Temps de réaction de l'électrolyse de l'eau

[invitebd567847]

Bonjour a tous,

Chacun sait que pour faire une électrolyse de l’eau, il faut :
De l’eau , 2 électrodes et une tension continue.

Pourquoi avec du 50Hz (période 20ms) issu du secteur, donc une tension sinusoïdale alternative, aucun dégagement gazeux ne se produit sur les électrodes de l'électrolyseur.

J’ai fait l’expérience, avec 2 électrodes en inox dans de l’eau du robinet, en basse tension, alimenté par un transformateur (sécurité !)
L’eau chauffe et peut même aller même jusqu’à bouillir.(ce degagement gazeux ne prend pas feu, j'en ai déduis que c'est de la vapeur d'eau)
Il y a bien passage d’un courant, vu que l’eau du robinet conduit et échauffement dans la resistance ainsi constituée.

Toutefois l’alternatif est du continu qui s’ignore.
En effet on peut considérer que pendant 10ms le courant est continu dans un sens puis les 10ms suivantes, continu en sens inverse.

On pourrait imaginer de l’alternatif à 0.0083Hz, période 120s, soit 1mn dans un sens et 1mn dans l’autre sens. Là je pense que l’électrolyse aurait le temps de démarrer dans un sens puis dans l’autre.

Donc ma question est quels sont les paramètres qui influencent le temps de mise en réaction d’électrolyse ?
Est-ce une constante ?


Par avance merci.
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[moco]

Tu commets deux erreurs fondamentales en faisant tes essais.
1) Il est impossible d'électrolyser de l'eau seule, quelle que soit l'électrode, et la tension utilisée. Il faut y ajouter un sel en solution, ou un acide, ou une base.
2) Mais surtout il ne faut pas utiliser du courant alternatif. Même si tu essaies avec une solution contenant un acide, une base ou un sel, le courant alternatif ne fait qu'échauffer la solution, car le début d'électrolyse qui se fait pendant une demi-période est détruit pendant la demi-période suivante. Le résultat global est nul.

[invitebd567847]

Merci d'avoir répondu mais la réponse ne répond pas à mon questionnement.
Petite précision mon but n'est pas de faire une électrolyse à haut rendement, mon but est de comprendre.

1) Il est impossible d'électrolyser de l'eau seule, quelle que soit l'électrode, et la tension utilisée. Il faut y ajouter un sel en solution, ou un acide, ou une base.

j'ai dit utiliser de l'eau du robinet...donc SI, il y a électrolyse avec du continu+de l'eau du robinet (assez calcaire) + des électrodes inox. Sinon c'est quoi le gaz qui fait boum quand j'approche une allumette ????

2) Mais surtout il ne faut pas utiliser du courant alternatif. Même si tu essaies avec une solution contenant un acide, une base ou un sel, le courant alternatif ne fait qu'échauffer la solution, car le début d'électrolyse qui se fait pendant une demi-période est détruit pendant la demi-période suivante. Le résultat global est nul.

Bravo, c'est exactement ce que j'ai décris plus haut, cela ne m'apprend rien.

Tu commets deux erreurs fondamentales en faisant tes essais.

Prière de bien lire et intégrer le contexte de la question avant de répondre...

Pour faire court, la question est quel est le temps nécessaire à l’établissement de la réaction d’électrolyse= temps nécessaire au dégagement d'au moins une bulle sans risque qu'elle ne soit détruite par un courant inverse.
c'est là dessus que j'attend des infos et des explications.
cordialement.

[inviteae9569c2]

Le petit gaz qui fait boum tu l'obtient en hydrolysant de l'HCl mais pas en hydrolysant de l'eau

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitebd567847]

Bon OK la chimie et moi on n'a jamais été copain et je suis en train de vivre une vengeance personnelle de sa part, c'est ça ?

Vous avez réussi a me semer le doute les gars, je viens de refaire la manip à l'instant: eau du robinet (calcaire donc conductrice...) +2 électrodes inox + 30V,400mA = dégagement d'hydrogène à l’électrode négative et oxygène à l’électrode positive.
si vous avez un doute :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Voltam...tre_de_Hofmann

Vu qu'on en est là, je pense que pour ma question, je peux repasser...
pour rappel qui est:

Quel est le temps nécessaire à l’établissement de la réaction d’électrolyse= temps nécessaire au dégagement d'au moins une bulle sans risque qu'elle ne soit détruite par un courant inverse.

