E-mail: kanphil@mail.kuban.ru

.

НИЗКОАМПЕРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ

Аннотация: показана возможность реализации процесса электролиза воды, протекающего при фотосинтезе, в технических устройствах. При этом затраты энергии на разложение молекул воды на водород и кислород уменьшаются примерно в 2000 раз.

Введение

В последние годы растёт интерес к водородной энергетике. Объясняется это тем, что водород является неисчерпаемым и экологически чистым энергоносителем. Однако реализация этих качеств сдерживается большими затратами энергии на получение его из воды. Самые современные электролизёры расходуют 4, 0 кВтч на кубический метр этого газа. Процесс электролиза идет при напряжении 1, 6-2, 0 Вольта и силе тока в десятки и сотни Ампер. При сжигании кубического метра водорода выделяется 3, 55 кВтч энергии [1], [2].

Проблему уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды решают многие лаборатории мира, но существенных результатов нет. Между тем в Природе существует экономный процесс разложения молекул воды на водород и кислород. Протекает он при фотосинтезе. При этом атомы водорода отделяются от молекул воды и используются в качестве соединительных звеньев при формировании органических молекул, а кислород уходит в атмосферу. Возникает вопрос: а нельзя ли смоделировать электролитический процесс разложения воды на водород и кислород, который идет при фотосинтезе?

Экспериментальная часть

Поиск ответа на поставленный выше вопрос привел к простой конструкции ячейки (рис. 1), в которой процесс идет при напряжении 1, 5-2, 0 Вольта (по показаниям вольтметра) между анодом и катодом, и силе тока 0, 02 Ампера (по показаниям амперметра и осциллографа) [1], [2], [3], [4].

E-mail: kanphil@mail.kuban.ru

Рис. 1. Лабораторная модель низкоамперной ячейки электролизёра (в стадии патентования)

Электроды ячейки изготовлены из стали, что исключает явления, присущие гальваническому элементу. Тем не менее на электродах ячейки появляется разность потенциалов около 0, 1В при полном отсутствии электролитического раствора в ней. После заливки раствора разность потенциалов увеличивается. При этом положительный знак заряда всегда появляется на верхнем электроде, а отрицательный – на нижнем. Если источник постоянного тока генерирует импульсы, то выход газов увеличивается.

Поскольку лабораторная модель ячейки низкоамперного электролизёра генерирует небольшое количество газов, то самым надёжным методом определения их количества

является метод определения изменения массы раствора за время опыта и последующего расчета выделившегося водорода и кислорода.

Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула – молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум граммам, а грамм-атом атома кислорода – 16 граммам. Грамм-молекула воды равна 18 граммам. Так как масса водорода в молекуле воды составляет 2х100/18=11, 11%, а масса кислорода – 16х100/18=88, 89%, то это же соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 граммах воды содержится 111, 11 грамм водорода и 888, 89 грамм кислорода.

Один литр водорода весит 0, 09 гр., а один литр кислорода -1, 47 гр. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111, 11/0, 09=1234, 44 литра водорода и 888, 89/1, 47=604, 69 литра кислорода. Из этого следует, что один грамм воды содержит 1, 23 литра водорода [1].

Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 кВтч, а на один литр – 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1, 234 литра водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1, 234х4=4, 94 Втч. Результаты эксперимента представлены на рис. 2-11 и в таблице.