodës, një ndryshim i rëndësishëm në përqendrimin e joneve është i mundur për arsyet e diskutuara më parë. Ndryshimet e tilla të përqendrimit me sa duket shkaktojnë korrozion lokal elektrokimik intensiv të disa pjesëve të elektrolizuesve.

Ashtu si në proceset e tjera elektrokimike, kostoja e energjisë elektrike gjatë elektrolizës së ujit është e madhe dhe shpesh përcakton ekonominë e këtij procesi. Prandaj, shumë vëmendje i kushtohet gjithmonë çështjeve të konsumit të energjisë për elektrolizë dhe uljes së tensionit në qelizën elektrolitike.

. Qelizat elektrokimike

Një qelizë elektrokimike zakonisht përbëhet nga dy gjysmë qeliza, secila prej të cilave është një elektrodë e zhytur në elektrolitin e vet. Elektrodat janë bërë nga materiali elektrik përçues (metal ose karboni), ose më rrallë nga një gjysmëpërçues. Bartësit e ngarkesës në elektroda janë elektrone, dhe bartësit e ngarkesës në elektrolit janë jonet. Një tretësirë ​​ujore e kripës së tryezës (klorur natriumi NaCl), e cila është një elektrolit, përmban grimca të ngarkuara: kationet e natriumit Na +dhe anionet e klorit Cl -Nëse një zgjidhje e tillë vendoset në një fushë elektrike, atëherë jonet Na +do të kalojë në polin negativ, jonet Cl -- në pozitive. Kripërat e shkrira, si NaCl, janë gjithashtu elektrolite. Elektrolitet mund të jenë gjithashtu substanca të ngurta, për shembull b-alumina (polialuminat natriumi), që përmbajnë jone të lëvizshëm të natriumit ose polimere të këmbimit të joneve.

Gjysmëqelizat ndahen nga një ndarje, e cila nuk ndërhyn në lëvizjen e joneve, por parandalon përzierjen e elektroliteve. Roli i një ndarjeje të tillë mund të kryhet nga një urë kripe, një tub me një zgjidhje ujore të mbyllur në të dy skajet me lesh xhami, një membranë shkëmbimi jonesh ose një pllakë qelqi poroze. Të dy elektrodat e qelizës elektrolitike mund të zhyten në të njëjtin elektrolit.

Qelizat elektrokimike vijnë në dy lloje: qeliza galvanike dhe qeliza elektrolitike (elektrolizerët).

Të njëjtat reaksione ndodhin në qelizën elektrolitike si në elektrolizuesit industrialë për prodhimin e klorit dhe alkalit: shndërrimi i shëllirë (një tretësirë ​​ujore e koncentruar e klorurit të natriumit) në klor dhe hidroksid natriumi NaOH:

joni i oksidimit të elektrolizës

Jonet e klorurit në elektrodën e grafitit oksidohen në gaz klor, dhe uji në elektrodën e hekurit reduktohet në jone hidrogjen dhe hidroksid. Elektrolitet mbeten elektrikisht neutrale për shkak të lëvizjes së joneve të natriumit përmes një ndarje - një membranë shkëmbimi jonesh. Elektroda në të cilën ndodh oksidimi quhet anodë dhe elektroda në të cilën ndodh reduktimi quhet katodë.

Bibliografi

1. O.D. Khvolson, Kursi i fizikës, RSFSR, Gosizdat, Berlin, 1923, vëll.

A.I. Levin, Bazat teorike të elektrokimisë, Shteti. Shkencor dhe teknik Shtëpia botuese, Moskë, 1963.

A.P. Sokolov, ZhRFKhO, vëll 28, f. 129, 1896.

Fiz. Encycl. Slov., ed. "Enciklopedia Sovjetike", Moskë, 1960, vëll 1, f. 288.

L.M. Yakimenko et al., Elektroliza e ujit, ed. "kimia", Moskë, 1970.

Tutoring

Keni nevojë për ndihmë për të studiuar një temë?

Specialistët tanë do të këshillojnë ose ofrojnë shërbime tutoriale për temat që ju interesojnë.
Paraqisni aplikacionin tuaj duke treguar temën tani për të mësuar në lidhje me mundësinë e marrjes së një konsultimi.

