Rendement de l'électrolyse de l'eau

[invite027aac78]

Quelle quantité de dioxygène et de dihydrogène peut-on produire par l'électrolyse d'un litre d'eau douce?
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[Ygo]

Bonjour

Sur ce forum, on cherche à aider à réfléchir plutôt qu'à donner des solutions "toutes faites"...

Questions qui conduiront à la réponse souhaitée :

Combien de moles d'eau y a-t-il dans un litre d'eau ? (la masse de 1 l d'eau est environ 1000g ; M(H)=1 g/mol M(O)= 16 g/mol)

Quel est le bilan de l'électrolyse de l'eau ?

A suivre...

[invite04f8dfd1]

Bonjour

Il y a autant de compositions différentes d'eaux douces que de lieus o'u l'on en trouve. L'idéal est donc de raisonner sur de l'eau uniquement constituée de H₂O et ses isotopes naturels.

En théorie:
1L = 0.001 m³
Dans les conditions normales de température et de pression (15°C et 1 013,25 hPa), la masse volumique de l'eau est 998 kg/m³

De ceci, vous pouvez en déduire la masse d'eau contenue dans un litre, puis le nombre de moles (grâce à la masse molaire : M_(H2O)= 18.0153 g/mol) et ensuite, en déduire le nombre de moles de chacun des gaz produits (attention à respecter les coefficients dans l'équation de la réaction)

Enfin, en considérant vos gaz produits comme des gaz parfaits et en utilisant donc le fameux PV=nRT, vous pourrez accéder au volume produit de chacun des gaz.

Dans la pratique:

Vous ne pourrez jamais électrolyser la totalité de l'eau contenue dans un récipient pour des raisons de contact entre les électrodes, forme du récipient etc...
mais surtout, la notion de rendement de réaction ne s'applique pas à l'électrolyse de l'eau comme pour une réaction de chimie organique par exemple.

Dans l'absolu:
Si vous souhaiter électrolyser 1 litre d'eau, j'espère que vous n'habitez pas près de chez moi

[invite027aac78]

Ygo

Je me doute que ce forum ne donne pas "des solutions "toutes faites"" !
Je demandais juste des pistes pour pouvoir répondre à ma question.

Accessoirement, il y a 55.6 mol de H²O (je n'arrive pas à mettre le ² en indice). On a une stoechiométrie 2-1, donc n(H²)=2*n(H²O)=111.2mol et n(O²)=n(H²O)=55.6mol.

Sur ce, merci pour cette aimable réponse et ces précieuses pistes de réponses.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite027aac78]

Rassure toi "guillaume05788" je ne compte pas électrolyser 1 L d'eau.
Je n'attendait pas une réponse aussi pointue mais la tienne m'a beaucoup avancée (en complément de celle de Ygo)
Encore merci

[Ygo]

Bonsoir

Attention, tu vas trouver des nombres deux fois trop grands

2 H2O ==> 2 H2 + O2

donc n(H2)= n(H2O) = 55,6 mol et n(O2)= 1/2 n(H2O) = 27, 8 mol

Courage, tu y es presque !

[invite92751d1e]

Salur , si c'est fabriquer un grande quantité d'hydrogène qui t'interresse tu peux utiliser du zinc et de l'acide chlorique(esprit de sel au super marché). Mais prends un maximum de précautions, surtout si tu es débutant.

[chatelot16]

le zinc est un materiaux couteux en energie a produire

faire de l'hydrogene avec du zinc est une anerie

l'electrolyse de l'eau n'est pas si mal que ca

a l'epoque des ballon a hydrogene il y a eu des enormes electrolyseur qui ont été plus rentable que les methodes chimiques

la question de cette discussion est bien plus simple : quelle est la relation entre le courant et la quantité d'eau decomposé !

c'est simple : chaque fois qu'il passe 2 electron ca fait 2 atomes d'hydrogene et un atome d'oxygene

je te laisse chercher l'equivalence de la charge de l'electron en coulomb ( = ampere seconde ) ou en ampere heure et calculer le passage du nombre d'atome au nombre de gramme : nombre d'avogadro

ce calcul a deja été fait pas mal de fois sur ce forum ... je ne sais meme plus combien de fois je l'ai ecris ...

le rendement en quantité de l'electrolyse est proche de 100% : la quantité produite est conforme a la theorie

le rendement en energie est un peu moin bon car il faut une tension un peu superieure a la tension theorique

[invite92751d1e]

le zinc est un materiaux couteux en energie a produire

faire de l'hydrogene avec du zinc est une anerie

l'electrolyse de l'eau n'est pas si mal que ca

a l'epoque des ballon a hydrogene il y a eu des enormes electrolyseur qui ont été plus rentable que les methodes chimiques

la question de cette discussion est bien plus simple : quelle est la relation entre le courant et la quantité d'eau decomposé !

c'est simple : chaque fois qu'il passe 2 electron ca fait 2 atomes d'hydrogene et un atome d'oxygene

je te laisse chercher l'equivalence de la charge de l'electron en coulomb ( = ampere seconde ) ou en ampere heure et calculer le passage du nombre d'atome au nombre de gramme : nombre d'avogadro

ce calcul a deja été fait pas mal de fois sur ce forum ... je ne sais meme plus combien de fois je l'ai ecris ...

le rendement en quantité de l'electrolyse est proche de 100% : la quantité produite est conforme a la theorie

le rendement en energie est un peu moin bon car il faut une tension un peu superieure a la tension theorique

D'accord avec toi mais si tu veux produire une quantité pas trop importante et rapidement la réaction HCl+Zn est à privilégier. Tout dépend de l'utlisation dont on a besoin.

[invite04f8dfd1]

Dans la pratique, des appareils de chromatographie gazeuse fonctionnant avec de l'hydrogène commencent à remplacer ceux fonctionnant à l'hélium (En fait, ils fonctionnent tous à l'hélium mais les plus récents sont équipés de sécurités contre les fuites, explosions etc... afin de permettre une utilisation en toute sécurité de l'H2 comme gaz vecteur)
La solution retenue par les labos et les industriels (plutôt que d'utiliser des bouteilles de H2 dont les conditions de stockage sont très réglementée car dangereuses) est de vendre des appareils à électrolyse de l'eau pour cette production qui reste somme toute très faible pour un CPG.

à méditer...

[inviteffb708cf]

Oui, pour l'hydrogène, le coup de l'acide chlorhydrique sur des copeaux de zinc, çà fait partie des TP de Chimie dans le secondaire et les premières années d'université ! (Pharma, pour mon cas) mais effectivement, le coût, lui, n'est pas négligeable pour une production à grande échelle.

Pour ma part, j'ai choisi l'électrolyse par panneaux solaires de l'eau avec un électrolyte approprié. Je cherche à l'adapter sur une voiture à moteur essence 4 temps (surplus de la production de l'alternateur + panneau solaires souples collés sur le capot et le toit, y compris à l'arrêt).

Si certains d'entre vous ont travaillé sur le sujet, je suis preneur de leurs idées, conseils et conclusions.

Je pense également au chauffage domestique avec une chaudière à bruleur adapté à la combustion O2 + 2H2, enterrée dans un entonnoir de terre avec toit en bois ou plastique pour des raisons de sécurité dans l'utilisation de l'hydrogène !!!

Salutations à tous