Мавзу: Электролиз усулида водород ва кислород ишлаб чикариш

Мавзу: Электролиз усулида водород ва кислород ишлаб чикариш


Режа:

1. 
   Электролиз усули билан водород ишлаб чикариш.
   
2. 
   ОШ ТУЗИНИНГ СУВДАГИ ЭРИТМАСИНИ ЭЛЕКТРОЛИЗЛАБ, ВОДОРОД ОЛИШ.
   

1. 
   Дунё бўйича ишлаб чиқарилаётган Н2 (30*106 т/йил)нинг 3% ташкил этади. Бу усул асосан икки турга:1) Cувни электролиз қилиш. 2) Ош тузи (NаСl) нинг сувдаги эритмасини электролиз қилиш турларига бўлинади. Булардан сувни электролиз қилиб, Н2 олиш кенгроқ тарқалгандир, чунки 2-4 бўйича олинган Н2да ва 0,5% Сl2 ва 1% гача НСl бўлгани учун улардан Н2ни тозалаш ва уни қуритиш керакдир. Сувни электролизи қуйидаги реакцияга асослангандир:
   

2Н2О=2Н2+О2-574кж
Тоза сув жуда кам даражада қуйидаги ионларга диссоциаланиши мумкин: Н2О=Н+1+ОН-1 ва биронта электролит орқали доимий- ўзгармас электр токи юборилса, бу ионлар ҳар хил қутбларга қараб харакатланадилар: манфий электрланган гидроксил (ОН- )ионлар мусбат қутб-анодга, мусбат электрланган водород (НҚ )ионлари эса манфий қутб-катодга борадилар ва у ерда электрсизланиб, анодда аввал атомлар, ундан кейин эса моекуляр О2 ажралиб чиқади. Катодда эса атомар Н, ундан эса молекуляр Н2 ажралиб чиқади.
Сувни электрози жараёнида ишлатилаётган ишқор ионларни ташувчи бўлиб, узоқ вақт хизмат қилса, парчаланаётган сув ўрнига эса, тоза дистилланган сув қўшиб турилади. Аммо бу ерда сув ажраланавергани билан миқдори 0,02%га тенг бўлган оғир сув Д3О(Мд3о=2О; Тк=168,58К) эритмада тўпланиб боради. Сўнг уни ректификация қилиб, ажратиб олиш мумкин. 1мол сувни ажратиш учун 53,6 Ампер соат ва 1,25 волт кучланиш керакдир ёки бир Ампер соатда 418мл Н2, 209мл О2 олиш мумкин. Электролитик чузинчок тоғора ваннанинг Н2 бўйича унумдорлиги: W=418*J* мл/соат бўлиб, у ток кучи J ва уни ўтиш вақти  га тўгри пропорционалдир. Бир мол сувни парчалаш учун 1,25в (290К) ва 1,48в(273К)да қўлланиш керакдир. Амалда 1м3 Н2 ёки 0,5м3 О2 олиш учун 4,97 квт/соат электр энергияси, 2,07 волтли кучланиш сарфлаш керакдир.

2. 
   Бунинг учун саноатда концентрацияси 310 г/л га тенг ош тузи эритмаси ишлатилади: бу ерда сув ва натрий хлориди диссоциаланган бўлади:
   

Н2О=Н+ +ОН-
NаСI=Nа + +CI-
ва у орқали доимий узгурмас электр токи юборилганда манфий зарядланган СI - ва ОНионлари симобли анодга бориб, у ерда СI - иони электросизланади ва хлор ажралиб чиқади:
CI—е=СI;
CI—е=СI₂;
ОНиони эса электросизланмайди, чунки унинг потенциали, СI - никига қараганда каттадир. Шунинг учун, темир (пўлатли)катодда қуйидаги реакциялар кетади:
Н + +е=Н;
Н=0,5Н2;
эритмада эса Nа + +ОН- =NаОН
ҳосил бўлади. Электролиз вактидаги умумий реакция:
2NаCI+2Н2О=2NаОН+СI2+Н2
1т хлор ишлаб чиқариш учун 1642 квт-соат назариётда керак бўлади, амалиётда эса-2800 квт.соат электр энергияси сарфланади Электрокимёвий усулга қуйидагилар киради: а) Сувни электролизлаш (бунда водороддан ташқари кислород ҳам олинади). б) Ош тузи (NaCI) нинг сувдаги эритмасини электролизлаб, хлор ишлаб чиқариш киради (бундан хлордан ташқари водород гази ва NaOH эритмаси олинади).