[invitebd567847]

On repart de zéro…

Je souhaiterais avoir une idée de la vitesse d’une réaction chimique du type électrolyse de l’eau.
La réaction, décomposition en H2 et O2, démarre-t-elle dès l’établissement du courant (vitesse de la lumière dans le milieu considéré), ou y a-t-il un phénomène quelconque que j’ignore, qui ralentirait la réaction.

En effet, je ne comprend pas ce qui se passe intimement et dans le temps, pour qu’une électrolyse ne fonctionne pas avec un courant alternatif malgré tout assez lent, du type 50Hz.

Un courant alternatif très lent à 0.0083Hz, soit avec une période de 2 minutes donnerait le temps de réaliser une électrolyse alternée, vu qu’à l’œil nu, en moins d’une seconde une électrolyse produit un dégagement gazeux important.

D’où, qu’est ce qui fait qu’à 50Hz cela ne fonctionne pas ? Car nous sommes très en deçà de la vitesse d’établissement du courant dans l’eau

Merci d'avance.

[Chalco]

La réaction d'électrolyse commence dès qu'il passe du courant. Il faut en effet qu'il se passe une réaction de transfert de charge pour qu'il passe : le charge à transporter doit passer des électrons aux ions et vice-versa. Dans l'électrode, métallique, le courant est dû à la circulation des électrons, dans l'eau (calcaire ici) par des ions. La réaction à l'anode s'écrit 2 H₂O -2e^- ---> 1/2 O₂ + 2*H⁺ et à la cathode, 2 H₂O + 2 e^- --->2 OH^- + H₂. Les électrons partent de l'anode et rejoignent la cathode, dans la solution celle-ci est localement électriquement neutre et o, démontre que ce sont les ions sulfate, carbonate etc. et calcium qui transportent le courant. Pour vérifier cela, il faut consulter un livre d'électrochimie.

Tu fais passer du courant alternatif : à une alternance ce sont —par exemple — ces deux réactions qui se produisent, l'une à l'électrode de gauche et l'autre à celle de droite. À l'alternance suivante, l'hydrogène et l'oxygène qui viennent de se former n'ont pas le temps de s'éloigner de l'électrode et ce sont les réactions inverses qui ont lieu. L'oxygène se réduit et l'hydrogène s'oxyde.

Ta question aurait dû être : Au bout de combien de temps les gaz commencent-ils à se dégager ? La réponse aurait été : quand les bulles de gaz auront atteint la taille suffisante pour qu'elles puissent se décrocher de la surface de l'électrode (autrement dit : un certain temps, qui dépend entre autres de l'état de surface de l'électrode).

[invitebd567847]

Grand MERCI pour cette réponse claire et précise !
Parfait, je n'ai pas d'autre mot.

Lorsque tu dis:

l'hydrogène et l'oxygène qui viennent de se former n'ont pas le temps de s'éloigner de l'électrode et ce sont les réactions inverses qui ont lieu. L'oxygène se réduit et l'hydrogène s'oxyde.

ils sont encore sur l’électrode pour que ça se produise ?


Dans l'absolu, si l'on parvenait à décoller l’oxygène et l’hydrogène rapidement des électrodes, est-ce qu'une électrolyse en alternatif fonctionnerait ?

[40CDV20]

Bjr,

La réaction d'électrolyse commence dès qu'il passe du courant.

