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Kategorie: > Wissenschaft > Physik / Chemie
Elektrolyse von Wasser
Gast (Franz W.)
(Gast - Daten unbestätigt)

  21.07.2004

Guten Tag
Kann mir hier jemand sagen wie viel Wasserstoff und Sauerstoff in Abhängigkeit von Strom, Spannung und Leitfähigkeit gewonnen werden können?
Gibt es hierfür eine Gleichung ?

Vielen Dank

Franz W.



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 5
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  28.10.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Sweeper vom 26.10.2006!  Zum Bezugstext

Hallo miteinander,

da sind ja ein paar Fragen aufgelaufen, eine schon beinahe antik, möchte ich aber trotzdem beantworten.

"kann also in einer stunde etwa 16g Sauerstoff und 2 g wasserstoff erzeugen (bischen weniger)"

Bei einer Stromstärke von 50A ist das richtig.
     
"... also ich wollte mit meinem schweißgeraät (55V max 50 A) eine elektrolyse von Wasser(und etwas essig) durchführen..."

Bei 55V und 50A (2,7 kW) wird vor Allem das Wasser rasch zum kochen kommen, wenn man es nicht gut kühlt. Ob eine solche Stromstärke mit "etwas" Essigsäure überhaupt erreichbar ist, bezweifle ich allerdings, Essigsäure dissoziiert nur wenig und erhöht deshalb die Leitfähigkeit des Wassers auch nur dementsprechend.

Im Übrigen entsteht bei der Essigsäure-Elektrolyse auch Ethylen. I.A. verwendet man zum Ansäuern Schwefelsäure, die dissoziiert gut und es entsteht nur H2 und O2.

"Benötigt man zur Herstellungvon Wasserstoff per Elektrolyse eine hohe Spannung oder eine hohe Stromstärke ?"

Die pro Stunde erzeugte H2- und O2-Menge hängt ausschließlich von der Stromstärke ab. Wie hoch die Stromstärke am Ende ist, hängt ab von der angelegten Spannung, der Säurekonzentration (Leitfähigkeit!) und der Geometrie der Elektrolysezelle und der Elektroden.

Bei gegebener E-Zelle und Säurekonzentration gilt etwa:

I = (U - Uz - Uü) / R(Zelle)

I: Stromstärke, U: Spannung, Uz: Zersetzungsspannung, Uü: Überspannung, R(Zelle): el. Widerstand der Elektrolysezelle

Bei Normaldruck und ca. 0,5-molarer Schwefelsäure ist Uz = 1,23V. Bei U < Uz findet keine Elektrolyse statt. Uü ist keine Konstante, sondern hängt ab vom Elektrodenmaterial, der Stromdichte (Stromstärke pro Elektrodenfläche) und von eventuellen Verunreinigungen in der Lösung. Normalerweise wird Uü irgendwo zwischen 0,1 und 0,5 V liegen, wenn U in einem vernünftigen Rahmen liegt (wenige Volt).

Die elektrische Leistung verteilt sich wie folgt:

Uz * I wird in chemische Energie(leistung) umgesetzt, die im erzeugten H2 und O2 enthalten ist.

Der Rest, also (U - Uz) * I, wird zu Wärme(leistung) umgesetzt, ist also im Grunde verschwendet. Deshalb versucht man in der Technik, U - Uz so gering wie möglich zu halten, indem man relativ hohe Schwefelsäurekonzentrationen einstellt und großflächige Elektroden aus geeignetem Material in möglichst geringem Abstand zueinander anordnet. (Problem: Die entstehenden Gase düfen sich dabei nicht vermischen (Knallgas!), und müssen sicher getrennt aufgefangen werden. Dazu werden normalerweise Membranen zwischen den Elektroden installiert.)

Am Ende sollte man die angestrebte Stromstärke bei maximal etwa 2 V erreichen, dann hätte man einen Wirkungsgrad von mindestens ca. 60%.

Man verwendet dann aber klugerweise nicht einen Trafo mit Gleichrichter, der 2V und 1000A liefert (und dicke Kupferstangen als Stromleiter), sondern z.B. einen mit 100V und 20A (und relativ dünne Kabel), und schaltet 50 Elektrolysezellen hintereinander, so dass an jeder ca. 2V abfallen.

So etwa betreibt man Elektrolyse ernsthaft. Der Aus-Spaß-Bastler muss da halt improvisieren. Mit einem Eimer und 2 Drähten reingehalten gibt es halt eher dürftige Ergebnisse.

"Bitte antworte mir an meine E-Mail Adresse."

Das werde ich nicht tun, schließlich wollen hier Alle was davon haben. ;)

Grüße Heiner
Gast (Sweeper)
(Gast - Daten unbestätigt)

  26.10.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Sweeper vom 26.10.2006!  Zum Bezugstext

Upps srr verlesen hab das "h" bei Ah nicht gesehn.... hat sich erledigt....

kann also in einer stunde etwa 16g Sauerstoff und 2 g wasserstoff erzeugen (bischen weniger)
Gast (Sweeper)
(Gast - Daten unbestätigt)

  26.10.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 22.07.2004!  Zum Bezugstext

Hmmm, also ich wollte mit meinem schweißgeraät (55V max 50 A) eine elektrolyse von Wasser(und etwas essig) durchführen..... heißt das nun , dass ich noch nicht mal 18 g wasser in Wasserstoff und sauerstoff umwandeln könnte?  
Gast (Manfred Heffen)
(Gast - Daten unbestätigt)

  09.10.2004
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 22.07.2004!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,
könntest Du mir folgende Frage beantworten:
Benötigt man zur Herstellungvon Wasserstoff per Elektrolyse eine hohe Spannung oder eine hohe Stromstärke ?
Bitte antworte mir an meine E-Mail Adresse.

Gruß Manfred
Gast (Heiner Grimm)
(Gast - Daten unbestätigt)

  22.07.2004

Hallo Franz,

man benötigt für die Elektrolyse von 1 Mol Wasser (= 18 g) 53,6 Ah. Dabei entstehen 2 g Wasserstoff (= 22,4 Nl) und 16 g Sauerstoff (= 11,2 Nl). (Nl: Liter Gas bei 0°C). (Wegen möglicher Nebenreaktionen kann der tatsächliche Strombedarf etwas höher sein.)

Leitfähigkeit und Spannung spielen nur indirekt eine Rolle: Je besser die Leitfähigkeit, desto weniger Spannung wird benötigt, um die gewünschte Stromstärke zu erreichen. Allerdings muss die Spannung über der Zersetzungsspannung des Wassers liegen, sonst gibt es keine Elektrolyse.

Gruß Heiner



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