تولید هیدروژن از روش الکترولیز آب

فرایند جداسازی مولکول آب به عناصر اولیه تشکیل دهنده‌اش (اکسیژن و هیدروژن) جهت تولید هیدروژن از روش الکترولیز آب از طریق انرژی الکتریکی، گرمائی و اشعه الکترومغناطیسی امکان پذیر می‌باشد. که این انرژی صرف شکستن پیوند کووالانسی بین اکسیژن و هیدروژن می‌شود.

یک مولکول آب از دو عنصر اکسیژن و هیدروژن تشکیل شده است. میان اتم اکسیژن و اتم هیدروژن درمولکول آب نوعی از پیوند شکل می‌گیرد که همان پیوند کووالانسی است.

مولکول آب: H-O-H

فرایند جداسازی مولکول آب به عناصر اولیه تشکیل دهنده‌اش (اکسیژن و هیدروژن) جهت تولید هیدروژن از روش الکترولیز آب از طریق انرژی الکتریکی، گرمائی و اشعه الکترومغناطیسی امکان پذیر می‌باشد. که این انرژی صرف شکستن پیوند کووالانسی بین اکسیژن و هیدروژن می‌شود.

تفاوت فرایند جداسازی آب به عناصر اولیه زمانی مشخص می‌گردد که از یک یا نوع دیگری از منبع انرژی (الکترولیز، ترمولیز، فوتولیز) برای جداسازی استفاده شود.

جداسازی الکتریکی آب توسط ایجاد و عبور جریان الکتریکی از درون آب صورت می‌گیرد که در این شرایط انرژی الکتریکی، نیروی مورد نیاز جهت شکستن پیوند کووالانسی بین عناصر هیدروژن و اکسیژن را تأمین می‌کند و در نتیجه این دوعنصر از یکدیگر جدا می‌شوند.

3.9% از هیدروژن مورد نیاز جهان از طریق روش الکترولیز تولید می‌گردد. در این روش میزان تولید دی اکسید کربن صفر است. اما با توجه به اینکه انرژی الکتریکی جهت این فرایند مورد نیاز می‌باشد و جهت تامین انرژی الکتریکی در نیروگاه‌ها از زغال سنگ و گاز طبیعی استفاده می‌شود این سوخت‌ها تولید گاز دی اکسید کربن می‌کنند لذا دانشمندان به دنبال روش‌های جدیدتری جهت تولید هیدروژن هستند.

جداسازی و تولید هیدروژن از روش الکترولیز آب توسط دو واکنش جزئی در آند (قطب مثبت) و کاتد (قطب منفی) صورت می‌پذیرد که در یک سل قرار دارند. گاز هیدروژن در کاتد و گاز اکسیژن در آند تولید می‌شود.

زمانی که چندین سل در کنار هم قرار می‌گیرند یک استک (STACK) شکل می‌گیرد.

زمانی که ولتاژ اعمال می‌شود (نیروی الکتریسیته) هیدروژن در کاتد و اکسیژن در آند مطابق با واکنش‌های قید شده در تصویر شماره 1 تولید می‌گردد.

الکترولیت یک ماده رسانای الکتریسیته است که بین دو واکنش جزئی وظیفه‌اش یکسان سازی بار به شکل هدایت یونی و کاهش مقاومت در مقابل عبور جریان از کاتد به سمت آند می‌باشد. معمولاً الکترولیت مایع هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم با غلظت مشخص می‌باشد.

یک ممبران (غشا) نیز بین دو الکترود قرارداده می‌شود جهت جداسازی دو واکنش و جلوگیری از مخلوط شدن گازهای تولیدی (هیدروژن و اکسیژن).

برای الکترودهای آند و کاتد معمولاً فلزهای بی‌اثر که در مقابل خوردگی و اکسیاسیون مقاوم هستند مثل پلاتین یا ایریدیم به کار گرفته می‌شوند.