Certes, mais c’est insuffisant. Qui plus est, ici on est dans une configuration hors des standards habituels.
Le potentiel standard de l’eau à l’état liquide est de – 56690 cal.mole -1, la ddp théorique d’électrolyse est :
U(i=0) = Eth = 56690/2x 23060 = 1.23 V
Cette ddp représente la différence entre les tensions sous courant nul des deux électrodes :
Electrode à oxygène (anode) ea(i=0) = 1.23-0.06 pH (V/ENH)
Electrode à hydrogène (cathode) ea(i=0) = -0.06 pH (V/ENH)
Soit, Eth = ea(i=0) – ec(i=0) = 1.23V
Tout le problème vient qu’en électrolysant cette eau du robinet "quasi isolante" E sera très > à Eth en raison de la chute ohmique due à la résistance de la solution et de l’augmentation de la résistance due à la présence sur les électrodes de gaz non conducteurs qui créent une gaine isolante à la surface de l’électrode et en augmente ainsi la résistance.
D’où le résultat, ou plutôt l'absence de résultat d'abeilledeschamps et le principe revisité (expression très tendance) de la bouilloire électrique.
Il me semble que c’est ce non-sens de la manipulation que voulait souligner Moco et en ce sens je suis d’accord avec lui. La même curiosité appliquée aux conditions usuelles d’électrolyse de l’eau, mais sous tension alternative, oui…. là, il y avait matière à développer.
Cdt.

[Chalco]

Pour qu'il y ait du courant qui passe, il faut une réaction de transfert de charge sauf à imaginer que l'on se borne à charger et décharger la couche double ce qui doit nécessiter me semble-t-il des fréquences bien plus élevées que 50 Hz.

Pour répondre à la dernière question d'abeille des champs, la réduction de l'eau conduit à la formation d'un atome d'hydrogène qui s'adsorbe à la surface de l'électrode et ensuite, il diffuse en surface pour rencontrer un autre atome comme lui et là, ils régissent pour donner un atome de H₂ qui doit ensuite rencontrer des camarades pour former une bulle. Ce genre de mécanisme fait les délices de certains électrochimistes qui étudient les cinétiques de réaction, justement en faisant varier la fréquence du courant alternatif. Tu vois, tu étais sur la bonne voie en comparant les résultats en courant continu et en courant alternatif .

[Chalco]

Pour qu'il y ait du courant qui passe, il faut une réaction de transfert de charge sauf à imaginer que l'on se borne à charger et décharger la couche double ce qui doit nécessiter me semble-t-il des fréquences bien plus élevées que 50 Hz.

Pour répondre à la dernière question d'abeille des champs, la réduction de l'eau conduit à la formation d'un atome d'hydrogène qui s'adsorbe à la surface de l'électrode et ensuite, il diffuse en surface pour rencontrer un autre atome comme lui et là, ils régissent pour donner un atome de H₂ qui doit ensuite rencontrer des camarades pour former une bulle. Ce genre de mécanisme fait les délices de certains électrochimistes qui étudient les cinétiques de réaction, justement en faisant varier la fréquence du courant alternatif. Tu vois, tu étais sur la bonne voie en comparant les résultats en courant continu et en courant alternatif .

PS Je ne sais pas ce que tu entends par fonctionner puisque "Pour qu'il y ait du courant etc." Si tu penses à "Dégager des bulles", par exemple en choisissant un composant d'électrode qui n'absorbe pas (carbone vitreux peut-être) oui, tu pourrais avoir des bulles, mais attention, tu dégagerais de chaque côté un mélange hydrogène oxygène dans juste la composition explosive. En plus, tu devrais imposer une tension bien supérieure à 1,23 V, pour vaincre ce qu'on appelle les surtensions aux électrodes qui correspond — pour faire simple — à l'énergie qu'il faut fournir en plus de celle qui faut pour décomposer l'eau pour justement faire toutes les réactions (adsorption en surface, diffusion des atomes d'hydrogène, formation de l'atome) qui ne sont plus "aidées" ou mieux catalysées par les atomes de surface du métal de l'électrode.

PS2 Aucune expérience n'est inutile

[invitebd567847]

Absence de résultat d’abeilledeschamps, sur le plan pratique, certes, vu qu’il s’agit d’un cas d’école appuyé sur une expérience au piètre résultat, nous sommes d’accord mais c’est surtout prétexte à apprentissage et à compréhension.
De mon point de vue il y a eu résultat, vu que j’ai appris et que je continue à apprendre

je vous suis parfaitement sur le coté bouilloire revisité de mon expérience.

