Aber gleichzeitig bilden sich auch zwei Halbzellen, die wiederum eine Spannung liefern. Erst ab einer bestimmten Spannung können wir eine beginnende Elektrolysereaktion beobachten. Wozu dient die Überspannung bei der Wasserelektrolyse?
Die Überspannung bei der Wasserelektrolyse dient dazu, den Prozess der Wasserspaltung in Wasserstoff und Sauerstoff effizient zu gestalten.
Ursache für diese Überspannung - so bezeichnet man die Differenz zwischen berechneter Zersetzungsspannung und tatsächlich gemessener Zersetzungsspannung - ist meistens von dem Elektrodenmaterial und der Oberflächenbeschaffenheit der Elektroden abhängig, aber auch von dem Elektrolyten selbst. Die chemischen Reaktionen entsprechen denen des Diaphragmaverfahrens.
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Als dritte und letzte Methode zur Chloralkalielektrolyse kannst du das Amalgamverfahren verwenden.
Erst dann, wenn eine bestimmte Spannung erreicht ist, beginnt das Amperemeter einen Wert größer als Null anzuzeigen. Die Anoden- und Kathodenreaktionen setzen sich wie folgt zusammen:
Anode: 2Cl–(aq) -> Cl2 (g) +2e–
Kathode: 2 H3O+(aq) + 2e– -> OH–(aq) + H2(g)
Die freien Natriumionen (Na+) bilden zusammen mit den entstandenen Hydroxidionen (OH–) Natronlauge (NaOH) bis zu einer Konzentration von ca.
Bestimmung der Zersetzungsspannung unter Nicht-Standardbedingungen
Dazu müssen wir mit Hilfe der Nernst´schen Gleichung die Potentiale der Elektroden unter den gegebenen Bedingungen (Temperatur, Konzentration der Elektrolytlösung) bestimmen.
Zur Berechnung der einzelnen Potentiale mit Hilfe der Nernst Gleichung -siehe Kapitel “Elektrochemie – Nernst Gleichung”.
Diese zusätzliche Spannung wird als Überspannung bezeichnet. Zum einen läuft die Reaktion unter Standardbedingungen ab (dann können wir die Standardelekrodenpotentiale aus der elektrochemischen Spannungsreihe verwenden).
Mit der Chloralkalielektrolyse kannst du aus einer wässrigen Lösung von Natriumchlorid die Produkte Chlor, Wasserstoff und Natronlauge erzeugen.
Die Differenz hat also den Wert 1,83 Volt. Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Zersetzungsspannung?
Die Zersetzungsspannung hängt von der Temperatur ab. Wie wirken sich Zersetzungsspannung und Überspannung auf die Energieeffizienz der Elektrolyse aus?
Eine hohe Zersetzungsspannung und eine hohe Überspannung senken die Energieeffizienz der Elektrolyse.
Nachdem die einzelnen Elektrodenpotentiale bestimmt sind, können diese Werte in folgende Gleichung eingesetzt werden
∆E = E (Kathode) – E (Anode)
und man erhält die Zersetzungsspannung unter den gegebenen Bedingungen
Die Elektrolytlösung enthält mehrere Anionen und Kationen
Was passiert eigentlich, wenn man mehrere Anionen und Kationen in der Elektrolylösung vorliegen hat?
Auch diese Frage ist einfach zu beantworten.
Die Überspannung lässt sich nur experimentell bestimmen und entspricht der Differenz zwischen der tatsächlich gemessenen Zersetzungsspannung und der theoretisch berechneten Zersetzungsspannung. Zu Beginn einer Elektrolysereaktion wird immer das stärkste Oxidationsmittel reduziert (Stoff bzw. Zur Durchführung einer Elektrolysereaktion ist also eine Mindestspannung erforderlich.
Wir müssen also nur nachschauen, welche Standardredoxpotenziale die beiden Halbzellen haben. Welchen Einfluss hat die Temperatur auf die Überspannung?
Die Überspannung wird von der Temperatur beeinflusst. Bei höheren Temperaturen sinkt die Überspannung, bei niedrigeren steigt sie.
Allerdings halten sich nicht alle Elektrolysen an diese theoretischen Berechnungen.
Bei der Elektrolyse einer wässrigen Salzlösung ist stets damit zu rechnen, dass auch das Wasser elektrolytisch zersetzt wird, was natürlich wieder "Spannung kostet".
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Weiter mit dem Faraday-Gesetz ... Sie bestimmen damit auch, wie effizient der Elektrolyseprozess abläuft.
Ion mit dem positiveren bzw. Das Standardredoxpotenzial der Zink-Halbzelle liegt bei -0,76 Volt [4], das der Brom-Halbzelle bei +1,07 Volt. Hierbei wird das Diaphragma durch eine dünne chlorbeständige Membran ersetzt. Wie hängen Zersetzungsspannung und Überspannung zusammen?
Die Zersetzungsspannung und die Überspannung ergeben zusammen die Spannung, die für die Elektrolyse benötigt wird.
Somit ist kein Stromfluss messbar. Zum anderen ist die Zersetzungsspannung bzw. Und genau dieser Wert ist die Zersetzungsspannung.