Në këtë artikull do të flasim për elektrolizën e ujit të zakonshëm.

Kushdo që, pa menduar, zbavitet me video nga YouTube, dhe më pas përpiqet të përsërisë atë që i është paraqitur në një pjatë, është i dënuar me dështim. Interneti po “mbush” me video mashtrimi dhe ky emision është pjesë e jetës së njerëzve. Dikush fiton para nga kjo, dhe dikush e ndihmon atë të fitojë para duke parë këtë shfaqje. Videot duhet të trajtohen me kujdes. Për shembull, unë e di se është e mundur të rritet efikasiteti i një impianti elektrolizë, por nuk jam i sigurt nëse Mayer e drejtoi vërtet makinën e tij në ujë? Të parën ia kam vërtetuar vetes si teorikisht ashtu edhe praktikisht, por e dyta ende nuk është vërtetuar.

Për sasinë e mjaftueshme të gazit që i nevojitet makinës, zona e elektrodave në qelizën Mayer është shumë e vogël! Një nga elementët misterioz në dizajnin e makinës së Mayer është rezervuari i kuq i vendosur pas sediljes së shoferit. Asgjë nuk është shkruar askund për të. Një qelizë "Zgavër rezonante", një tregues i nivelit të ujit dhe një stimulues lazer futen në rezervuar. Gjithçka përveç këtij rezervuari përshkruhet në një mënyrë ose në një tjetër, por asgjë për rezervuarin fare. A është ky me të vërtetë rezervuari i karburantit (për ujë). Por në video, Mayer derdh ujë direkt në qeli. Ky ishte një largim i lehtë nga tema e artikullit, por për ju është një temë për t'u menduar.

Hulumtimi im, para së gjithash, synon jo "lidhjen" e shpejtë të një qelize elektrolize me një makinë, por në maksimizimin e produktivitetit të saj. Qëllimi është të zvogëlohet rryma e elektrolizës, ose me fjalë të tjera, kostot e energjisë, por në të njëjtën kohë të rritet vëllimi i prodhimit të përzierjes oksigjen-hidrogjen. Gjatë hulumtimit tim eksperimental, u zbuluan disa veti fizike të ujit, pasi i studiova dhe më pas i përdor ato, unë munda të rris produktivitetin e një instalimi të zakonshëm elektrolizë disa herë. Në fillim fillova eksperimentet e mia me një instalim prej pllakash, por gjatë eksperimenteve më duhej t'i braktisja ato dhe të kaloja në tuba. Pllakat përfaqësonin një ngarkesë të pakrahasueshme në frekuenca ultra të larta. Ishte e vështirë të bëhej një ndarës i mikrovalës me modalitet të zakonshëm pa humbur fuqinë. Problemi më i parëndësishëm, por kryesor është se të gjithë elementët aktivë duhej të ishin të barabartë nga një rezonator i veçantë mikrovalor në një distancë shumëfish të gjatësisë së valës, përndryshe do të ndodhte lëshimi i pabarabartë i gazit. Kështu që u detyrova të kaloja në tuba.

Për të pasur diçka për të krahasuar në të ardhmen, sekuenca e eksperimenteve filloi me elektrolizën e zakonshme të rrymës direkte. Kam kryer eksperimentet në konfigurimin e treguar më poshtë. E mbusha qelizën e elektrolizës me ujë të zakonshëm të rubinetit të kaluar përmes një filtri karboni, pa përdorur acide ose alkale. Gjatë eksperimentit, nga qeliza e elektrolizës, përzierja hidrogjen-oksigjen hyri në një enë "të përmbysur" të mbushur me ujë me një vëllim prej 100 mililitrash. Në fillim të eksperimentit, kur njësia u ndez, kronometri filloi. Kur kontejneri u mbush me gaz dhe 2 flluska dolën prej tij në enën e jashtme, kronometri ndaloi. Për të zvogëluar kohën për eksperimente, u morën tre palë tuba të përshkruar në patentat e Meyer, 4 inç të gjatë. Sipërfaqja totale e hapësirës aktive të elektrolizës (zona e elektrodës) ishte rreth 180 cm 2.