J’avais connaissance du Eth à 1.23V sans savoir d’où ça venait.
A trop en dire cela va susciter de nouvelles questions chez moi …
Pourriez vous expliciter ce que sont "2x 23060", "0.06" et " ENH" dans votre développement

La même curiosité appliquée aux conditions usuelles d’électrolyse de l’eau, mais sous tension alternative, oui…. là, il y avait matière à développer.

J’ai envie de dire, je vous en prie, c’est tout à fait dans ma démarche d’apprentissage et de curiosité.

[40CDV20]

Bsr,

Absence de résultat d’abeilledeschamps, sur le plan pratique, certes, vu qu’il s’agit d’un cas d’école appuyé sur une expérience au piètre résultat, nous sommes d’accord mais c’est surtout prétexte à apprentissage et à compréhension.
De mon point de vue il y a eu résultat, vu que j’ai appris et que je continue à apprendre

je vous suis parfaitement sur le coté bouilloire revisité de mon expérience.

J’avais connaissance du Eth à 1.23V sans savoir d’où ça venait.
A trop en dire cela va susciter de nouvelles questions chez moi …
Pourriez vous expliciter ce que sont "2x 23060", "0.06" et " ENH" dans votre développement


J’ai envie de dire, je vous en prie, c’est tout à fait dans ma démarche d’apprentissage et de curiosité.

Tu es du genre "abeille têtue", apparemment Chalco est aux abonnés absents j'espère qu'il ne nous a pas fais une surtension , mais effectivement, ce n’est plus l’écriture actuelle (tout en demeurant bon).
ENH = électrode normale à hydrogène
L’électrolyse de l’eau,
H2O → H2 (g) + ½ O2 (g)
(n =2)
l’eau est consommée à raison d’une mole pour 2 F (F = 96485 C.mol -1) donc n = 2
(C pour Coulombs)
le potentiel chimique de l’eau (à l’état liquide) est de 237200 J.mol -1
(J pour Joules)
donc E = |∆r G|/2 F = 237200/ 2x96485 = 1.23V
En ce qui concerne le (0.06pH), pour faire simple, l’oxydation et la réduction de l’eau varient toutes deux dans cette valeur. Ce terme est important pour les électrodes à oxygène et hydrogène, il s’annule dans les expressions de ddp mais reste d’intérêt quand il s’agit de réactions préférentielles.

Pour en revenir "à tes essais", quand on étudie la cinétique d'une réaction d'électrode, il est tout à fait possible d'obtenir des résultats exploitables par calcul si et uniquement si l'électrolyte (ici ton eau du robinet), contient un électrolyte support performant mais inactif, à forte concentration. Cet électrolyte a pour fonction de conduire la quasi totalité du courant. Tout l'intérêt est que les espèces électroactives devant les électrodes sont déterminées par la seule diffusion, la chute ohmique dans la cellule s'en trouve considérablement réduite.
A noter également qu'il faut de la rigueur d'entrée, méthode et propreté, disposer de la charge ionique de l'eau (à la mairie), contrôle des températures, de l'agitation éventuellement, de la qualité de la source électrique,.... bref tout ceci est assez éloigné du "butinage" il me tardait de la placer !
Cdt.

[Chalco]

Bjr,



Certes, mais c’est insuffisant.

Moi vieillard, moi pas comprendre. Electrochimie faire récemment grands progrès : passage courant insuffisant pour faire électrolyse ? Si courant passe, tension entre électrodes supérieure à 1,23 V. Nécessairement. À cause des surtensions, comme on disait jadis. Comment devrais-je dire aujourd'hui ?

[40CDV20]

Bjr,

Moi vieillard, moi pas comprendre. Electrochimie faire récemment grands progrès : passage courant insuffisant pour faire électrolyse ? Si courant passe, tension entre électrodes supérieure à 1,23 V. Nécessairement. À cause des surtensions, comme on disait jadis. Comment devrais-je dire aujourd'hui ?

