Politechnika Łódzka

Wydział Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska

Katedra Inżynierii Molekularnej

Instrukcja do ćwiczeń z przedmiotu:

Energia ze źródeł niekonwencjonalnych

Ćwiczenie nr 1

Wytwarzanie wodoru w procesie elektrolizy wody

Opracował: mgr inż. Przemysław Makowski

Zatwierdził: prof. dr hab. inż. Jacek Tyczkowski

Łódź 2012

2

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z procesem elektrolizy wody i budową elektrolizera typu PEM oraz

przebadanie procesu wytwarzania wodoru z wody na elektrolizerze typu PEM. Źródłem prądu stałego będzie

bateria fotowoltaiczna oraz zasilacz o stałym napięciu. Przebadana zostanie stechiometria powstawania wodoru

i tlenu w procesie rozkładu wody. Sporządzona zostanie charakterystyka napięciowo–prądowa elektrolizera

PEM

oraz

określona

zostanie

teoretyczna

i

rzeczywista

ilość

produkowanego

wodoru

na elektrolizerze, czyli tzw. wydajność Faradaya oraz wydajność energetyczna produkowanego w ten sposób

wodoru.

2. WSTĘP TEORETYCZNY

Elektrolizę można zdefiniować jako szereg reakcji utleniania i redukcji wywołanych przepływem prądu

elektrycznego pomiędzy elektrodami zanurzonymi w roztworach elektrolitów (lub ich formach stopionych).

Elektrody połączone są obwodem z zewnętrznym źródłem prądu. Elektroliza jest procesem niesamorzutnym,

więc wymuszana jest poprzez przepływ prądu.

Elektrolizę realizuje się w urządzeniach zwanych elektrolizerami. Klasyczne elektrolizery składają się

z dwóch elektrod połączonych ze sobą przewodem elektrycznym z wpiętym w niego źródłem prądu stałego

o określonym napięciu powodującym powstanie różnicy potencjałów na elektrodach. Obie elektrody zanurzane

są w tym samym roztworze zawierającym jony (zwanym elektrolitem), zamykając w ten sposób obwód

elektryczny. Elektrody nazywane są odpowiednio katodą (połączona jest ona z ujemnym biegunem źródła prądu)

i anodą (połączona jest ona z dodatnim biegunem źródła prądu). Ruch elektronów od anody do katody odbywa

się zewnętrznym przewodem elektrycznym łączącym elektrody. Kationy w roztworze poruszają się natomiast w

kierunku elektrody zwanej katodą, a ujemnie naładowane aniony przesuwają się w stronę dodatnio naładowanej

elektrody zwanej anodą. Katoda dostarcza elektrony kationom, które przyłączają elektrony (zachodzi reakcja

redukcji) i przechodzą w stan atomowy (gaz lub ciało stałe). Anoda odbiera elektrony od anionów (zachodzi

reakcja utlenienia), które przechodzą również w stan atomowy lub cząsteczkowy (gaz lub ciało stałe).

Schematycznie proces elektrolizy przedstawiony został na rysunku 1.

Ważną częścią elektrolizerów jest roztwór elektrolitu. Rozróżnia się elektrolity właściwe i elektrolity

potencjalne. Elektrolity właściwe to substancje o cząsteczkach zbudowanych z jonów (np. NaCl, NaOH),

w których po wprowadzeniu do rozpuszczalnika następuje dysocjacja wszystkich wiązań jonowych połączona

z solwatacją jonów (dysocjacja jonowa). Natomiast elektrolity potencjalne to związki, w których występują

3

N

at

ę

że

n

ie

p

rą

d

u

I

[m

A

]

spolaryzowane wiązania kowalencyjne, ulegające dysocjacji na jony dopiero w wyniku chemicznego

oddziaływania z polarnymi cząsteczkami rozpuszczalnika (np. HCl, CH

3

COOH).

