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electrolyse de H2SO4.nH2O



  1. #1
    acx01b

    electrolyse de H2SO4.nH2O


    ------

    salut


    l'electrolyse permet de concentrer l'acide sulfurique. (électrodes en graphite)

    quelqu'un sait quelle est la tension minimale pour que la réaction s'effectue ? la réaction peut elle être différente avec des tensions élevées ? (H2O --> H2 + 1/2 O2)

    peut-on calculer le nombre de moles transformées en une minute à partir de l'intensité débitée et de la résistance du dipôle "électrolyseur" ?

    et enfin que se passe-t-il lorsque l'acide devient trés concentré ?

    merci d'avance

    -----

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  3. #2
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Tu poses une question dont la réponse n'est pas aisée. En effet, la tension minimum pour que l'électrolyse commence est de 1.23 V. Mais le courant qui passe à 1.24 V est infinitésimal. A 1.25 V, aussi. La courbe reliant le courant I en fonction de la tension U est très plate au début. Et elle dépend beaucoup de la nature des électrodes. Pour arriver à des courants mesurables, de l'ordre du milliampère, il faut souvent des tensions supérieures à 2 ou 3 Volts. De plus ce courant varie avec le temps. Il décroît lentement avec le temps, sauf si on homogénéise bien avec un agitateur.

    Si la tension augmente, et que tu travailles en solution relativement concentrée, il peut se produire une réaction concurrente à l'anode. Au lieu que O2 se dégage, il se forme l'ion peroxydisulfurique S2O8^2- qui reste en solution :
    2 SO4^2- --> S2O8^2-
    Donc le célèbre rapport de 1 à 2 qui exprime le rapport des volumes de H2 et de O2 dégagé, eh bien ce rapport passe de 1 à 3 ou à 4. On dirait qu'il ne se dégage plus d'oxygène.

  4. #3
    Patzewiz

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Si on se place dans des conditions où l'électrolyse ne conduit qu'à la décomposition de l'eau, il faut 2 faradays soit 2 * 96500 coulombs pour décomposer une mole d'eau (car 2H+ + 2e -> H2). La résistance du milieu ne joue aucun rôle dans ce calcul. Il faut ensuite se rappeler que 1A correspond à 1C/s. Avec un 1A il faut donc environ 200 000s soit 55 heures pour décomposer 1 mole d'eau. Ce n'est pas rapide mais ça ne consomme pas beaucoup d'énergie car on doit pouvoir obtenir ce courant pour une tension de moins de 2V soit une puissance inférieure à 2W et une énergie de moins de 110 Wh pour électrolyser une mole.
    La résistance de l'électrolyseur doit être la plus faible possible pour que la tension à appliquer pour obtenir un courant donné soit minimum.
    Que sais-je?

  5. #4
    acx01b

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    super merci!!

    j'ai lancé l'electrolyse, et j'ai mesuré une insentité de 0.7A dans mon circuit, ce qui fait dans les 0,25Mol d'e- /h ?

    c'est du 15volt, mais je pourrais mettre sur position 8 volt.
    lequel est le mieux ?

    2 électrodes en graphite en forme de crayons, épaisseur 7mm, longeur résistante 5cm, espacement des 2 electrodes dans l'eau acide: 3 à 5 mm.

    quelqu'un a-t-il une idée de la résitance à attendre d'un electrolyseur de ce type, en fonctionnement ?

    j'ai mesuré 2.5Mega ohm en fonctionement, je trouves ça beaucoup.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Quelques mégohms, c'est beaucoup effectivement. Mais il faut comprendre que, dès que l'électrolyse démarre, la loi d'Ohm ne joue plus. La mince couche située dans l'eau contre une électrode (dite couche de Debye) est quasiment dépourvue de ions : sa résistance est énorme. La résistance de la solution loin des électrodes est très faible, de l'ordre de quelques centaines d 'ohms. Et plus la tension appliquée est forte plus la couche de Debye est vide, plus sa résistance est grande. Il faut se rappeler que le mouvement de migration des ions en solution est très lent, de l'ordre du millimètre par minute. Dans une électrolyse, on vide la couche de Debye, et il faut du temps pour la remplacer. Plus la tension, donc le courant, est grand, plus tu vides ta couche de Debye, et plus tu l'élargis.
    La loi reliant le courant à la tension n'est pas U = RI. Le courant est une fonction en sinus hyperbolique de la tension.
    Quant à ton électrolyse, essaie de mettre le courant le plus faible possible, si tu as le temps d'attendre, car l'électrolyse va traîner en longueur. A 15 Volt et 0.7 A, cela va encore. Mais attention aux projections d'acide quand les bulles de H2 et O2 éclatent à la surface. Si tu vas plus haut en tension, l'effet Joule va devenir important et tu vas faire chauffer ta solution. Veille à ne pas la faire bouillir : tu projetterais du H2SO4 dans la vapeur.