Désolé du retard à te répondre ô noble antiquité, je pensais le fil classé sans suite par abeilledeschamps. Mon propos n'était pas de t'ébouriffer mais plus simplement et sérieusement, de dire, en finissant la phrase, "c'est insuffisant...., il lui faut un protocole minimum !"
Quant à PS2 "aucune expérience n'est inutile", re-certes,... oui si la manip peut être qualifier d'expérience.
J'en profite pour te souhaiter une vivifiante "huitante", mais sache que je te talonne de près à "septante" passée.
Cdt.

[invitebd567847]

.. je pensais le fil classé sans suite par abeilledeschamps. .. "c'est insuffisant...., il lui faut un protocole minimum !"
Quant à PS2 "aucune expérience n'est inutile", re-certes,... oui si la manip peut être qualifier d'expérience.

Fil classé effectivement , je ne souhaitais sciemment plus donner suite mais puisque tu insistes 40CDV20, je vais éclaircir :

Ai-je le droit de me questionner sur le pourquoi une électrolyse ne fonctionne pas avec de l’alternatif ?

Ai-je le droit d’appuyer mon questionnement par de petites expériences personnelles ?

Ai-je dit que je voulais réaliser une électrolyse ?

Est-ce que je me permets de parler sur des gens que je ne connais pas ?
(Tu as oublié susceptible en plus de têtu )
Entre nous je ne sais qui est le plus têtu a vouloir me faire coller au protocole d'une électrolyse classique qui n'est pas du tout mon but...

Chalco a parfaitement compris et répondu à mon questionnement initial. moi y’ en a compris !

Maintenant si tu, ou vous, voulez continuer sur le sujet, est on certain que dans certaines conditions de tension et de fréquence, il n'est pas possible de réaliser une dissociation de la molécule d'eau avec un signal alternatif.
John kanzius a réussi avec une onde électromagnétique (alternative par définition) mais cela est-il réalisable avec un courant alternatif, sous quelles conditions ?

[40CDV20]

Bsr abeilledeschamps,
Qu'il n'y ait aucun malentendu, 1 je n'insiste pas, 2 je te reconnais le droit de te questionner sur ceci ou cela?
La seule réserve, de mon point de vue, est que le point de départ soit à minima validé. Ceci dit je n'ai absolument rien contre les "options dé coiffantes".
Il existe effectivement quelques rares applications d'électrolyses en courant non continu (coloration des couches d'alumines obtenues par oxydation monodique par ex.), mais à ma connaissance rien en ce qui concerne l'électrolyse de l'eau, pour laquelle on ne sait pas faire mieux, qu'un électrolyte alcalin concentré avec cathode en fer (ou nickel) et anode en nickel.
Tout simplement parce qu’à la cathode la surtension minimale de l'hydrogène sur le fer est faible en milieu alcalin et qu'à l'anode cette surtension vaut env. 0.33V sur le fer et un peu mieux 0.26V sur le nickel. On trouvera effectivement dans la littérature quantité de procédés "exotiques" encore faut il qu'ils dépassent le stade de la curiosité.
Cdt.

[invitebd567847]

Bonsoir 40CDV20,

C’est bien qu’il n’y ait plus malentendu maintenant.

Aurais-tu un avis sur ce brevet :
https://worldwide.espacenet.com/publ...4B1&KC=B1&ND=5

Les chiffres annoncés en page 2 du pdf, sont ils cohérents ?
- 8 à 15Wh pour un litre de mélange gazeux produit (O2 et H2O mélangés) suivant les critères actuels d’électrolyse de l’eau.

- 3Wh pour un litre de mélange gazeux selon le brevet ? Est-ce une avancée remarquable et théoriquement possible ?

Et éventuellement, quelqu’un a-t-il un retour sur ce brevet ?

Cordialement,

[HarleyApril]

Bonsoir

Ce brevet a été accordé en France et les annuités payées en 2016.

Ce brevet a été abandonné au niveau Européen en septembre 2009 suite au non paiement des frais de recherche.

Cordialement

[invitebd567847]

Bonsoir

Ce brevet a été accordé en France et les annuités payées en 2016.

Ce brevet a été abandonné au niveau Européen en septembre 2009 suite au non paiement des frais de recherche.