E "mbusha" enën e treguar me gaz disa herë në rryma të ndryshme elektrolize. Rrymat që zgjodha ishin: 0.25A; 0,5A; 1A; 1.5A; 2A.

Në elektrolizën e zakonshme me rrymë të drejtpërdrejtë, u zbulua se me një rritje të tensionit U në pllakat e instalimit të elektrolizës, ndodh një rritje jolineare e rrymës I Sipas një supozimi paraprak, flluskat e gazit duhet të parandalojnë kalimin e rrymës në ndërelektrodë. hapësirë, prandaj një rritje e tensionit në pllaka duhet të çojë në një rritje të rezistencës së përzierjeve ujë-gaz sipas ligjit parabolik. Në fakt, ndodhi fenomeni i kundërt.

Rezistenca R ra ndjeshëm me rritjen e tensionit sipas një grafiku jolinear - një "hiperbolë". Pritej që flluskat e gazit që shfaqen në sipërfaqen e elektrodave të parandalonin kalimin e rrymës elektrike midis elektrodave. Por në praktikë, doli që kur rryma u rrit me vlera ende të ulëta, ndodhi një rënie e mprehtë e rezistencës dhe në rrymat mbi 7 amper, vetitë e përçueshmërisë së ujit nuk ndryshuan - Ligji i Ohm-it u përmbush. Dukuria e përshkruar është ilustruar me grafik.

Sigurisht, me një rrymë të lartë, prodhohet më shumë gaz, sepse ne përpiqemi për më shumë gaz, por raporti i prodhimit të gazit ndaj fuqisë së shpenzuar bie ndjeshëm, gjë që zvogëlon efikasitetin e instalimit.

Ishte e nevojshme të krijohej një pajisje që do të "dridhte" instalimin e elektrolizës. Për rolin e shakerit, mund të konsideroni një pensionist - ai nuk punon askund, ai ulet dhe dridhet, por ai zë një hapësirë ​​të caktuar, ai duhet të ushqehet, kockat e tij të vjetra duhet të trajtohen! Do të jetë më e shtrenjtë! Prandaj nevojiten mjete teknike.

Në disa faqe ka artikuj që tubat Mayer kanë prerje të veçanta për akordim në rezonancë në frekuencat e zërit. Prerjet i shihni në foto.

Sigurisht, ky opsion i përdorimit të dridhjeve të zërit është i mundur, por montimi i tubave është bërë në atë mënyrë që të mos lejojë që tubat të dridhen. Duke ditur që uji transmeton mirë dridhjet e zërit, është më e lehtë të instaloni një, për shembull, një rezonator tejzanor në enë dhe efekti arrihet. Kam përdorur një gjenerator të zakonshëm pulsi katror në një mikroqark TTL dhe një "qindarkë" tejzanor. Një eksperiment me një rezonator tejzanor tregoi një rritje të lehtë në sasinë e daljes së gazit, me një konsum konstant të energjisë. Karakteristikat e këtij procesi janë paraqitur në grafik.

Këtu, grafiku i parë është raporti i vëllimit të gazit dalës V me fuqinë elektrike P, nga vetë fuqia e shpenzuar për të prodhuar një përzierje oksigjen-hidrogjen pa ndikim tejzanor, dhe grafiku i dytë është me ndikim tejzanor. Ka një efekt pozitiv, por jo domethënës. Në fuqi të ulët (rrymë e ulët), ndikimi tejzanor nuk ndikon fare në procesin e elektrolizës, por në fuqi të lartë produktiviteti i instalimit rritet deri në një farë mase. Në mënyrë ideale, mund të supozohet se sa më i fortë të jetë dridhja, aq më i lartë do të jetë grafiku i performancës, por ende duhet kohë për të hequr flluskat e gazit nga hapësira ndërelektrodike.

