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जल का विद्युत अपघटन

1800-05-02
  • William Nicholson
  • Anthony Carlisle
Electrolysis apparatus demonstrating water decomposition into hydrogen and oxygen gases.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

द इलेक्ट्रोलीज़ of water is the decomposition of water (H₂O) into its constituent elements, oxygen (O₂) and hydrogen (H₂), by passing an electric current through it. At the cathode, two water molecules are reduced to form hydrogen gas and hydroxide ions. At the anode, two water molecules are oxidized to form oxygen gas, protons, and electrons.

The decomposition of pure water into hydrogen and oxygen is a thermodynamically unfavorable process, requiring external energy in the form of electricity. Pure water is a poor conductor of electricity, so an electrolyte, such as a small amount of a soluble salt or an acid like sulfuric acid, is typically added to increase conductivity. The overall balanced equation for the reaction is [latex]2H_2O(l) rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)[/latex].

The process occurs in an electrolytic cell. At the negatively charged cathode, a reduction reaction takes place: [latex]2H_2O(l) + 2e^- rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)[/latex]. At the positively charged anode, an oxidation reaction occurs: [latex]2H_2O(l) rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-[/latex]. The production of hydrogen gas at the cathode is exactly twice the volume of oxygen gas produced at the anode, a direct consequence of the stoichiometry of water. This 2:1 volume ratio is a classic demonstration in chemistry classrooms, often performed using a Hofmann voltameter.

The minimum voltage required for electrolysis to occur, known as the decomposition potential, is 1.23 V at standard conditions. However, in practice, a higher voltage, called अतिसंभाव्यता, is needed to overcome various activation barriers. The efficiency of water electrolysis is a key factor in the viability of a hydrogen-based economy, with significant research focused on developing more effective and cheaper उत्प्रेरक for the anode and cathode to reduce the overpotential and energy consumption.

UNESCO Nomenclature: 2406
विद्युत रसायन विज्ञान

Type

रासायनिक प्रक्रिया

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • हेनरी कैवेंडिश द्वारा हाइड्रोजन की खोज
  • कार्ल विल्हेम शीले और जोसेफ प्रीस्टली द्वारा ऑक्सीजन की खोज
  • आविष्कार वोल्टाइक ढेर एलेसांड्रो वोल्टा द्वारा

आवेदन

  • ईंधन सेल और वाहनों के लिए हाइड्रोजन उत्पादन
  • चिकित्सा और औद्योगिक उपयोग के लिए उच्च शुद्धता वाली ऑक्सीजन का उत्पादन
  • पनडुब्बियों और अंतरिक्ष यानों में जीवन रक्षक प्रणालियाँ
  • वेल्डिंग और कटिंग टॉर्च (ऑक्सीहाइड्रोजन)
  • ड्यूटेरियम (भारी जल) का उत्पादन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • सौर ऊर्जा को सीधे हाइड्रोजन में परिवर्तित करने के लिए एकीकृत फोटोवोल्टाइक-इलेक्ट्रोलाइज़र सिस्टम
  • home-scale units for producing हाइड्रोजन ईंधन for personal vehicles from tap water and renewable energy
  • दूरस्थ क्षेत्रों में एक साथ जल शोधन और हाइड्रोजन उत्पादन के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक प्रणालियाँ
  • उच्च दाब वाले इलेक्ट्रोलाइज़र जो सीधे संपीड़ित हाइड्रोजन का उत्पादन करते हैं, जिससे भंडारण लागत कम हो जाती है।
  • उत्क्रमणीय ईंधन सेल जो इलेक्ट्रोलाइज़र और पावर जनरेटर दोनों के रूप में कार्य करते हैं
  • औद्योगिक प्रक्रियाओं से निकलने वाली अपशिष्ट ऊष्मा का उपयोग करके विद्युत अपघटन की दक्षता में सुधार करना (उच्च तापमान विद्युत अपघटन)
  • बिना विलवणीकरण पूर्व-उपचार के समुद्री जल का विद्युत अपघटन
  • उत्प्रेरक development using earth-abundant materials to replace platinum and iridium
Related to: water इलेक्ट्रोलीज़, hydrogen production, oxygen production, decomposition, cathode, anode, hofmann voltameter, green hydrogen.

ऐतिहासिक संदर्भ

जल का विद्युत अपघटन

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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