Suyun Elektrolizi İle Ayrişmasi Hakkında Detaylı Konu Anlatımı Ve İçerik

**Prof. Dr. Sinsi** · 12-20-2012

SUYUN ELEKTROLİZİ İLE AYRIŞMASIKaynakwh: Suyun Elektrolİzİ İle AyriŞmasi

Suyun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijenlerine ayrılması işlemine elektroliz denmektedir

Hidrojen üretimi için en basit yöntem olarak bilinmektedir

İlke olarak, bir elektroliz hücresi içinde, genelde düzlem bir metal veya karbon plakalar olan, iki elektrot ve bunların içine daldırıldığı, elektrolit olarak adlandırılan iletken bir sıvı bulunmaktadır

Doğru akım kaynağı bu elektrotlara bağlandığında akım iletken sıvı içinde, pozitif elektrottan negatif elektroda doğru akacaktır

Bunun sonucu olarak da, elektrolit içindeki su, katot tan çıkan hidrojen ve anot tan çıkan oksijene ayrışacaktır

Burada yalnız suyun ayrışmasına karşılık, su iyi bir iletken olmadığı için elektrolit in içine iletkenliği artırıcı olarak genelde potasyum hidro oksit gibi bir madde eklenir

Kaynakwh: Suyun Elektrolİzİ İle AyriŞmasi

Suyun elektrolizi için, normal basınç ve sıcaklıkta, ideal olarak 1

23 volt yeterlidir

Tepkimenin yavaş olması ve başka nedenlerle, elektroliz işleminde daha yüksek gerilimlerde kullanılır

Hidrojen üretim hızı, gerçek akım şiddeti ile orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yüksek akım yoğunlukları yeğlenmektedir

Bun dan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması için hücre başına uygulanan gerilim genelde 2 volt dolayındadır

Kuramsal olarak, her metreküp oksijen için 2

8kW-saat elektrik enerjisi yeterli olmakla birlikte, yukarıda özetlenen nedenlerle pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı bir metreküp hidrojen üretimi için 3

9-4

6 kW-saat arasında değişmektedir

Buna göre elektroliz işleminin verimi %70 dolayında olmaktadır

Ancak, son yıllarda bu alanda yapılan çalışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde %90 verim elde edilmiştir

Pratikte kullanılan elektroliz hücrelerinde, nikel kaplı çelik elektrotlar kullanılmaktadır

Fosil veya nükleer yakıtlardan elde edilen birincil enerjilerin elektroliz yolu suyun hidrojene dönüştürülmesinin verimi, ilk başlarda bu yakıtlardan elde edilecek elektrik enerjisinin verimine bağlıdır

Elektrik üretim verimi, modern fosil yakıt santralleri için %38 ve nükleer tesisler için %32 dolayında dır

Suyun elektroliz hücresinin ticari olarak %80 verim de çalıştığı düşünüldüğünde, fosil yakıtlardan elektroliz yoluyla hidrojen elde etmede toplam verim %25-30 olmaktadır

Elektrik üretimi sırasında oluşan ısı enerjisi, suyun ayrıştırılması için kullanıldığında, daha yüksek verim elde etmek olanaklıdır

Ancak, suyun ısı enerjisi ile ayrıştırılması için en az 25000C lik bir sıcaklık gerekmektedir

Burada, tek basamakta termo-kimyasal işlem yerine, birkaç basamaklı işlemler ön görülmektedir

Bu alanda yapılan çalışmalar sonucu, çok basamaklı ısıl kimyasal işlemlerde gerekli sıcaklık 9500C ye kadar indirilmiş, toplam verim ise %50 olarak bulunmuştur

Isıl-kimyasal yöntem üzerindeki çalışmalar yoğun bir şekilde sürmektedir

SUYUN ELEKTRİK AKIMININ ETKİSİYLE ELEMENTLERİNE AYRILMASININ GÖZLENMESİ

DENEYİN AMACI: Bileşikleri (su) elektrik enerjisi ile ayrıştırarak başka saf maddeler elde etmek

HAZIRLIK SORULARI:

1-Farklı yükler birbirini çekerler yargısı elektrotta gerçekleşen olaylar için söylenebilir 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 ile elektroliz olayını gerçekleştirmek mümkün müdür?