Wydzielanie się produktów elektrolizy ma miejsce dopiero wtedy, gdy przyłożona różnica potencjałów

pochodząca od zewnętrznego źródła przekracza wartość zwaną napięciem rozkładowym U

rozkł

. Na rysunku 2

została przedstawiona zależność między przyłożonym napięciem a otrzymanym natężeniem prądu podczas

prowadzenia elektrolizy.

2

1

U

rozkł

Napięcie U [V]

Rys. 2. Natężenie prądu w funkcji napięcia podczas procesu elektrolizy.

W etapie początkowym (etap 1, rys. 2) wzrost napięcia nie powoduje powstawania produktów elektrolizy.

Ma to związek z tym, że katoda i anoda pokrywają się warstewkami produktów elektrolizy. Wydzielone

produkty elektrolizy powodują powstanie na elektrodach siły elektromotorycznej SEM, skierowanej przeciwnie

do przyłożonego napięcia. Dopiero kiedy przyłożone do elektrod elektrolizera napięcie (U

rozkł

) jest co najmniej

równe, a w praktyce nieco większe od siły elektromotorycznej utworzonej na elektrodach elektrolizera,

obserwujemy proces elektrolizy i stopniowy wzrost natężenia prądu wraz ze wzrostem napięcia powyżej U

rozkł

(etap 2, rys.2). W praktyce wartość napięcia rozkładowego U

rozkł.

powiększana jest o tzw. nadnapięcia

na elektrodach oraz spadek napięcia związany z oporem elektrolitu i dopiero wtedy określa się je napięciem

rozkładowym, przy którym proces elektrolizy zachodzi z optymalną prędkością. Przy napięciu rozkładowym

nie powiększonym o nadnapięcie proces elektrolizy będzie zachodził, ale bardzo wolno. Na wartość nadnapięcia

wpływają:

•

materiał elektrody oraz stan jej powierzchni,

•

gęstość prądu,

•

składu roztworu elektrolitu,

•

temperatura.

Wielkość napięcia rozkładowego niezbędnego do przeprowadzenia jonów różnych pierwiastków w obojętne

atomy zależy od położenia pierwiastka w szeregu napięciowym. Ta właściwość jest wykorzystywana

do elektrolitycznego rozdzielenia metali.

Elektrolizę opisują dwa prawa zwane prawami elektrolizy Faraday’a.

I prawo: masa substancji wydzielonej na elektrodzie w wyniku procesu elektrolizy jest wprost proporcjonalna

do ładunku przepływającego przez elektrolit:

4

m = k · I · t = k · Q

gdzie:

k - równoważnik elektrochemiczny [g/C],

I - natężenie prądu [A],

t - czas trwania elektrolizy [s],

m - masa substancji wydzielonej na elektrodzie [g],

Q - ładunek elektryczny [C].

II prawo: stosunek mas substancji wydzielonych na elektrodach podczas przepływu jednakowych ładunków

elektrycznych jest równa stosunkowi ich równoważników elektrochemicznych i stosunkowi ich mas

równoważnikowych :

m

1

=

k

1

=

R

1

gdzie:

m

2

k

2

R

2

m

1

, m

2

– masy substancji wydzielonych na elektrodach [g],

k

1

, k

2

- równoważnik elektrochemiczne substancji [g/C],

R

1

, R

2

– masy równoważnikowe [g/mol].

Z praw Faradaya można wywnioskować, że do wydzielenia jednego gramorównoważnika dowolnej

substancji potrzebny jest ten sam ładunek. Ładunek ten nosi nazwę stałej Faradaya i wynosi

F=96485 C/mol. Wstawiając tę wartość do wzoru z I prawa Faradaya w miejsce ładunku Q, a w miejsce masy

m – masę jednego gramorównoważnika m=M/z, otrzymuje się:

zatem I prawo Faradaya można zapisać jako:

k

=

M ,

z·F

m

=

M

⋅

I·t

z·F

a z tego wynika wzór:

Q = n · z · F

gdzie:

M – masa molowa substancji wydzielonej na elektrodzie [g/mol],

n – liczba moli substancji wydzielonej na elektrodzie [mol],

F – stała Faradaya [C/mol],

z – liczba elektronów biorąca udział w reakcji, w której powstaje 1 mol substancji o masie molowej M.

