Suyun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijenlerine ayrılması işlemine elektroliz denmektedir. Hidrojen uretimi icin en yalın metot bi şekilde bilinmektedir. İlke bir şekilde, bir elektroliz hucresi icinde, genelde duzlem bir metal ya da karbon plakalar olan, iki elektrot ve bunların icine daldırıldığı, elektrolit bir şekilde adlandırılan iletken bir sıvı bulunmaktadır.
Doğru akım kaynağı bu elektrotlara bağlandığında akım iletken sıvı icinde, pozitif elektrottan negatif elektroda doğru akacaktır. Bunun sonucu, elektrolit icindeki su, katot tan cıkan hidrojen ve anot tan cıkan oksijene ayrışacaktır. Burada ancak suyun ayrışmasına bedel, su iyi bir iletken olmadığı icin elektrolit in icine iletkenliği artırıcı bir şekilde genelde potasyum hidro oksit gibi bir nesne eklenir.
Suyun elektrolizi sebebiyle, normal basınc ve sıcaklıkta, ideal bir şekilde bir.23 volt yeterlidir. Tepkimenin yavaş olması ve farklı nedenlerle, elektroliz işleminde daha yuksek gerilimlerde kullanılır.
Hidrojen uretim hızı, hakikat akım şiddeti birlikte orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yuksek akım yoğunlukları yeğlenmektedir. Bun dan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması icin hucre başına uygulanan gerilim genelde iki volt dolayındadır.
Kuramsal bi şekilde, butun metrekup oksijen icin iki.8kW-saat elektrik enerjisi kafi olmakla ile, yukarıda ozetlenen nedenlerle pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı 1 metrekup hidrojen uretimi icin uc.9-4.6 kW-saat arasında değişmektedir. Buna gore elektroliz işleminin verimi %70 dolayında olmaktadır. yalnız, son yıllarda bu alanda yapılan calışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde %90 verim elde edilmiştir. Pratikte kullanılan elektroliz hucrelerinde, nikel kaplı celik elektrotlar kullanılmaktadır.
Fosil ya da nukleer yakıtlardan elde edilen birincil enerjilerin elektroliz yolu suyun hidrojene donuşturulmesinin verimi, ilk başlarda bu yakıtlardan elde edilecek elektrik enerjisinin verimine bağlıdır.
Elektrik uretim verimi, cağdaş fosil yakıt santralleri icin %38 ve nukleer tesisler icin %32 dolayında dır. Suyun elektroliz hucresinin ticari bi şekilde %80 verim de calıştığı duşunulduğunde, fosil yakıtlardan elektroliz yoluyla hidrojen elde etmede toplam verim %25-30 olmaktadır.
Elektrik uretimi sırasında oluşan hararet enerjisi, suyun ayrıştırılması icin kullanıldığında, daha yuksek verim elde etmek olanaklıdır. yalnız, suyun hararet enerjisi birlikte ayrıştırılması icin en az 25000C lik bir sıcaklık gerekmektedir.
Burada, tek basamakta termo-kimyasal işlem yerine, birkac basamaklı işlemler on gorulmektedir. Bu alanda yapılan calışmalar sonucu, epey basamaklı ısıl kimyasal işlemlerde lazım sıcaklık 9500C ye kadar indirilmiş, toplam verim ise %50 bir şekilde bulunmuştur. Isıl-kimyasal metot uzerindeki calışmalar yoğun bir bicimde surmektedir.
SUYUN ELEKTRİK AKIMININ ETKİSİYLE ELEMENTLERİNE AYRILMASININ GOZLENMESİ
DENEYİN AMACI: Bileşikleri (su) elektrik enerjisi birlikte ayrıştırarak farklı saf nesneler elde etmek.
HAZIRLIK SORULARI:
1-Farklı yukler kendilerini cekerler yargısı elektrotta gercekleşen hadiseler icin soylenebilir mi' Araştırınız.
2-Suyu oluşturan gazlardan oksijen gazı hangi elektrotta toplanmasını beklersiniz'
3-Suyun elektrolizinde oluşan hidrojen ve oksijen gazları arasındaki yaklaşık oran nedir' Araştırınız.
4-Saf su birlikte elektroliz olayını gercekleştirmek olabilir mudur?
SUYUN ELEKTROLİZ AYRIŞIMI İCİN KULLANILAN ARAC VE GERECLER:
1.kuvvet kaynağı 4.krokodil kablo 7.3 ayak 10.bunzen kıskacı
2.deney tupu- iki adet 5.cam cubuk 8.statif cubuk 11.su
3.celik elektrot-2 adet 6.damlalık 9.beherglas (800 ml) 12.sulfirik asit ya da sodyum karbonat
DENEYİN YAPILIŞI:
1-Bir beherglas icerisine 500 ml su koyunuz. İcine az miktar sulfirik asit ya da 30 gr kadar camaşır sodası (Na2CO3) koyarak cozeltinizi hazırlayınız.
