Electrolyse de l'eau à haut rendement

[invite77542f2e]

Bonjour,


De mémoire, il me semble avoir lu qu'un électrolyseur avec une électrode en fer et une en platine, et avec du H2SO4 comme électrolyte aurait un super rendement ?

Est-ce que quelqu'un pourrait m’expliquer précisément la décomposition de la molécule d’eau en H2 et O2 par ce système.
A priori les couples Redox jouent à plein dans ce processus mais je n’ai qu'un vague souvenir de terminale en chimie…

En effet si Eo et R de la cellule sont voisins de 0, le rendement peut être très élevé et pourquoi pas >1 ?
Et oui, encore un fou de la sur unité.

Bonnes fêtes à tous.
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[moco]

C'est tout un cours de chimie que tu nous demandes là. Nous ne sommes pas là pour cela. Le Forum est là pour aider ceux qui essaient de résoudre un problème, qui ont déjà fait quelque chose, mais buttent sur une difficulté quelconque. Nous les aidons à franchir ce passage délicat pour eux. Mais nous ne sommes pas là pour donner un cours sur l'électrolyse de l'eau. Il y a d'excellents manuels faits pour cela.

[invite77542f2e]

Pas cool !
disons que je me renseigne avant de ma lancer dans des travaux inutiles...

Je demandais" juste" l'ecriture de l'équation correcte genre 2H20 -> H2+2e-+...
En faisant intervenir les électrodes et l'électrolyte, afin que je puisse comprendre et me remettre les neurones en marche

Comme ma question le laisse entrevoir, je me demande pourquoi on ne parvient pas à un rendement d'électrolyse >1, puisqu'à priori il doit être possible d'avoir un Eo et un R de cellule faible.
et faire passer des électrons avec une faible tension dans une résistance très faible ne coûte pas cher en énergie.
Je me doute bien que si c'était possible, ça serait déjà fait.
Alors où cela coince t'il ?
On a droit à cette question ?

[invite77542f2e]

Bonjour,
Visiblement mon sujet suscite de l’intérêt mais pas beaucoup de réponse...
cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[FC05]

Soyons clair, rendement supérieur à 1 = foutaises (pour rester poli).

Et sur ce forum, ça veut dire sujet fermé ... les modos sont en vacance.

[HarleyApril]

les modos sont en vacances, mais ça ne les empêche pas de veiller ...

le rendement pourra être très élevé, mais ne sera jamais strictement égal à un, toujours un peu en-dessous
dans un système parfait, on pourrait arriver à un rendement de 100%

[invite77542f2e]

Merci pour vos réponses.
Je n'avais pas pensé aux wacances ! dsl.

Je sais qu'un rendement supérieur à 100% est très dérangeant mais je cherche à savoir ce qui limite exactement car cela ne me semble pas impossible dans le cas de l'électrolyse, en théorie du moins.

En admettant qu'un électrolyseur industriel ait une tension Eo par cellule de 2V. Est il possible de s'approcher de 0V d'ailleurs ?

Si l'on dimensionne le système pour que la résistance des électrodes et de l'électrolyte cumulés soit la plus faible possible, du genre 0.00..1 Ohm. Je ne sais pas ce qu'il est possible d'atteindre non plus...
La tension aux bornes de la cellule serait quasi indépendante du courant. Or c'est le courant qui fait le débit d'H2.

Théoriquement, l'énergie nécessaire pour produire l'H2 pourrait être inférieure à l'énergie thermique de la combustion de l'H2, non ?

Je souhaiterais savoir où le bas blesse ?
est ce un problème de coût ?
il n'y a pas de couple d'électrode/électrolyte permettant d'abaisser le Eo?
L’ordre de grandeur de la résistance de l'électrolyte est-il obligatoirement élevé ?
Je ne pense pas que ce soit les électrodes qui limitent la résistance, vu que si l'on voit suffisamment grand, on peut descendre bas en résistance avec les métaux.

[curieuxdenature]

Je sais qu'un rendement supérieur à 100% est très dérangeant mais je cherche à savoir ce qui limite exactement car cela ne me semble pas impossible dans le cas de l'électrolyse, en théorie du moins.

Bonjour

tu fais erreur, la théorie dit justement que c'est impossible. La chimie n'échappe pas à la règle, quand on fait passer un courant électrique dans une solution il y a toujours des pertes, au moins par effet joule, et c'est converti en chaleur, donc irrécupérable.

Théoriquement, l'énergie nécessaire pour produire l'H2 pourrait être inférieure à l'énergie thermique de la combustion de l'H2, non ?

encore non, c'est un problème simple, ici on n'a pas le même genre de conversion gratuite pour l'utilisateur que dans la formation du charbon ou du pétrole, il faut 96500 coulombs pour extraire un gramme d'hydrogène, comment comptes-tu récupérer plus ?
Avec de l'eau bénite...

[invite77542f2e]

Je m'étais fait un petit mémo, pour 1l d'eau, bénite, de préférence.
et je ramène les énergies en KWh dès que possible, ça me parle mieux.

