ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Перенапряжение выделения водорода и кислорода из "Электролиз воды" Перенапряжение выделения водорода на катоде и кислорода на аноде — значительные составляющие общего баланса напряжения электролитической ячейки (см. рис. П-2). Поэтому всегда стремятся по возможности снизить величину перенапряжения. Однако интенсификация процесса электролиза всегда связана с повышением плотности тока и с ростом перенапряжения при прочих равных условиях. [c.39] Перенапряжение выделения водорода на различных металлах изучалось многими исследователями Перенапряжение выделения кислорода изучено менее подробно, хотя этому вопросу тоже посвящено немало работ 2б-з1 Величины перенапряжения выделения водорода на катоде и кислорода на аноде зависят от многих факторов от материала электрода, состояния его поверхности, плотности тока, температуры, состава и концентрации электролита, наличия в нем различных примесей, длительности ведения процесса электролиза. Это затрудняет установление точных зависимостей и часто приводит к значительным расхождениям результатов различных исследователей. [c.40] На гладких поверхностях электродов перенапряжение выше, чем на шероховатых. Образование металлического губчатого осадка на катоде может снижать перенапряжение. Присутствие коллоидов в электролите обычно повышает перенапряжение на тех электродах, на которых могут осаждаться коллоидные частицы при прохождении тока. [c.40] С повышением температуры перенапряжение выделения водорода и кислорода обычно снижается примерно в одинаковой степени на различных металлах. Температурный коэффициент перенапряжения водорода на катоде и кислорода на аноде для многих металлов находится в интервале 2—4 мв1град. С повышением температуры от комнатной до 70—80° С в большинстве случаев перенапряжение снижается на 30—40%. Постоянное значение перенапряжения выделения водорода и кислорода устанавливается только после проведения процесса электролиза в течение длительного времени (до 4—5 суток). [c.40] Зависимость перенапряжения водорода на различных электродах от величины радиуса атома металла показана на рис. П-4. Паиболее низкое перенапрялсение выделения водорода характерно для металлов с атомным радиусом около 1,38 А, близким к радиусу молекулы воды. Перенапряжение водорода возрастает на металлах как с большим, так и с меньшим атомным радиусом, чем указано выше. [c.41] Коэффициент а в этом вырал ении зависит в первую очередь от материала электрода и состояния его поверхности, которое также изменяется в зависимости от наличия в электролите загрязнений и добавок. Величина коэффициента Ь также зависит от материала электрода. Для перенапряжения водорода на большинстве электродных материалов величина этого коэффициента колеблется в пределах 0,10—0,12, однако возможны существенные отклонения от этих значений. [c.41] Сложная зависимость величины перенапряжения от ряда взаимосвязанных между собой факторов затрудняет теоретическое определение этой величины для конкретных условий процесса электролиза. Поэтому для практических целей обычно пользуются экспериментально установленными значениями перенапряжения выделения водорода и кислорода на разных электродных материалах при различных условиях электролиза. [c.42] В экспериментально найденную величину перенапряжения могут входить также электродвижущая сила концентрационной поляризации и потери напряжения на преодоление сопротивления электролита в приэлектродном слое, если измерение выполняется без выключения тока. [c.42] Приводимые в литературе величины перенапряжения выделения водорода и кислорода зачастую имеют расхождения, вызванные, по-видимому, различием условий, в которых определялось перенапряжение. В табл. П-1 приведены примерные величины перенапряжения выделения водорода и кислорода на электродах из различных материалов при малой плотности тока. [c.42] Никелистая сталь, обработанная песком. [c.43] Никелистая сталь, обработанная песком. [c.43] Изыскание путей снижения величин перенапряжения выделения водорода привлекало внимание многих исследователей. Исследования возможности снижения потенциала катода проводились в нескольких направлениях и заключались в подборе металла или сплава для катода или способа нанесения электролитического покрытия на железную основу катода для образования его поверхности, работающей с пониженным перенапряжением выделения водорода. Предлагалось покрытие катодов сернистым никелем с содержанием 16—28% серы и гальваническое покрытие их вольфрамоникелевым сплавом предложено изготовлять катоды из стали, легированной вольфрамом, ванадием и молибденом. [c.43] На металлокерамических электродах на основе железного порошка наблюдалось снижение катодного потенциала по сравнению с потенциалом стального катода. Предложены металлокерамические катоды изготовленные из железного порошка с добавками 3—5% других металлов с пониженным значением перенапряжения водорода (молибден, вольфрам, кобальт). [c.43] Можно добиться тех же результатов введением в электролит каких-либо добавок, предполагая, что благодаря частичному осаждению их на катоде образуется рабочая поверхность с гюнижеп-ным перенапряжением выделения водорода. Согласно другому предложению , введение 0,1 г/л молибдата натрия в электролит позволяет снизить напряжение с 2,21 до 1,98 в при плотности тока в ячейке 1000 а/.и , 80° С и использовании в качестве электролита 20%-ного раствора NaOH. Для снижения напряжения предпринимались попытки вводить в электролит мелкораздробленный графит или кизельгур. [c.44] В условиях промышленного процесса электролиза воды все эти способы снижения перенапряжения выделения водорода в течение длительного времени не давали предполагаемого эффекта. По-видимому, в условиях промышленного процесса потенциал катода определяется в основном свойствами металлической губки, осаждающейся на его поверхности в ходе процесса. Нанесение па катод покрытий, имеющих в равных условиях пониженное перенапряжение выделения водорода по сравнению с перенапряжением его выделения на катоде, покрытом железной губкой, может соответственно снизить потенциал катода лишь в том случае, если на нем не образуется железная губка. В противном случае снижение потенциала катода, наблюдаемое при электролизе воды с чистым электролитом (не содержащим примесей железа), не может быть воспроизведено в промышленных условиях этого процесса. [c.44] Вернуться к основной статье