2-İki deney tupunu de hazırladığınız cozeltiyle ağzına kadar doldurunuz. sonraları hava almayacak bicimde parmağınızla kapatarak ters ceviriniz ve beherglas icerisindeki cozeltiye daldırınız. Tupleri Bunzen kıskacıyla sabitleyiniz.
3-Elektrotların uclarını bicimde gorulduğu gibi tuplerin iclerine yerleştiriniz. Krokodilleri elektrotlara bağlayarak, diğer uclarını kuvvet kaynağının doğru akım cıkışına bağlayınız.
4-Tuplerdeki gaz birikmesi sona erdikten sonraları yine hava almayacak bicimde sudan cıkarınız. Tuplere kibrit alevi yaklaştırdığınızda patlayarak yanan gaz hidrojen (yanıcı gaz), alevi daha parlak yakan gaz ise oksijen (yakıcı gaz) gazıdır.
DENEYİN SONUCU:
Suyun elektrolizinde; ( - ) kutba bağlantılı olan tupte 2 hacim hidrojen , ( + ) kutba bağlantılı olan tupte 1 hacim oksijen gazı toplanır.
TEORİK BİLGİ:
Bir bileşiğin elektrik yardımıyla bileşenlerine ayrılma olayına elektroliz denir. Herhangi bir bileşiğin elektrolizinde bileşiğin anyonu anottan, katyonu ise katottan acığa cıkar.
Elektroliz duzeneğinde pozitif ve negatif kutupların butun ikisine birden elektrot denir. kuvvet kaynağının pozitif kutbuna bağlanan elektrot anot , negatif kutbuna bağlanan ise katottur. İki kutup arasında elektrik taşınmasını sağlayan iletken cozeltiye elektrolit denir.
Suyun elektrolizinde katotta ( - ) hidrojen, anotta( + ) ise oksijen gazı toplanır. Deney sırasında bir sure sonraları tuplerde toplanan hidrojen gazı hacim bi şekilde oksijen gazının iki katı olur. Yapılan deneyde yaklaşık bir şekilde bir coulombluk yukun devreden gecmesi halinde yaklaşık bi şekilde 0,12 cm3 hidrojen, 0,06 cm3 oksijen gazının acığa cıktığı gorulmuştur.
Doğru akım kaynağı bu elektrotlara bağlandığında akım iletken sıvı icinde, pozitif elektrottan negatif elektroda doğru akacaktır. Bunun sonucu, elektrolit icindeki su, katot tan cıkan hidrojen ve anot tan cıkan oksijene ayrışacaktır. Burada ancak suyun ayrışmasına bedel, su iyi bir iletken olmadığı icin elektrolit in icine iletkenliği artırıcı bir şekilde genelde potasyum hidro oksit gibi bir nesne eklenir.
Suyun elektrolizi sebebiyle, normal basınc ve sıcaklıkta, ideal bir şekilde bir.23 volt yeterlidir. Tepkimenin yavaş olması ve farklı nedenlerle, elektroliz işleminde daha yuksek gerilimlerde kullanılır.
Hidrojen uretim hızı, hakikat akım şiddeti birlikte orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yuksek akım yoğunlukları yeğlenmektedir. Bun dan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması icin hucre başına uygulanan gerilim genelde iki volt dolayındadır.
Kuramsal bi şekilde, butun metrekup oksijen icin iki.8kW-saat elektrik enerjisi kafi olmakla ile, yukarıda ozetlenen nedenlerle pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı 1 metrekup hidrojen uretimi icin uc.9-4.6 kW-saat arasında değişmektedir. Buna gore elektroliz işleminin verimi %70 dolayında olmaktadır. yalnız, son yıllarda bu alanda yapılan calışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde %90 verim elde edilmiştir. Pratikte kullanılan elektroliz hucrelerinde, nikel kaplı celik elektrotlar kullanılmaktadır.
Fosil ya da nukleer yakıtlardan elde edilen birincil enerjilerin elektroliz yolu suyun hidrojene donuşturulmesinin verimi, ilk başlarda bu yakıtlardan elde edilecek elektrik enerjisinin verimine bağlıdır.
Elektrik uretim verimi, cağdaş fosil yakıt santralleri icin %38 ve nukleer tesisler icin %32 dolayında dır. Suyun elektroliz hucresinin ticari bi şekilde %80 verim de calıştığı duşunulduğunde, fosil yakıtlardan elektroliz yoluyla hidrojen elde etmede toplam verim %25-30 olmaktadır.