Nombre d’atomes dans une mole, nombre d’Avogadro :
NA = 6.02214129(27) × 1023 mol−1

Masse d’une mole d’eau 18g
Nombre de mole dans 1 l d’eau : 1000/18 = 55.55

Nombre d’électrons pour décomposer 1l d’eau :
55.55 x NA = 3.33 10+25

1 Coulomb = 6,24 ×10+18 charges élémentaires (électron)

Il faut donc 3.33 10+25 / 6,24×10+18 = 5.33 10+6 Coulombs soit 5.33 10+6 A pendant 1s.
ou encore 1480 A pendant 1 heure.

Bilan énergétique, merci Wikipedia...
Le bilan de la décomposition d'une molécule d'eau : H2O → H2 + ½ O2, s'établit comme suit:
• Comme la molécule d'eau H2O est constituée de 2 liaisons O-H et chaque liaison a une énergie molaire de 460 kJ, ce qui représente 2 x 460 = 920 kJ pour une mole d'eau.
• La recomposition des atomes d'hydrogène H en H2 (hydrogène gazeux) va produire un apport d'énergie : H-H → H2 apporte 432 kJ.
• La recomposition des atomes d'oxygène : ½ O-O → ½ O2 apporte ½ x 494 kj soit 247 kJ.
Le bilan global est donc : 920 – 432 – 247 = 241 kJ.
Ainsi la fabrication de 2 grammes d'hydrogène par craquage d'une mole d'eau (sans tenir compte des pertes) nécessite l'apport de 241kJ,
Soit pour un litre (55.5 moles) donne un bilan énergétique de 55.5 x 241K = 13.25 MJ soit 3680 KWh


Prospective numérique :
La tension Eo pour électrolyser l’eau avec du H2SO4 est de 2 V environ
Supposons Req de l’électrolyte, des électrodes, des fils, négligeables pour le moment donc égal à 0, oui je sais c'est méchant mais c'est pour l'exemple.
Puissance consommée par l'électrolyseur 2V x 1480 A = 2960 W, pendant 1 heure, soit une énergie de 2960 Wh.

L’énergie consommée à produire 1l d'H2 est donc inférieure à celle dégagée par sa combustion

Ce que j'aimerais connaitre sur ce forum, si c'est possible, c'est quel peut être l'ordre de grandeur de la résistance du bain électrolytique (pertes par effet joules) que l'on peut atteindre.

et est il possible de baisser la tension Eo de la cellule ? par exemple Eo de l'eau est donné pour 1.23V sans électrolyte.

Avec des chiffres et quelques explications, je rendrais les armes

[jiherve]

Bonsoir,
pour commencer une mole d'eau contient 6.02 10^23 molécules d'eau donc 12.04* 10^23 atomes d'hydrogène, pour donc le "libérer" il faut 2 e- par molécule.
refais ton calcul et reviens causer.
JR

[invite77542f2e]

2e-,Oups, effectivement ça commence bien !
Merci jiherve

Effectivement ça double tout, mon exemple est déjà beaucoup moins intéressant, voire pas du tout.
Mais admettons, que je passe à un Eo de cellule à 1V, et toujours R=0, le bilan reste donc positif.
Je suis optimiste comme garçon !

Ça ne change rien mes 2 questions:
1) Je crois savoir que le Eo d'une cellule d'electrolyseur est fonction des couples redox qui la compose.
Il me semble qu'avec les + et les - on peut arriver à un une tension globale proche de 0V.
Est il possible de baisser la tension Eo d'une cellule d'electrolyseur sans bouffer les électrodes,sans détruire l'électrolyte, juste en décomposant l'eau ?

2) De quel ordre peut être la résistivité de l'électrolyte qui composerait cet électrolyseur ?

En exagérant, s'il est possible d'avoir Eo = 0V et R = 0 Ohm, pas besoin de faire un dessin...
Je me doute que si c'était possible ça serait déjà fait.
Mais j'aimerais bien savoir relativement précisément ce qui fait que dans la pratique les électrolyseurs ont un rendement qui plafonne à 80%, d'où mes deux questions.

[FC05]

Mais admettons, que je passe à un Eo de cellule à 1V, ...

...
1) Je crois savoir que le Eo d'une cellule d'electrolyseur est fonction des couples redox qui la compose.

Avant d'admettre un truc, fait un calcul.
On t'as dit que ce n'était pas possible et tu t'entêtes. Lis ma signature et médite.

[invite77542f2e]

Je ne sais pas faire, je pensais trouver ici un chimiste pour qui c'est très simple, comme l'électronique pour moi.
Si il faut que je me retape toute la chimie (tape serait plus juste d'ailleurs !) ce n'est pas la peine que je vienne ici.
Dans 2 ans je maîtriserai le sujet, merci pour tout.

[invite77542f2e]

On t'as dit que ce n'était pas possible et tu t'entêtes. Lis ma signature et médite.[/QUOTE]

Oui maître je dois vous croire sur parole, aucune argumentation n'est nécessaire, tant votre savoir est immense.
Je le sais déjà que c'est impossible, je le dis depuis le début, avec humour, mais je voudrais comprendre pourquoi dans la pratique et assez précisément.
Ne sommes nous pas dans un lieu d'échange du savoir ?
Vu les réponses je dirais que non, pourtant j'y ai cru un instant. Dure réalité.