Nízkonapěťová elektrolýza vody.

Nyní bych chtěl ještě čtenáře seznámit s nízkonapěťovou elektrolýzou vody od Kanareva, z něhož jsem čerpal i ve svých pracích, jejichž část jsem  zde rovněž otiskl.

Při nízkonapěťové elektrolýze vody se obvykle používají roztoky NaOH nebo KOH, což je

důvod, proč je žádoucí znát vazební energie alkalických kovů s iontem OH. Jedenáctý

elektron atomu sodíku (Na) má nejnižší vazební energie s jádrem, to je důvod, že hlavním

valenčním elektronem tohoto atomu. Ionizační energie jedenáctého elektronu atomu

sodíku se rovná Ei = 5,1139eV, a energie, která odpovídá první energetické úrovni se rovná E1 = 13,086eV. Vazební energie Ec jedenáctého elektronu s atomovým jádrem se blíží k hodnotě vazebních energií atomu Na s iontem OH.

Nyní věnujme pozornost faktu, že druhá energetická úroveň tohoto elektronu je fiktivní. Proces nízkonapěťové elektrolýzy probíhá tehdy, když napětí je 1,6 – 2,3 V na jeden pár elektrod a velikost proudu bývá stovky Ampérů. Vysoká hodnota proudu dokazuje vysokou spotřebu elektronů. Protože osmý elektron atomu kyslíku je umístěn ve větší vzdálenosti od svého jádra než ostatní elektrony, proton atomu vodíku, spojený s tímto elektronem, je první, který přijde nejblíže ke katodě a získá z ní elektron ek.

Když každá ze dvou molekul vody získá elektron ek, její povrchové elektrony se sjednotí a vytvoří shluk, který se skládá ze dvou molekul vody, spojených dvěma elektrony ek, emitovanými katodou. Je jasné, že v řetězci protonů a elektronů, které spojují dvě molekuly vody, je molekula ortohydrogenu. Protože elektrony, které přišly z katody, přešly do volného stavu, fúze molekuly vodíku v tomto řetězu je doprovázena uvolněním energie. Fúzní energie jednoho molu molekul vodíku se rovná 436 kJ. Tuto hodnotu převeďme na elektronvolty jedné molekuly .

436.1000/(6,02.1023.1,6.10-19) = 4,53eV

Vazební energii 1,51eV atomů vodíku s atomy kyslíku v molekulách vody. Fúzní energie 4,53eV molekul vodíku přerozděluje vazební energie v řetězci shluků takovým způsobem, že vazební energie 1,51eV atomů vodíku s atomy vodíku v molekulách vody se rovná nule a molekula ortohydrogenu se oddělí od řetězce shluků . Takže rozdíl mezi fúzní energií 4,53eV molekuly vodíku a absolutní vazební energií

1,51+1,51=3,02eV se rovná 4,53 – 3,02 = 1,51eV. Tato energie se spotřebuje na teplo během

elektrolýzy. Když je uvolněn 1m3 vodíku, spotřebuje se energie:

1000.1,51.6,02.1023.1,6.10-19/(22,4.1000) = 4058kJ

V blízkosti katody probíhá následující chemická reakce

2H2O + 2e- Þ H2 + 2OH- + 1,51Ev (8)

Pak dva elektrony ek, emitované katodou se spotřebují na vytvoření molekuly

vodíku. Podle Faradayova zákona se dva farad-coulomby elektřiny spotřebují na vyloučení

jednoho molu vodíku, v tomto případě:

2F = 2.96485 = 192980 nebo 192980/3600 = 53,60Ah/mol

Když k elektrolýze dochází při napětí 1,7V, takže na výrobu jednoho molu vodíku se spotřebuje E = 53,6.1,7 = 91,12 watt-hodin a na výrobu jednoho kubického metru plynu se spotřebuje Em = (1000/22,4).91,12 = 4,1 kWh/m3 = 4,1.3600 = 14760kJ/m3.

Je přirozené, že množství tepelné energie 4058 kJ (7), je částí celkové energie, spotřebované

na vyloučení jednoho kubického metru vodíku.

V alkalickém roztoku mají ionty OH- hydroxylu záporný náboj a kontakt s anodou povrchem osmého elektronu atomu vodíku a dochází zde k absorbci nadbytečných elektronů do anody. Čtyři ionty OH- reagují mezi sebou navzájem a vytvářejí dvě molekuly vody a molekulu kyslíku .

40H- ® 2H2O + O2 + 4e- + 143kJ/mol

Jeden kubický metr vodíku, vyprodukovaného během elektrolýzy vody, je 44,64 molů. Současně je uvolněno 22,32 molů molekulárního kyslíku O2. Fúzní energie molekul kyslíku se rovná 143,0.22,32 = 3191,76 kJ. Když tuto hodnotu energie přidáme k energii 4058,0 kJ shlukové fúze molekul vodíku, dostaneme absolutní množství uvolněné tepelné energie:

4058,0 + 3191,76 = 7249,76 kJ. Vezmeme-li v úvahu, že na výrobu jednoho kubického metru vodíku se spotřebuje energie14760, dostaneme index KT tepelné účinnosti tohoto procesu:

KT = 7249,76/14760,0 = 0,49

Jeden kubický metr vodíku váží 90g. Energetický obsah jednoho gramu vodíku se rovná 142kJ. Když je tento vodík spálen, uvolní se energie 90.142 = 12780kJ.

Absolutní index K0 energetické účinnosti procesu je následující:

K0 = (4058 + 3193,76 + 12780)/14760 = 1,36

Měli bychom poznamenat, že tato hodnota je dána skutečným výdejem energie na výrobu vodíku při nízkonapěťové elektrolýze. Jeden kubický metr vodíku obsahuje 1000/22,4 = 44,64 molů molekulárního vodíku. Během jeho fúze je uvolněna energie: H + H ® H2 + 436.44,64 = 19463,0 kJ/m3 (12)

Moderní elektrolyzéry spotřebují téměř 4 kWh elektrické energie nebo 4.3600 = 14400kJ na výrobu jednoho kubického metru vodíku. Vezmeme-li v úvahu fúzní energii 1m3 vodíku (19463,0) a energii, která se spotřebuje na jeho výrobu, dostaneme index účinnosti procesu elektrolýzy vody:

K = 19463,0/14400 = 1,35

Takže, když probíhá nízkonapěťový proces elektrolýzy vody, teoretický index energetické

účinnosti tohoto procesu je větší než jedna .

Pozn. autora:

Toto je zatím nejlepší způsob získávání vodíku, jež lidstvo vymyslelo oproti běžné standardní elektrolýze. Do budoucna  podle mých znalostí a informací nebude problém napájet vyvíječe vodíku dle technologie Kanareva zdroji o vyšší účinnosti než  COP1 a tím v budoucnosti získávat vodík i kyslík s velmi dobrou účinností. Pro domácnosti je zatím problém skladování vodíku, jež je nutný při tomto pomalém vývinu plynů, ale jinak to svědčí o tom, že žádná energetická krize lidstvu do budoucnosti nehrozí.

Převzato : Ph. M. Kanarev

PŘEDNÁŠKA

pro účastníky evropského kongresu o

Nových vodíkových technologiích a

kosmických pohonech

23. – 24. červen 2001

Pro skeptiky je pak nutno se obrátiti přímo na Kanareva a přečíst jeho stránky: http://www.rexresearch.com/kanarev/kanarev1.htm