Elektrik uretimi sırasında oluşan hararet enerjisi, suyun ayrıştırılması icin kullanıldığında, daha yuksek verim elde etmek olanaklıdır. yalnız, suyun hararet enerjisi birlikte ayrıştırılması icin en az 25000C lik bir sıcaklık gerekmektedir.
Burada, tek basamakta termo-kimyasal işlem yerine, birkac basamaklı işlemler on gorulmektedir. Bu alanda yapılan calışmalar sonucu, epey basamaklı ısıl kimyasal işlemlerde lazım sıcaklık 9500C ye kadar indirilmiş, toplam verim ise %50 bir şekilde bulunmuştur. Isıl-kimyasal metot uzerindeki calışmalar yoğun bir bicimde surmektedir.
SUYUN ELEKTRİK AKIMININ ETKİSİYLE ELEMENTLERİNE AYRILMASININ GOZLENMESİ
DENEYİN AMACI: Bileşikleri (su) elektrik enerjisi birlikte ayrıştırarak farklı saf nesneler elde etmek.
HAZIRLIK SORULARI:
1-Farklı yukler kendilerini cekerler yargısı elektrotta gercekleşen hadiseler icin soylenebilir mi' Araştırınız.
2-Suyu oluşturan gazlardan oksijen gazı hangi elektrotta toplanmasını beklersiniz'
3-Suyun elektrolizinde oluşan hidrojen ve oksijen gazları arasındaki yaklaşık oran nedir' Araştırınız.
4-Saf su birlikte elektroliz olayını gercekleştirmek olabilir mudur?
SUYUN ELEKTROLİZ AYRIŞIMI İCİN KULLANILAN ARAC VE GERECLER:
1.kuvvet kaynağı 4.krokodil kablo 7.3 ayak 10.bunzen kıskacı
2.deney tupu- iki adet 5.cam cubuk 8.statif cubuk 11.su
3.celik elektrot-2 adet 6.damlalık 9.beherglas (800 ml) 12.sulfirik asit ya da sodyum karbonat
DENEYİN YAPILIŞI:
1-Bir beherglas icerisine 500 ml su koyunuz. İcine az miktar sulfirik asit ya da 30 gr kadar camaşır sodası (Na2CO3) koyarak cozeltinizi hazırlayınız.
2-İki deney tupunu de hazırladığınız cozeltiyle ağzına kadar doldurunuz. sonraları hava almayacak bicimde parmağınızla kapatarak ters ceviriniz ve beherglas icerisindeki cozeltiye daldırınız. Tupleri Bunzen kıskacıyla sabitleyiniz.
3-Elektrotların uclarını bicimde gorulduğu gibi tuplerin iclerine yerleştiriniz. Krokodilleri elektrotlara bağlayarak, diğer uclarını kuvvet kaynağının doğru akım cıkışına bağlayınız.
4-Tuplerdeki gaz birikmesi sona erdikten sonraları yine hava almayacak bicimde sudan cıkarınız. Tuplere kibrit alevi yaklaştırdığınızda patlayarak yanan gaz hidrojen (yanıcı gaz), alevi daha parlak yakan gaz ise oksijen (yakıcı gaz) gazıdır.
DENEYİN SONUCU:
Suyun elektrolizinde; ( - ) kutba bağlantılı olan tupte 2 hacim hidrojen , ( + ) kutba bağlantılı olan tupte 1 hacim oksijen gazı toplanır.
TEORİK BİLGİ:
Bir bileşiğin elektrik yardımıyla bileşenlerine ayrılma olayına elektroliz denir. Herhangi bir bileşiğin elektrolizinde bileşiğin anyonu anottan, katyonu ise katottan acığa cıkar.
Elektroliz duzeneğinde pozitif ve negatif kutupların butun ikisine birden elektrot denir. kuvvet kaynağının pozitif kutbuna bağlanan elektrot anot , negatif kutbuna bağlanan ise katottur. İki kutup arasında elektrik taşınmasını sağlayan iletken cozeltiye elektrolit denir.
Suyun elektrolizinde katotta ( - ) hidrojen, anotta( + ) ise oksijen gazı toplanır. Deney sırasında bir sure sonraları tuplerde toplanan hidrojen gazı hacim bi şekilde oksijen gazının iki katı olur. Yapılan deneyde yaklaşık bir şekilde bir coulombluk yukun devreden gecmesi halinde yaklaşık bi şekilde 0,12 cm3 hidrojen, 0,06 cm3 oksijen gazının acığa cıktığı gorulmuştur.