  8. #6
    acx01b

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    oki

    merci beaucoup des renseignements et des conseils (on m'avait jamais parlé de cte couche de debye!)

    sinon vu que le but c'est aussi de faire du ptsa avec l'acide sulfurique obtenu, je penses qu'il faut que je trouves une technique avec autre chose que du graphite (grrr ma solution est devenue toute noire!!)

    l'aluminium ? le cuivre ? le fer ?

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  10. #7
    acx01b

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    j'ai relancé l'electrolyse dans un tube à essai:

    0.45A, 15V
    ou 0.25A, 8V

    j'ai décidé de laisser sur 15V.

    5mL d'acide sulfurique à 32% en masse.

    et j'ai remplacé l'electrode ou se dégageait le O2 par une électrode en Aluminium,
    et apparement les 2électrodes (graphite et alu) ont l'air de résiter.

    mais il faut attendre pour l'électrodre en ALu (qui pourrait mettre plus de temps à être bouffée)

    par contre: à vue d'oeil j'ai l'impression qu'il y a vraiment peut d'O2 qui se dégage...

    il y a-t-il un moyen pour revenir à H2SO4 à partir de H2S2O8 ?
    (puisque si j'ai bien compris, si on laisse tourner l'électrolyse jusqu'au bout on obtient du H2S2O8 concentré?)

  11. #8
    acx01b

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    L'ecletrode en ALu a été bouffée en 10min!!!!

    je commences à déprimer....

    et en plus le temps que je rédiges mon post le tube à essai commençait vraiment à chauffer (je dirais que les parois étaient à environ 70°C)

  12. #9
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Si tu veux obtenir de l'oxygène ete de l'hydrogène par électrolyse d'acide sulfurique dilué, il n'y a qu'une seule solution, utiliser des électrodes en platine. Toutes les autres seront oxydées à l'anode. Et au lieu d'obtenir de l'oxygène à cette anode, tu obtiendras de la poudre de graphite (avec une électrode de charbon) et de l'oxyde de métal avec toute autre électrode que le platine. Tu peux essayer le cuivre, le fer, l'étain, le plomb, ou tout ce qui te tombe sous la main. Ce sera toujours pareil. Tu obtiendras de l'oxyde de ton métal, et ultérieurement le sulfate de ton métal. L'hydrogène par contre est en général pur et peu perturbé par le choix de l'électrode.

  13. #10
    acx01b

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Merci Encore Moco!!!!

  14. #11
    DiabloSV

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Bonjour
    Moco dis que la loi d'Ohm ne joue plus lorsque l'électrolyse démarre, mais est ce que on peut toujour appliquer la loi des noeuds pour les électrolyseurs étant donné qu'un électrolyseur est concidéré comme un simple dipôle passif, un petit éxemple :
    On dispose d'une source de courant continu de 12V 10A, si on place un électrolyseur de résistance très faible de sorte qu'il consomme les 10A on aura alors dépensé 120W pour dissocier une quantité "X" d'eau qui dans tout les cas ne depend que de l'intensité du courant qui traverse l'électrolyseur du moment que la tension est supérieur a une certaine valeur (1.5V pour l'eau?) ..on va arrondir a 2V.
    Ceci veut dire qu'un courant de 10V 10A a été gaspillé, au total sur les 120W dépensé, 100W ont été inutiles. Quelqu'un d'autre fournira a son électrolyseur seulement 20W pour arriver au même résultat parceque lui il a un courant de 2V 10A ce qui n'est pas notre cas, mais si nous on peut utiliser la loi des noeuds on mettera 6 électrolyseurs en série sur la même source de courant décrites précedemment, a savoir 12V 10A, une association en série implique une division de la tension égale sur tout les électrolysuers sans toucher a la valeur de l'intensité, autrement dit, on aura 6 électrolyseurs capblent de dissocier 6 fois la quantité "X" d'eau précedentes avec la même énergie qui est de 120W.Il faudra aussi changer la résistances des nouveaux électrolyseurs de sortes qu'ils consomment 10A et que la tesnion soit répartie équitablement sur tout les électrolyseurs et éviter ainsi d'apppliquer a un électrolyseur une tension plus grande que celle dont il a besoin, sans pour autant dessendre au dessosu d'un seuil minimal de tension.
    Est ce que c'est faisable?