Cordialement

Bonjour,
Merci de ces infos intéressantes qui montrent que l'auteur y croit encore, au moins pour la France.
je pensais plus à un retour en terme d'application de ce brevet dans l'industrie ?

Pour mon autre interrogation concernant le rendement, vu que je ne suis pas chimiste, j'ai utilisé cette info:
http://www.industrie-techno.com/90-d...e-du-cea.34969
d'où je retiens: 3900Wh pour 1000 l d'H2
soit 3900Wh pour 1500 l de mélange gazeux (H2+1/2 O2) comme dans le brevet, pour faire une comparaison.
ce qui donne 3900wh/ 1500l = 2.6Wh/l de mélange gazeux (H2+1/2 O2).
le rendement énergétique annoncé par le CEA est de 90%, j'en déduis que le rendement énergétique du brevet serait un peu inférieur à 90%, puisqu'il annonce 3Wh/l.
En regard de ce qu'annonce le CEA, le taux de conversion de 3Wh/l annoncé par le brevet semble tout a fait plausible.

Cdlt.

[40CDV20]

Bsr,
Je ne connaissais pas le contenu de ce brevet et je me demande quelle peut en être l'utilité, tant au plan technique qu'au plan économique (surtout rapporté à l'oxygène et à l'hydrogène) ?
Il faut rappeler que l'intérêt économique de l'électrolyse de l'eau est en relation avec la haute pureté des gaz produits, on parle ici surtout et quasi exclusivement du H2 >99.99%. C'est toujours un passage quasi obligé dans des opérations de métallurgie très particulières sur le germanium. A noter, que ces électrolyses sont conduites dans des cellules à diaphragme.
Par suite des inévitables pertes gazeuses par diffusion, l'électrolyse de l'eau n'est pas très adaptée à une mesure de rendement faradique.
Si on s'y intéresse, il faut disposer de la connaissance continue des grandeurs :
-la production horaire des produits formés,
-le rendement en courant en courant ou rendement faradique,
-la consommation énergétique,
-le rendement énergétique.
Cdt.

[invitebd567847]

Bonjour,
Oui c’est vrai que l’on peut se poser la question de l’intérêt de produire de l'hydrogène et de l'oxygène mélangés, ce qui est extrêmement dangereux car explosif.

Ce mélange, non stocké et utilisé directement après production, peut servir à la soudure/découpe haute température (gaz de brown)
ou comme additif dans un véhicule à essence/diesel, dénommé alors HHO, en vue de réduire la consommation d'essence/diesel.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Enrich...hydrog%C3%A8ne

mais on parle toujours bien d’Oxyhydrogène
https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyhydrog%C3%A8ne

Existe-t-il un dispositif capable de séparer les gaz hydrogène et oxygène mélangés pour stocker l’hydrogène à part ?
une membrane ?
Ce pourrait être un stockage d'énergie renouvelable.

Cordialement

[40CDV20]

Bjr,
Même en cherchant,...je ne vois rien qui pourrait s'imposer ?
En ce qui concerne les températures de flamme (industrielles s'entend, par opposition aux curiosités de labo), H2/O2 c'est +2850°, loin derrière C2H2/O2 +3200°, et très loin de C4N2/O2 à +5000°C.
Oui il existe des techniques permettant de récupérer l'hydrogène :
-la perméation gazeuse surtout utilisée dans le traitement des purges de synthèse,
-l'adsorption sur TM ou TMC qui permet dans un procédé AMC d'obtenir un hydrogène à une pureté quasi absolue > 99.9999 % avec un rendement approchant les 90%. Ceci étant dû au fait que l'hydrogène est le seul composé qui ne s'adsorbe quasiment pas.
Tout ceci est du basique, du connu et archi-connu.
Il peut y avoir une confusion entre une électrolyse sous courant alternatif et la technique dite à courant pulsé (CPS et CPR) ou on distingue bien des phases cathodiques des phases anodiques, des phases de repos, mais structurellement ça demeure du continu.
Cdt.

[304338]

Madame abeilledeschamps le gaz qui a causée l'explosion quand vous avez aprocher l'allumette était l'hydrogene . vous devrier faire plus de recherche sur les gaz lors d'une électrolyse