SUYUN ELEKTROLİZ AYRIŞIMI İÇİN KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER:

1

güç kaynağı 4

krokodil kablo 7

üç ayak 10

bunzen kıskacı

2

deney tüpü- 2 adet 5

cam çubuk 8

statif çubuk 11

su

3

çelik elektrot-2 adet 6

damlalık 9

beherglas (800 ml) 12

sülfirik asit veya sodyum karbonat

DENEY DÜZENEĞİ:

DENEYİN YAPILIŞI:

1-Bir beherglas içerisine 500 ml su koyunuz

İçine az miktar sülfirik asit veya 30 gr kadar çamaşır sodası (Na2CO3) koyarak çözeltinizi hazırlayınız

2-İki deney tüpünü de hazırladığınız çözeltiyle ağzına kadar doldurunuz

Sonra hava almayacak şekilde parmağınızla kapatarak ters çeviriniz ve beherglas içerisindeki çözeltiye daldırınız

Tüpleri Bunzen kıskacıyla sabitleyiniz

3-Elektrotların uçlarını şekilde görüldüğü gibi tüplerin içlerine yerleştiriniz

Krokodilleri elektrotlara bağlayarak, diğer uçlarını güç kaynağının doğru akım çıkışına bağlayınız

4-Tüplerdeki gaz birikmesi sona erdikten sonra yine hava almayacak şekilde sudan çıkarınız

Tüplere kibrit alevi yaklaştırdığınızda patlayarak yanan gaz hidrojen (yanıcı gaz), alevi daha parlak yakan gaz ise oksijen (yakıcı gaz) gazıdır

DENEYİN SONUCU:

Suyun elektrolizinde; ( - ) kutba bağlı olan tüpte iki hacim hidrojen , ( + ) kutba bağlı olan tüpte bir 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 açığa çıkar

Elektroliz düzeneğinde pozitif ve negatif kutupların her ikisine birden “elektrot” denir

Güç kaynağının pozitif kutbuna bağlanan elektrot “anot” , negatif kutbuna bağlanan ise” “katottur”

İki kutup arasında elektrik taşınmasını sağlayan iletken çözeltiye “elektrolit” denir

Suyun elektrolizinde katotta ( - ) “hidrojen, anotta( + ) ise oksijen gazı toplanır

Deney sırasında bir süre sonra tüplerde toplanan hidrojen gazı hacim olarak oksijen gazının iki katı olur

Yapılan deneyde yaklaşık olarak 1 coulomb’luk yükün devreden geçmesi halinde yaklaşık olarak 0,12 cm3 hidrojen, 0,06 cm3 oksijen gazının açığa çıktığı görülmüştür

