Eletrólise da água
1800-05-02
- William Nicholson
- Anthony Carlisle
A eletrólise da água é a decomposição da água (H₂O) em seus elementos constituintes, oxigênio (O₂) e hidrogênio (H₂), pela passagem de uma corrente elétrica através dela. No cátodo, duas moléculas de água são reduzidas para formar gás hidrogênio e íons hidróxido. No ânodo, duas moléculas de água são oxidadas para formar gás oxigênio, prótons e elétrons.
A decomposição da água pura em hidrogênio e oxigênio é um processo termodinamicamente desfavorável, que requer energia externa na forma de eletricidade. A água pura é um mau condutor de eletricidade, portanto, um eletrólito, como uma pequena quantidade de um sal solúvel ou um ácido como o ácido sulfúrico, é normalmente adicionado para aumentar a condutividade. A equação balanceada geral para a reação é [latex]2H_2O(l) rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)[/latex].
O processo ocorre em uma célula eletrolítica. No cátodo, carregado negativamente, ocorre uma reação de redução: [latex]2H_2O(l) + 2e^- rightarrow H_2(g) + 2OH^-(aq)[/latex]. No ânodo, carregado positivamente, ocorre uma reação de oxidação: [latex]2H_2O(l) rightarrow O_2(g) + 4H^+(aq) + 4e^-[/latex]. A produção de gás hidrogênio no cátodo é exatamente o dobro do volume de gás oxigênio produzido no ânodo, uma consequência direta da estequiometria da água. Essa proporção de volume de 2:1 é uma demonstração clássica em aulas de química, frequentemente realizada com um voltâmetro de Hofmann.
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
Eletroquímica
Precursores
- Descoberta do hidrogênio por Henry Cavendish
- Descoberta do oxigênio por Carl Wilhelm Scheele e Joseph Priestley
- invention of the voltaic pile by alessandro volta
Aplicações
- Produção de hidrogênio para células de combustível e veículos
- Produção de oxigênio de alta pureza para uso médico e industrial.
- sistemas de suporte à vida em submarinos e espaçonaves
- Maçaricos de soldagem e corte (oxi-hidrogênio)
- produção de deutério (água pesada)
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: eletrólise da água, produção de hidrogênio, produção de oxigênio, decomposição, cátodo, ânodo, voltímetro de Hofmann, hidrogênio verde.