Një nga opsionet për heqjen e flluskave të gazit nga hapësira ndërelektrodike është sigurimi i qarkullimit të shpejtë të ujit, i cili lan jashtë flluskat e oksigjenit dhe hidrogjenit. Shoku Kanarev përdor këtë metodë në reaktorët e tij. Dhe Mayer, midis metodave të tjera, projektoi tubat e instalimit të tij celular për të siguruar qarkullimin më të mirë natyror të ujit dhe gazrave.

Duke u kthyer te patentat e Mayer, vura re se në patenta ai i kushton një vend të rëndësishëm stimulimit me lazer. LED dridhen në një frekuencë prej afërsisht 30 kHz. LED të fuqishëm të kuq, të ngjashëm me ato që gjenden në treguesit lazer, përdoren si stimulues. Zgjedhja e treguesve lazer nuk është një kënaqësi e lirë, kështu që nuk e bëra. Sigurisht, mund të ndërhyni me LED super të shndritshëm, por unë nuk e kam arritur atë. Nëse keni dëshirë dhe mundësi, provojeni.

Nuk arrita diapazonin e dritës së kuqe, duke u ndalur në frekuencat e mikrovalës. Siç shkrova më herët, përdoret frekuenca rezonante e molekulave të ujit. Kjo lejon që një puls i shkurtër dhe me fuqi të ulët me mbushje me mikrovalë të "tundë" pothuajse çdo vëllim uji. Por meqenëse lëkundjet e vazhdueshme në frekuenca tepër të larta mund të ngrohin vetëm molekulat e ujit (si luhatja pothuajse e vazhdueshme e një furre me mikrovalë), dhe ne nuk kemi nevojë për këtë, unë përdora një puls të shkurtër. Dizajni i vjetër tregonte dalje të pabarabartë të gazit nga çifte të ndryshme tubash, kështu që ishte e nevojshme të ribëhej modeli i qelizës duke përdorur ndërlikimet e teknologjisë së mikrovalëve. Falë përdorimit të një impulsi të shkurtër me frekuencë ultra të lartë, pati një rritje të konsiderueshme në sasinë e daljes së gazit, duke ruajtur të njëjtin konsum të energjisë.

Këtu grafiku i parë është varësia e raportit të vëllimit të gazit dalës V me fuqinë P, nga vetë fuqia elektrike e shpenzuar për të marrë përzierjen oksigjen-hidrogjen pa ndikim shtesë. Grafiku i dytë është me ekspozimin tejzanor, dhe i treti është me ekspozimin ndaj një pulsi mikrovalë. Efekti pozitiv i stimulimit me impulse me mikrovalë është më shprehës sesa stimulimi me ultratinguj. Gjatë eksperimenteve me stimulimin me mikrovalë, u vu re një rënie e lehtë e performancës në një fuqi hyrëse prej rreth 16 Watts, dhe më pas u vu re përsëri një rritje e performancës. Çfarë lloj rënieje është kjo, nuk mund ta shpjegoj ende, mendova se ishte një gabim matjeje, por me eksperimentet e përsëritura dhe ato të kryera duke përdorur instrumente të tjera, "rënia" u përsërit. Për saktësi, matjet e përsëritura u kryen në hapat aktualë prej 0.2A, duke filluar nga 0.2A në 2.4A. Në fund të grafikut, pati një rënie të mprehtë të performancës. Do të ishte më e saktë të thuhet se rryma u rrit, por sasia e gazit nuk u rrit. Unë supozoj se në rryma të larta, një sasi e madhe gazi e lëshuar ndërhynte në funksionimin e instalimit, kështu që në rryma më të larta, nuk eksperimentova, nuk ka asnjë pikë.

