Elektrolýza: V centru pozornosti (nová) technologie
Objev elektrolýzy jako procesu chemického oddělování sloučenin pomocí elektrického proudu se datuje do počátku 19. století. V roce 1800 britský chemik William Nicholson objevil, že vodu lze elektrolýzou rozdělit na vodík a kyslík. Později v roce 1808 britský chemik Humphry Davy potvrdil tento objev a provedl další experimenty k izolaci dalších sloučenin, jako je sodík a draslík.
V následujících letech byly elektrolyzéry dále vyvíjeny a zdokonalovány, zejména v průmyslu. Koncem 19. století se elektrolýza používala k výrobě hliníku, mědi a dalších kovů. Ve 1920. letech XNUMX. století se elektrolýza používala také k výrobě chlóru a dalších chemikálií.
Elektrolyzéry jsou zařízení, která využívají elektrolýzu k vytváření chemických reakcí, které přeměňují elektrickou energii na chemickou energii. Elektrolyzéry se často používají k výrobě vodíku z vody nebo k přeměně oxidu uhličitého na jiné chemikálie, jako je metan nebo ethylen. Hrají také důležitou roli při skladování energie a přeměně obnovitelné energie.
Proces elektrolýzy probíhá v článku sestávajícím ze dvou elektrod ponořených do elektrolytického roztoku. Na elektrody je přivedeno elektrické napětí, které zahájí proces elektrolýzy. Při použití vody jako roztoku elektrolytu se voda rozkládá na své složky, vodík a kyslík. Kyslík se uvolňuje na kladné elektrodě (anodě), zatímco vodík se uvolňuje na záporné elektrodě (katodě).
Existují různé typy elektrolyzérů, včetně alkalických elektrolyzérů a elektrolyzérů s polymerní elektrolytovou membránou (PEM). Alkalické elektrolyzéry používají jako elektrolyt alkalický roztok, zatímco elektrolyzéry PEM používají jako elektrolyt polymerní membránu k zajištění vysoké účinnosti a selektivního uvolňování vodíku.
Použití elektrolyzérů má několik výhod. Protože elektrolyzéry dokážou přeměnit elektrickou energii na chemickou energii, mohou využívat obnovitelné energie, jako je větrná a solární energie, k výrobě vodíku, což může pomoci snížit emise uhlíku. Elektrolyzéry lze také použít k ukládání energie tím, že uchovává přebytečnou energii a v případě potřeby ji uvolňuje. Navíc z nich lze vytvořit palivové články, které jsou efektivním způsobem přeměny vodíku na elektřinu.
Jaké materiály se používají pro stavbu elektrolyzérů?
Materiály použité k výrobě elektrolyzérů závisí na typu elektrolyzéru a potřebách aplikace. Některé z běžně používaných materiálů jsou:
- Elektrody: Elektrody v elektrolyzérech jsou obvykle vyrobeny z vodivých materiálů, jako je uhlík, drahé kovy, jako je platina nebo palladium, nebo slitiny niklu.
- Elektrolyt: Elektrolytem v elektrolyzérech může být vodný roztok, jako je hydroxid sodný (hydroxid sodný) nebo hydroxid draselný (hydroxid draselný), nebo polymerní membrána, která vykazuje protonovou vodivost.
- Nádrž: Nádrž elektrolyzéru může být vyrobena z různých materiálů, jako je nerezová ocel, plast nebo sklo.
- Těsnění: Těsnění, která drží elektrolyt uvnitř elektrolyzéru, jsou často vyrobena z polymerních materiálů, jako je polyvinylchlorid (PVC) nebo polytetrafluorethylen (PTFE).
- Napájení: Napájecí zdroje elektrolyzéru obvykle zahrnují dráty, konektory a obvody vyrobené z materiálů, jako je měď, hliník a křemík.
Je důležité vybrat materiály, které splňují potřeby aplikace, jako je chemie elektrolytu a proud potřebný k provedení požadované reakce. Některé elektrolyzéry také vyžadují materiály, které odolávají korozi nebo mají speciální povlaky, aby se zabránilo nežádoucím reakcím.
V posledních letech pokroky v technologii podpořily vývoj elektrolyzérů, což z nich učinilo důležité nástroje v energetickém průmyslu. Elektrolyzéry se využívají zejména k výrobě vodíku jako nosiče energie, který lze využít v palivových článcích k výrobě elektřiny nebo může sloužit jako surovina pro chemický průmysl. Elektrolyzéry také hrají důležitou roli při skladování energie a přeměně obnovitelných energií, jako je větrná a solární energie.
Celkově jsou elektrolyzéry důležitými nástroji pro přeměnu elektrické energie na chemickou energii a podporu skladování a přeměny energie. S pokrokem technologie se očekává, že elektrolyzéry budou hrát v energetickém průmyslu stále důležitější roli.