  15. #12
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Je ne comprends pas bien ta demande.
    Mais il faut bien se dire que si tu appliques 10 Volts à un bac d'électrolyse, quel que soit le courant utilisé, il n'y a que 1.5 Volt qui servira à produire l'électrolyse de l'eau. Le reste de la tension (multipliée par le courant) est de l'énergie convertie en chaleur, qui chauffera ta solution. Si tu veux augmenter le rendement en H2 et O2, il ne sert donc à rien d'augmenter la tension. Le courant ne peut pas augmenter indéfiniment : son maximum est défini par la géométrie. La résistance du bac augmente si on augmente la tension. Si tu veux augmenter le rendement en gaz, donc le courant, il faut augmenter la dimension des plaques servant d'électrodes, et les rapprocher, et peut-être augmenter la concentration de l'acide dissous.

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  17. #13
    DiabloSV

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Salut
    mon message est un peu trop long certes ; alors en 2 mots: associer plusieurs électrolyseur en série est t-il possible? et loi loi des noeud s'appliquera t-elle dans ce cas comme si l'électrolyseur était un simple dipôle (moteur éléetrique, lampe...)

  18. #14
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Bien sûr qu'on peut associer plusieurs électrolyseurs en série. On observe alors que le courant qui traverse tous les électrolyseurs est le même. C'est même la méthode qu'a utilisée Faraday au milieu du 19ème pour calculer la masse atomique de certains métux.

  19. #15
    Pheel

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Bonjour!!! J'espère que vous verrez ce message...

    lorsqu'on fait une électrolyse de l'eau en ajoutant du H2SO4, pourquoi le liquide devient-il rouge???? Est-ce la couleur du produit restant?

    H2SO4 + H2O --> H2 + O2 + SO3

    Le rouge est-il associé à SO3???

    Merci énormément!!!

  20. #16
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Le liquide ne devient pas rouge !
    S'il l'est, c'est ton récipient qui était sale, ou tes solutions qui contenaeinet des impuretés !

  21. #17
    Hervhélium

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Salut à tous ! J'ai fais une expérience : j'ai versé de l'acide sulfurique dans un bocal en verre et j'ai appliqué une tension de 48V pour une centaine d'ampères. L'extrémité d'une des électrodes s'est mise à émettre de la lumière bleue. Je voudrais savoir quelle est la réaction qui rend possible cette émission de lumière ?


    Une autre question, je voudrais savoir ce qui se passerait si l'on appliquait à une solution ionique un courant alternatif au lieu d'un courant continu ??

    Merci d'avance
    Hervé
    "C'est la curiosité, l'obsession et la simple persévérance qui m'ont conduit à mes idées" Einstein

  22. #18
    moco

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Ton expérience me paraît impossible.
    Je ne vois pas quel générateur serait capable de générer un courant de 100 A sous 48 Volts. Il débiterait alors 4800 watt. C'est à peu près la puissance de trois cuisinières électriques à pleine puissance. Je ne suis pas sûr que le réseau tiendrait le coup !
    Sans compter que ton liquide se mettrait vite à bouillir tant la chaleur dégagée serait grande. Et attention au risque d'électrocution !

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  24. #19
    Hervhélium

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Pour ce qui est des risques d'électrocution j'ai pris mes précautions. Le générateur que j'utilise est en fait un poste à souder à l'arc.
    Personne ne pourrait me dire pourquoi il y a une émission de lumière bleue ??

    Merci d'avance
    Hervé
    "C'est la curiosité, l'obsession et la simple persévérance qui m'ont conduit à mes idées" Einstein

  25. #20
    Fajan

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    au dessus de 1.8V l'eau se décompose et on ne pourra jamais dépasser 1.8V (environs vs Ag/AgCl) dans l'eau... donc ca ne sert a rien d'y aller avec de tels potentiels.

    Tu as simplement fait une décharge électrique dans l'eau... d'ou une couleur bleue!

  26. #21
    Hervhélium

    Re : electrolyse de H2SO4.nH2O

    Ok, merci pour ta réponse. Juste une précision, ce n'était pas de l'eau mais de l'acide sulfurique (peut-être que ça change quelque chose , je ne sais pas...).
    Comment ce fait-il que dans l'acide sulfurique il y est émission de lumière bleue et dans de l'eau avec du bicarbonate de soude la lumière soit rouge-orangée dans les mêmes conditions ??

    Merci d'avance
    Hervé
    "C'est la curiosité, l'obsession et la simple persévérance qui m'ont conduit à mes idées" Einstein

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