Nëse shikoni grafikun e fundit, mund të konkludoni: ky instalim eksperimental me një sipërfaqe të dobishme elektrode prej 180 cm 2 (tre palë tuba) është në gjendje të prodhojë rreth 2.2 litra një përzierje oksigjen-hidrogjen në orë duke përdorur 27 Watts. të fuqisë elektrike. Me fuqinë dhe tensionin e treguar prej 12 volt, konsumi aktual do të jetë afërsisht 2.25 amper. Nga kjo rrjedh se për të prodhuar 22 litra përzierje oksigjen-hidrogjen në orë, nevojiten 270 W energji elektrike, e cila, me një tension në bord prej 12 volt, korrespondon me një rrymë prej 22.5 amperësh. Kjo kërkon 30 palë tuba me lartësi rreth 10 centimetra. Siç mund ta shihni, rryma nuk është e vogël, por "përshtatet" mirë në konsumin e energjisë së një gjeneratori standard të makinave. Mund të bëhet ndryshe: për 1 kilovat energji elektrike të shpenzuar, prodhohen 81 litra gaz, ose nëse konvertohet në metër kub, nevojiten afërsisht 12,3 kilovat-orë. për të prodhuar një metër kub përzierje oksigjen-hidrogjen.

Nëse krahasojmë me instalimet e njohura të elektrolizës, për shembull IPTI, të cilat shpenzojnë 4...5 kilovat-orë për metër kub të normalizuar hidrogjen, atëherë instalimi i përshkruar në këtë artikull humbet në produktivitet, pasi shpenzon 18.5 kilovat-orë për. metër kub të normalizuar të hidrogjenit. Prandaj, nxirrni përfundimet tuaja nga numrat që kam dhënë.

Unë ende nuk e kam kuptuar se çfarë vëllimi gazi nevojitet për të funksionuar një motor me djegie të brendshme. Por ajo që shfaqet në YouTube ka pak lidhje me realitetin.

Dezinfektimi i ujit me elektrolizë të drejtpërdrejtë

Çfarë është elektroliza e drejtpërdrejtë e ujit?

Kalimi i rrymës elektrike nëpër ujin e trajtuar shoqërohet me një sërë reaksionesh elektrokimike, si rezultat i të cilave në ujë krijohen substanca të reja dhe ndryshon struktura e ndërveprimeve ndërmolekulare. Gjatë elektrolizës direkte të ujit, ndodh sinteza e agjentëve oksidues - oksigjeni, ozoni, peroksidi i hidrogjenit etj. Përveç kësaj, në ujë edhe me përmbajtje shumë të ulët të klorurit, gjatë elektrolizës direkte formohet klori i mbetur, i cili është shumë i rëndësishëm për. efekti i zgjatur i dezinfektimit të ujit.

Teoria e procesit të elektrolizës së ujit

Në një formë të thjeshtuar, elektroliza e drejtpërdrejtë e ujit përbëhet nga disa procese.

1) Procesi elektrokimik.

Në ujë (H 2 O ) dy pllaka (elektroda) ndodhen paralelisht: anoda dhe katoda. Tensioni DC i aplikuar në elektroda shkakton elektrolizë të ujit.

Prodhuar në anodë oksigjen: 2H 2 O → O2+ 4H + + 4e − (uji acidifikohet).

Hidrogjeni formohet në katodë: 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH − (uji alkalizohet).

Sasia e hidrogjenit të çliruar është e vogël dhe nuk është një problem i madh.

Përdorimi i elektrodave speciale lejon prodhimin e ozonit dhe peroksidit të hidrogjenit nga uji.

Prodhuar në anodë ozonit: 3H 2 O → O 3+ 6e − + 6H +(uji acidifikohet).

Në katodë - peroksid hidrogjeni : O 2 + 2H 2 O + 2e − → H2O2+ 2OH −(uji bëhet alkalik).

Uji natyral i freskët (jo i distiluar) përmban gjithmonë kripëra minerale - sulfate, karbonate, kloride. Për të marrë klor për një efekt të zgjatur të dezinfektimit të ujit, vetëm kloruret janë me interes. Në ujë janë kryesisht klorur natriumi (NaCl), klorur kalciumi (CaCl) dhe klorur kaliumi (KCl).

Duke përdorur shembullin e klorurit të natriumit, reagimi për formimin e klorit me elektrolizë do të jetë si më poshtë.

Kripë e tretur në ujë: 2 NaCl + H 2 O → 2 Na + +2 Cl – + 2 H 2 O

Gjatë elektrolizës, klori formohet në anodë: 2 Cl – → Cl 2 +2 e - (uji acidifikohet).

Dhe hidroksidi i natriumit formohet në katodë: Na + + OH – → NaOH (uji bëhet alkalik).

