Electrolisis Con Koh En Electrolizador Multicamara
Páginas: 14 (3500 palabras)
Publicado: 19 de abril de 2012
Laboratorio de Química Industrial
ELECTROLISIS DE AGUA (KOH-2 celdas)
OBJETIVO
Se pretende realizar un estudio experimental a escala de laboratorio de la electrolisis del agua, a fin de introducir aquellos aspectos del fenómeno electroquímico que caracterizan el proceso industrial.
Concretamente, se analizara el efecto devariables de operación tales como intensidad de corriente eléctrica suministrada, temperatura de operación y número de celdas del electrolizador sobre parámetros claves del proceso industrial como son la producción de gases, la eficacia de corriente y de voltaje y el consumo de energía eléctrica por unidad de producto.
INTRODUCCIÓN
El fenómeno de la electrolisis consiste enprovocar una reacción no espontánea de reducción-oxidación mediante aplicación, por medio de una fuente de corriente eléctrica continua, de una diferencia de potencial tal que suministre la energía necesaria para que ocurra el fenómeno químico.
La reacción de descomposición del agua para dar hidrógeno y oxígeno gaseosos no se produce de manera espontánea, sino que es necesario aplicar unaenergía correspondiente al cambio de energía libre de Gibbs, que en condiciones estándar toma el valor:
2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g) ∆Gº = + 474,4 kJ / kmol
Por tanto, la ruptura de la molécula de agua por vía electroquímica requiere aplicar un potencial eléctrico mínimo en la celda electrolítica (Eequilibrio) para vencer el valor de ∆G en unas condiciones dadas. Elpotencial de celda necesario se relaciona con la energía libre de Gibbs mediante la siguiente ecuación:
∆G = - nmol · F · Eequilibrio
En la Figura 1 puede verse un esquema de un sistema electrolítico básico. Consta de una fuente de alimentación encargada de generar una paso neto de corriente entre dos conductores, llamados electrodos, en contacto con una disolución que contiene losreactivos susceptibles de oxidarse (anolito) y reducirse (catolito). Así, gracias al potencial eléctrico aplicado por la fuente se genera un flujo de electrones desde el electrodo positivo (ánodo) hacia el electrodo negativo (cátodo) a través de un circuito eléctrico externo. La reacción de reducción en la que una especie química gana electrones se produce por tanto en el cátodo, mientras que lareacción de oxidación con pérdida de electrones por parte de un elemento se produce en el ánodo. Para mantener el balance de cargas en el sistema es necesario que exista también un transporte electrónico dentro de la celda electrolítica. Dicho transporte se consigue mediante la introducción de un electrolito que aporta al medio de reacción iones cargados positiva y negativamente. Los anionestransportan las cargas eléctricas negativas hacia el ánodo y los cationes transportan las cargas eléctricas positivas hacia el cátodo, completando de esta forma el circuito de corriente eléctrica. Finalmente la celda electrolítica suele constar de un diafragma que separa los productos de la reacción redox, para evitar su posible recombinación.
En el caso de la electrolisis de aguageneralmente se adiciona una base que actúa como electrolito y proporciona al medio de reacción los iones necesarios para aumentar la conductividad del medio.
En medio alcalino, las reacciones que se producen en ambos electrodos son:
Ánodo (oxidación): 4 OH-(base) → O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- Eº = - 0,40 V
Cátodo (reducción): 4 H2O (l) + 4 e- → 2 H2 (g) + 4 OH- (base) Eº = - 0,83V
Reacción global: 2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g) Eº = -1,23 V
A continuación se describen algunos conceptos claves que caracterizan la operación de electrolisis:
▪ Voltaje:
El voltaje de una celda electrolítica es la diferencia de potencial (en voltios) entre los dos electrodos extremos. Dicho potencial unitario de celda (Ecelda) debe alcanzar un...
ELECTROLISIS DE AGUA (KOH-2 celdas)
OBJETIVO
Se pretende realizar un estudio experimental a escala de laboratorio de la electrolisis del agua, a fin de introducir aquellos aspectos del fenómeno electroquímico que caracterizan el proceso industrial.
Concretamente, se analizara el efecto devariables de operación tales como intensidad de corriente eléctrica suministrada, temperatura de operación y número de celdas del electrolizador sobre parámetros claves del proceso industrial como son la producción de gases, la eficacia de corriente y de voltaje y el consumo de energía eléctrica por unidad de producto.
INTRODUCCIÓN
El fenómeno de la electrolisis consiste enprovocar una reacción no espontánea de reducción-oxidación mediante aplicación, por medio de una fuente de corriente eléctrica continua, de una diferencia de potencial tal que suministre la energía necesaria para que ocurra el fenómeno químico.
La reacción de descomposición del agua para dar hidrógeno y oxígeno gaseosos no se produce de manera espontánea, sino que es necesario aplicar unaenergía correspondiente al cambio de energía libre de Gibbs, que en condiciones estándar toma el valor:
2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g) ∆Gº = + 474,4 kJ / kmol
Por tanto, la ruptura de la molécula de agua por vía electroquímica requiere aplicar un potencial eléctrico mínimo en la celda electrolítica (Eequilibrio) para vencer el valor de ∆G en unas condiciones dadas. Elpotencial de celda necesario se relaciona con la energía libre de Gibbs mediante la siguiente ecuación:
∆G = - nmol · F · Eequilibrio
En la Figura 1 puede verse un esquema de un sistema electrolítico básico. Consta de una fuente de alimentación encargada de generar una paso neto de corriente entre dos conductores, llamados electrodos, en contacto con una disolución que contiene losreactivos susceptibles de oxidarse (anolito) y reducirse (catolito). Así, gracias al potencial eléctrico aplicado por la fuente se genera un flujo de electrones desde el electrodo positivo (ánodo) hacia el electrodo negativo (cátodo) a través de un circuito eléctrico externo. La reacción de reducción en la que una especie química gana electrones se produce por tanto en el cátodo, mientras que lareacción de oxidación con pérdida de electrones por parte de un elemento se produce en el ánodo. Para mantener el balance de cargas en el sistema es necesario que exista también un transporte electrónico dentro de la celda electrolítica. Dicho transporte se consigue mediante la introducción de un electrolito que aporta al medio de reacción iones cargados positiva y negativamente. Los anionestransportan las cargas eléctricas negativas hacia el ánodo y los cationes transportan las cargas eléctricas positivas hacia el cátodo, completando de esta forma el circuito de corriente eléctrica. Finalmente la celda electrolítica suele constar de un diafragma que separa los productos de la reacción redox, para evitar su posible recombinación.
En el caso de la electrolisis de aguageneralmente se adiciona una base que actúa como electrolito y proporciona al medio de reacción los iones necesarios para aumentar la conductividad del medio.
En medio alcalino, las reacciones que se producen en ambos electrodos son:
Ánodo (oxidación): 4 OH-(base) → O2 (g) + 2 H2O (l) + 4 e- Eº = - 0,40 V
Cátodo (reducción): 4 H2O (l) + 4 e- → 2 H2 (g) + 4 OH- (base) Eº = - 0,83V
Reacción global: 2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g) Eº = -1,23 V
A continuación se describen algunos conceptos claves que caracterizan la operación de electrolisis:
▪ Voltaje:
El voltaje de una celda electrolítica es la diferencia de potencial (en voltios) entre los dos electrodos extremos. Dicho potencial unitario de celda (Ecelda) debe alcanzar un...
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