СУВ ЭЛЕКТРОЛИЗИ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

СУВ ЭЛЕКТРОЛИЗИ

Дилдора ШоFиёзовна Муродова-Хасанова

Тошкент кимё технология институти магистранти dilya4015 @gmail .com

АННОТАЦИЯ

Бу маколада сувни электрокимёвий усулда синтез килиш усуллари курсатиб утилган. Электродларда борадиган жараёнлар, ажралиб чикадиган моддалар хдкида атрофлича маълумотлар берилган.

Калит сузлар: электрокимёвий ячейкалар, электродлар, анод, катод, водород, кислород, доимий ток манбаи, электролит, ишкорлар, кислоталар, электролизёрлар, суюкланмалар.

WATER ELECTROLYSIS

Dildora Shogiyozovna Murodova-Khasanova

Master of Tashkent Institute of Chemical Technology dilya4015 @gmail .com

ABSTRACT

This article shows the methods for the synthesis of water by electrochemical method. Detailed information about the processes going on in the electrodes, the disintegrating substances is given in detail.

Keywords: electrochemical yachts, electrodes, anode, cathode, hydrogen, oxygen, constant current source, electrolyte, alkalis, acids, electrolytes, liquids.

КИРИШ

Электрокимёвий ячейкани маълум парчаланиш кучланиши деб номланувчи кучланишли доимий ток манбаига уланганда электролиз жараёни бошланади.

Сувни электролизида катодда водород анодда эса кислород ажралиб чикади ва бу жараёнлар йигиндиси сувнинг парчаланиши билан боради:

2Н 2 О ^ 2Н 2 + О2 (1)

Электрод реакцияларининг характери электролит турига богли; булади. Хозирги вактда ишкор электролитли электролизерлар ишлатилади, янги катти; полимер электролитли электролизерлар ишлаб чикилган, суюкланмали ва катти; оксидли электролизерлар ишлаб чикилмокда [1].

Электролиз ячейкалар ва электролизерларнинг энергетик характеристикалари. Электролизернинг кучланиши куйидаги тенглама билан ифодаланади:

и = Еэ +АЕ Э +Аи ом (2)

Стандарт электр юритувчи кучнинг кийматлари е э аввал 1 - жадвалда келтирилган. Электролиз ячейкасининг куввати

N = и. (3)

Кувватнинг зичлиги асосий солиштирма курсаткич булиб хисобланади

N. = иЗг. (4)

АСОСИЙ КИСМ

Электр энергиясининг 1 моль водород олиш учун солиштирма сарфи ЖЭ нинг, хажм бирлигига нисбати, кВт-с/м ларда, водороднинг массасига нисбати кВт-с/кг ларда, ва шартли ёкилги тонналарда, МВтс/т, ни ташкил килади:

_ Э

ж моль = 2ри / щ = 53,би / щ (5.а)

_ Э

Жу = 2РШ03 /22,4щ = 2,3 94и/щ (5.б)

_ Э

жт = ри 103 /щ = 2б,8и/щ (5.в)

_ Э

жт= ри10б/щ = б,7и/щ (5.г)

Бу ерда: щ _ ток унуми ёки фарадей коэффициенти, яъни амалда олинган водород микдорининг Фарадей тенгламасида хисоблаганда олиниши мумкин булган водороднинг микдорига нисбати. Электролизерларда фарадейча фойдали иш коэффициентининг паст булиши хосил булаётган газларнинг электродларга ютилиши, электролит айланувчи каналларида токнинг йукотилиши, водород ва кислородларнинг курилма тиркишларида йукотилиши билан тушунтирилади [2].

-5

Электролизернинг солиштирма иссиклик чикаришини, Вт^с/моль ва кВтс/м ,

куйидаги тенгламаларда хисоблаш мумкин:

Qмоль = 53,б( и _ Е эН) (6.а)

Оу = 2,394(и _ Еэн ) (6.б)

Солиштирма иссиклик чикиши иссиклик бирликларида МДж/м ,

дГ = 2,059(и _ ЕэН) (7)

Ячейканинг иссиклик чикиши тезлиги (иссиклик куввати), кВт, куйидаги тенгламада аникланади:

N = (и _ Еэн )1 (8)

Солиштирма иссикдик чикиши тезлигининг электрод юзаси майдонига

-5

нисбати (иссикдик окимининг зичлиги) МДж/м , куйидаги тенгламаларда хисобланади:

N = (и - БэН у г (9.а)

Мг3 = 0,86(и - Еэн У г (9.б)

Электролизерларнинг энергетик хусусиятларини хисобланаётганда электролизернинг эхтиёжи учун сарфланаётган энергия хам (насослар, автоматика, совутиш тизимлари ва бошкалар), ва яна токни транформация килинаётганда ва доимий токга айлантираётгандаги йукотишлар хам эътиборга олинади. Замонавий ток тугрилагичларнинг фойдали иш коэффициенти 0,95 -0,97 % ни ташкил килади.

Ячейканинг энергияни бошка турга айлантириш фойдали иш коэффициентини куйидаги тенгламадан топилади:

Л = (Еэн / и(10)

Электролизерларда энергияни бошка турга айлантириш фойдали иш коэффициентини куйидаги тенгламадан топилади:

Лэл = (Еэн /и)ЛрЛвЛс, (11)

Бу ерда: Чв,Чс -лар энергиянинг токни тугриланишига ва электролизер эхтиёжларига йукотилишини хисобга олувчи фойдали иш коэффициентлари.