Ky reagim është jetëshkurtër pasi çdo klor i prodhuar në anodë konsumohet shpejt për t'u formuar hipoklorit natriumi : Cl 2 + 2 NaOH → H 2 + 2 NaOCl.

Reaksione të ngjashme elektrolize ndodhin me kloruret e kalciumit dhe kaliumit.

Kështu, si rezultat i elektrolizës së ujit të freskët, krijohet një përzierje e agjentëve të fortë oksidues:oksigjen + ozon + peroksid hidrogjeni + hipoklorit natriumi .

2) Procesi elektromagnetik.

Një molekulë uji është një dipol i vogël që përmban ngarkesa pozitive (nga ana e hidrogjenit) dhe negative (nga ana e oksigjenit) në pole. Në një fushë elektromagnetike, pjesa e hidrogjenit të molekulës së ujit tërhiqet në katodë, dhe pjesa e oksigjenit në anodë. Kjo çon në dobësimin dhe madje edhe thyerjen e lidhjeve të hidrogjenit në molekulën e ujit. Dobësimi i lidhjeve hidrogjenore nxit formimin e oksigjenit atomik. Prania e oksigjenit atomik në ujë kontribuon në duke reduktuar fortësinë e ujit. Kalciumi është gjithmonë i pranishëm në ujin e zakonshëm. Jonet e Ca + oksidohen nga oksigjeni atomik: Ca + + O → CaO. Oksidi i kalciumit, duke u kombinuar me ujin, formon hidrat oksid kalciumi: CaO + H 2 O → Ca (OH) 2. Hidrati i oksidit të kalciumit është një bazë e fortë, shumë e tretshme në ujë. Procese të ngjashme ndodhin me elementë të tjerë të fortësisë së ujit.

3) Proceset e kavitacionit.

Si rezultat i procesit elektrokimik dhe elektromagnetik, formohen flluska mikroskopike të gazit të oksigjenit dhe hidrogjenit. Një re e bardhë e përbërë nga flluska që dalin shfaqet pranë sipërfaqes së elektrodave. Të ngujuara nga rrjedha e ujit, flluskat zhvendosen në një zonë ku shpejtësia e rrjedhës është më e ulët dhe presioni është më i lartë, dhe ato shemben me shpejtësi të madhe.

Rënia e menjëhershme e flluskës çliron energji të madhe, e cila shkatërron murin ujor të flluskës, d.m.th. molekulat e ujit. Pasoja e shkatërrimit të një molekule uji është formimi i joneve të hidrogjenit dhe oksigjenit, grimcave atomike të hidrogjenit dhe oksigjenit, molekulave të hidrogjenit dhe oksigjenit, hidroksileve dhe substancave të tjera.

Proceset e listuara kontribuojnë në formimin agjenti kryesor oksidues - oksigjeni atomik.

Çfarë është unike për elektrolizën e drejtpërdrejtë të ujit?

Dezinfektimi i ujit me elektrolizë të drejtpërdrejtë është një lloj trajtimi oksidativ i ujit, por është thelbësisht i ndryshëm nga metodat e zakonshme të dezinfektimit në atë që agjentët oksidues prodhohen nga vetë uji dhe nuk futen nga jashtë dhe, pasi kanë përmbushur funksionin e tyre, kthehen në gjendjen e tyre. gjendjen e mëparshme. Efikasiteti i dezinfektimit të ujit me elektrolizë të drejtpërdrejtë është disa herë më i lartë në krahasim me metodat kimike. Elektroliza e drejtpërdrejtë e ujit nxit heqja e ngjyrës, sulfurit të hidrogjenit, amonit uji i burimit. Elektroliza direkte nuk kërkon pompa dozuese ose reagentë.

Klori, i nevojshëm për të parandaluar ndotjen dytësore bakteriale të ujit në rrjetet e shpërndarjes, aktivizohet nga kripërat minerale natyrore në ujin që kalon përmes elektrolizuesit dhe shpërndahet menjëherë në të. Elektroliza direkte zbërthen kloraminat, duke i kthyer ato në azot dhe kripë.