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» 물의 전기분해

물의 전기분해

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

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

물의 전기분해는 물(H₂O)에 전류를 흘려보내 구성 원소인 산소(O₂)와 수소(H₂)로 분해하는 과정입니다. 음극에서는 두 개의 물 분자가 환원되어 수소 기체와 수산화 이온이 생성됩니다. 양극에서는 두 개의 물 분자가 산화되어 산소 기체, 양성자, 전자가 생성됩니다.

순수한 물이 수소와 산소로 분해되는 것은 열역학적으로 불리한 과정이므로 전기 형태의 외부 에너지가 필요합니다. 순수한 물은 전기 전도성이 낮기 때문에 전도성을 높이기 위해 소량의 용해성 염이나 황산과 같은 산과 같은 전해질을 첨가하는 것이 일반적입니다. 이 반응의 전체 균형 방정식은 [latex]2H_2O(l) rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)[/latex]입니다.

이 과정은 전해 전지에서 일어납니다. 음극에서는 환원 반응이 일어납니다. [latex]2H_2O(l) + 2e^- rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)[/latex]. 양극에서는 산화 반응이 일어납니다. [latex]2H_2O(l) rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-[/latex]. 음극에서 생성되는 수소 기체의 부피는 양극에서 생성되는 산소 기체의 부피의 정확히 두 배이며, 이는 물의 화학양론적 관계에서 비롯된 결과입니다. 이러한 2:1의 부피 비율은 화학 교실에서 흔히 볼 수 있는 실험으로, 호프만 전압계를 사용하여 실험합니다.

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 overpotential, 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 catalysts for the anode and cathode to reduce the overpotential and energy consumption.

UNESCO Nomenclature: 2406
전기화학

유형

화학 공정

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 헨리 캐번디시의 수소 발견
  • 칼 빌헬름 셸레와 조셉 프리스틀리의 산소 발견
  • invention of the voltaic pile by alessandro volta

응용 프로그램

  • 연료 전지 및 차량용 수소 생산
  • 의료 및 산업용 고순도 산소 생산
  • 잠수함과 우주선의 생명 유지 시스템
  • 산소수소 용접 및 절단 토치
  • 중수소(중수) 생산

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

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관련 용어: 물 전기분해, 수소 생산, 산소 생산, 분해, 음극, 양극, 호프만 전압계, 친환경 수소.

역사적 맥락

물의 전기분해

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

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

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