- Н2О

Олинаётган водород хажмига сувнинг сарфини Шу , Фарадей конунида сувнинг газ окимларида йукотилишини хисобга олган холда хисоблаб топиш мумкин:

-щО 18-103 Рно -Рно

Шу =-+ —Н2°-1,5

22,4 Р-Рн 20

(12)

Бу ерда: Р - газларнинг умумий босими; рнго = 0 805кг / м -эритма устидаги

сув бугининг зичлиги; Рн20 - эритманинг устидаги сувнинг парциал босими; коэффициент 1,5 сувнинг газлар билан йукотилишини курсатади.

- н 2о

Ракамлар кийматларини урнига куйиб Шу , кг/м3:

- н2о

Ш у = 0,8036+ 1,207^/ (Р - Рно )] (13а) ёки

- н2о

ШV = 0,8036[1 + 1,5РЯ20 /(Р - Р^ )]. (13 б)

Ишцор электролитли электролизерлар. Электролиз ячейкада электролит булиб КОН нинг 5 - 10 М ли эритмаси хизмат килади. Эритмаларнинг 50 - 80 0С хароратларда кулай солиштирма электр утказувчанлигини хисобга олган холда эркин электролитда омик кучланишнинг йукотилишини куйидаги тенгламада бахолаш мумкин:

AUom = I ■ 1ЭЛ / oSr = (104+73)-10-4 Jr 1ЭЛ (14)

Бу ерда: S^ м2 - электродларнинг ташки майдони; 1эл, м - электродлараро масофа; Зг, А/м - ток зичлиги.

Электролизернинг ишлаши давомида эритмага газ пуфакчалари тушади ва бу эритмада омик каршиликни ошириб кучланишни пасайишига олиб келади. Ток зичлигини ортиши билан эритмага газ кушилиши купаяди ва шунга кура омик йукотишлар хам ортади. Масалан, ток зичлигини 100 дан 3000 А/м га

кутарилиши билан солиштирма каршилик (V °) 1,1 дан 1.4 марта ортиб кетади. Электролитнинг газланиш даражаси электродларнинг тузилишига, шаклига ва элетролитнинг хароратига боглик булади [3].

Катод одатда аноддан говакли диафрагма билан ажратилади. Диафрагмани хозиргача энг куп таркалган асбест материалидан тайёрланади. Диафрагма говакларидан келиб чикиб, кучланишни туширади. Эритманинг газланиши ва диафрагма хисобига кучланишнинг ячейкадаги омик пасайиши (14) да хисоблангандан 1,5 2,5 марта баланрокдир. Асбестдан тайёрланган диафрагма 80 0С дан юкори хароратларга чидамли эмас. Юкори ишчи хароратларда ишлатиш учун гидрофилланган говакли фторопласт асосидаги куйидаги мембраналар таклиф килинмокда ва урганилмокда: фторопластли богловчили калий гексатитанати, говакли металлокерамик материаллар никель оксидлари, IIA, IVB, VE гурухлар металлари оксидлари, масалан, (№O)0;95^(TiO2)025], CaTiO3, BaTiO3, полисурьма кислотаси [H(H2O) n]12Sb12O36.

н н. н н

\ / I/V. /

0_ Ol о_ч

• • U

. н+

н н н

1 1 1

0 1 0 1 0 1

— 2Р —0 — ЭР —0 1 — 2Р —

/ \ / \ / \

Полисурьма кислотаси куйидаги 1 - расмда келтирилган тузилишга эга: 1 -расм. Полисурьма кислотасининг тузилиши формуласи

Кислотанинг анион каркаси цеолитга ухшаш тузилишга эга булиб, ораликдарнинг диаметри (2,6+3,0)-4 мкм га тенг ва улар орасида SbOH гурух водородларини протонга айлантирувчи сув молекулалари жойлашган. Полисурьма кислотаси узида протонни охирги ташилиши ва электролитик диссоциация константаси юкори булгани булгани учун протон утказувчанлиги юкори булади. Кулланилаётган мембрана кимёвий баркарор булиб, 120 0С да ишкорли мухитда 10000 соатдан купрок муддатга чидайди.

Баъзи диафрагмаларнинг таснифи куйидаги жадвалда келтирилган. Электр утказувчанликларининг турли кийматларда эканлиги уларнинг тузилишлари ва таркиблари хар хил эканлигидандир.

Ишцорли электролизерларда цулланиладиган баъзи диафрагмаларнинг

таснифи

1 - жадвал.

Солиштирма электр

Диафрагма материали Чидамли утказувчанлик

Калинлиги, м харорати, 0С СКОШ М Т, 0С с, Ом-1 •м-1

Асбест Фторопласт K2Ti6O13 + фторопласт 10-3 10-3 (3-4>10-4 80-100 200 200 6,8 6,8 8 8 80 80 25 25 19,5-19 26-24 1.5 10

Полисурьма кислотаси (2,5-4>10-4 150 8 7 7 125 25 80 15 4-6 6-12

Оксидланган говак никель (4-7>10-4 300 7 90 80 2 4-14

ВаТЮэ 440-4 300 7 25 2

REFERENCES

1. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика, - М.: Энергоатомиздат, 1991.-264 с.

2. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы. М.: Энергоатомиздат, 1992

3. Шпильрайн Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику / Под ред. В.А. Легасова, М.: Энергоатомиздат, 1994.-256 с.