12-20-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Suyun Elektrolizi İle Ayrişmasi Hakkında Detaylı Konu Anlatımı Ve İçerik SUYUN ELEKTROLİZİ İLE AYRIŞMASIKaynakwh: Suyun Elektrolİzİ İle AyriŞmasi Suyun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijenlerine ayrılması işlemine elektroliz denmektedir Hidrojen üretimi için en basit yöntem olarak bilinmektedir İlke olarak, bir elektroliz hücresi içinde, genelde düzlem bir metal veya karbon plakalar olan, iki elektrot ve bunların içine daldırıldığı, elektrolit olarak adlandırılan iletken bir sıvı bulunmaktadır Doğru akım kaynağı bu elektrotlara bağlandığında akım iletken sıvı içinde, pozitif elektrottan negatif elektroda doğru akacaktır Bunun sonucu olarak da, elektrolit içindeki su, katot tan çıkan hidrojen ve anot tan çıkan oksijene ayrışacaktır Burada yalnız suyun ayrışmasına karşılık, su iyi bir iletken olmadığı için elektrolit in içine iletkenliği artırıcı olarak genelde potasyum hidro oksit gibi bir madde eklenir Kaynakwh: Suyun Elektrolİzİ İle AyriŞmasi Suyun elektrolizi için, normal basınç ve sıcaklıkta, ideal olarak 123 volt yeterlidir Tepkimenin yavaş olması ve başka nedenlerle, elektroliz işleminde daha yüksek gerilimlerde kullanılır Hidrojen üretim hızı, gerçek akım şiddeti ile orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yüksek akım yoğunlukları yeğlenmektedir Bun dan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması için hücre başına uygulanan gerilim genelde 2 volt dolayındadır Kuramsal olarak, her metreküp oksijen için 28kW-saat elektrik enerjisi yeterli olmakla birlikte, yukarıda özetlenen nedenlerle pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı bir metreküp hidrojen üretimi için 39-46 kW-saat arasında değişmektedir Buna göre elektroliz işleminin verimi %70 dolayında olmaktadır Ancak, son yıllarda bu alanda yapılan çalışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde %90 verim elde edilmiştir Pratikte kullanılan elektroliz hücrelerinde, nikel kaplı çelik elektrotlar kullanılmaktadır Fosil veya nükleer yakıtlardan elde edilen birincil enerjilerin elektroliz yolu suyun hidrojene dönüştürülmesinin verimi, ilk başlarda bu yakıtlardan elde edilecek elektrik enerjisinin verimine bağlıdır Elektrik üretim verimi, modern fosil yakıt santralleri için %38 ve nükleer tesisler için %32 dolayında dır Suyun elektroliz hücresinin ticari olarak %80 verim de çalıştığı düşünüldüğünde, fosil yakıtlardan elektroliz yoluyla hidrojen elde etmede toplam verim %25-30 olmaktadır Elektrik üretimi sırasında oluşan ısı enerjisi, suyun ayrıştırılması için kullanıldığında, daha yüksek verim elde etmek olanaklıdır Ancak, suyun ısı enerjisi ile ayrıştırılması için en az 25000C lik bir sıcaklık gerekmektedir Burada, tek basamakta termo-kimyasal işlem yerine, birkaç basamaklı işlemler ön görülmektedir Bu alanda yapılan çalışmalar sonucu, çok basamaklı ısıl kimyasal işlemlerde gerekli sıcaklık 9500C ye kadar indirilmiş, toplam verim ise %50 olarak bulunmuştur Isıl-kimyasal yöntem üzerindeki çalışmalar yoğun bir şekilde sürmektedir SUYUN ELEKTRİK AKIMININ ETKİSİYLE ELEMENTLERİNE AYRILMASININ GÖZLENMESİ DENEYİN AMACI: Bileşikleri (su) elektrik enerjisi ile ayrıştırarak başka saf maddeler elde etmek HAZIRLIK SORULARI: 1-Farklı yükler birbirini çekerler yargısı elektrotta gerçekleşen olaylar için söylenebilir 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 ile elektroliz olayını gerçekleştirmek mümkün müdür? SUYUN ELEKTROLİZ AYRIŞIMI İÇİN KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER: 1güç kaynağı 4krokodil kablo 7üç ayak 10bunzen kıskacı 2deney tüpü- 2 adet 5cam çubuk 8statif çubuk 11su 3çelik elektrot-2 adet 6damlalık 9beherglas (800 ml) 12sülfirik asit veya sodyum karbonat DENEY DÜZENEĞİ: DENEYİN YAPILIŞI: 1-Bir beherglas içerisine 500 ml su koyunuz İçine az miktar sülfirik asit veya 30 gr kadar çamaşır sodası (Na2CO3) koyarak çözeltinizi hazırlayınız 2-İki deney tüpünü de hazırladığınız çözeltiyle ağzına kadar doldurunuz Sonra hava almayacak şekilde parmağınızla kapatarak ters çeviriniz ve beherglas içerisindeki çözeltiye daldırınız Tüpleri Bunzen kıskacıyla sabitleyiniz 3-Elektrotların uçlarını şekilde görüldüğü gibi tüplerin içlerine yerleştiriniz Krokodilleri elektrotlara bağlayarak, diğer uçlarını güç kaynağının doğru akım çıkışına bağlayınız 4-Tüplerdeki gaz birikmesi sona erdikten sonra yine hava almayacak şekilde sudan çıkarınız Tüplere kibrit alevi yaklaştırdığınızda patlayarak yanan gaz hidrojen (yanıcı gaz), alevi daha parlak yakan gaz ise oksijen (yakıcı gaz) gazıdır DENEYİN SONUCU: Suyun elektrolizinde; ( - ) kutba bağlı olan tüpte iki hacim hidrojen , ( + ) kutba bağlı olan tüpte bir 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 açığa çıkar Elektroliz düzeneğinde pozitif ve negatif kutupların her ikisine birden “elektrot” denir Güç kaynağının pozitif kutbuna bağlanan elektrot “anot” , negatif kutbuna bağlanan ise” “katottur” İki kutup arasında elektrik taşınmasını sağlayan iletken çözeltiye “elektrolit” denir Suyun elektrolizinde katotta ( - ) “hidrojen, anotta( + ) ise oksijen gazı toplanır Deney sırasında bir süre sonra tüplerde toplanan hidrojen gazı hacim olarak oksijen gazının iki katı olur Yapılan deneyde yaklaşık olarak 1 coulomb’luk yükün devreden geçmesi halinde yaklaşık olarak 0,12 cm3 hidrojen, 0,06 cm3 oksijen gazının açığa çıktığı görülmüştür