W praktyce obserwuje się wydzielanie mniejszej masy produktów niż wyliczona na podstawie prawa

Faradaya. Przyczynami tego mogą być:

•

nieuwzględnienie w obliczeniach reakcji ubocznych (jednoczesne wydzielanie na elektrodzie dwóch

lub więcej produktów elektrolizy),

•

reakcje wtórne pomiędzy produktami elektrolizy a otoczeniem.

5

Stosunek wydzielonej masy m rozpatrywanego produktu elektrolizy do masy wyliczonej z prawa Faradaya m

F

nazywa się wydajnością prądową elektrolizy. Wielkość tę mnoży się przez 100 % i wyraża w procentach.

Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę przemysłową m.in. do:

•

produkcji metali: aluminium, litu, sodu, potasu,

•

produkcji rozmaitych związków chemicznych, w tym kwasu trifluorooctowego, wodorotlenku sodu

i potasu, chloranu sodu i chloranu potasu,

•

produkcji gazów: wodoru, chloru i tlenu,

•

galwanizacji - pokrywanie cienką warstwą metalu innego metalu.

Elektroliza wody to proces rozkładu wody na wodór i tlen na skutek działania prądu elektrycznego.

Zazwyczaj nie stosuje się w elektrolizie czystej wody, ze względu na stosunkowo małą zdolność

do przewodzenia prądu (mała wartość stopienia dysocjacji wody, co powoduje małą ilość jonów H

+

i OH

−

i

duże straty energii elektrycznej związane z wysokim oporem). Można używać wodnych roztworów

wodorotlenków, kwasów lub soli, ale w praktyce stosuje się wyłącznie wodne roztwory tych pierwszych

(wodne roztwory kwasów powodują korozję elektrod, a wodne roztwory soli maja niższą przewodność

właściwą). Zastosowanie w elektrolizie wody najczęściej znajdują roztwory NaOH (16-18%) i KOH (25-29%).

Należy pamiętać, że nie wszystkie elektrolity nadają się do wytwarzania wodoru.

W przypadku elektrolizy wodnych roztworów o pH >7, np. roztworów wodnych NaOH, na elektrodach

aparatu zachodzą następujące reakcje:

Katoda (-): 4 H

2

O + 4 e

−

= 2 H

2

+ 4 OH

−

Anoda (+): 4 OH

−

= 4 e

−

+ O

2

+ 2 H

2

O

Sumarycznie: 2H

2

O → 2H

2

+ O

2

Na katodzie powstaje wodór o wysokiej czystości. W przypadku roztworów o pH < 7 źródłem protonów

redukujących się na katodzie jest woda utleniająca się na anodzie. Podczas utleniania wody na anodzie oprócz

powstających protonów wydziela się również tlen. Przy pH = 7 źródłem protonów jest także woda utleniająca

się na anodzie z wydzieleniem tlenu. Na katodzie natomiast woda jest redukowana, powstają jony hydroksylowe

z jednoczesnym wydzieleniem wodoru.

Teoretyczna minimalna wartość napięcia rozkładu (przy pH = 14, nie uwzględniając nadnapięć i spadku

napięcia na elektrolicie) potrzebna do zainicjowania procesu elektrolizy wody wynosi 1,23 V. W praktyce

stosuje się wyższe napięcia w celu przyspieszenia procesu powstawania wodoru i tlenu.

Zasadniczą częścią elektrolizera typu PEM jest zespół dwóch elektrod (anody i katody), wykonanych

z materiałów o właściwościach katalitycznych, przedzielonych cienką membraną polimerową przewodzącą

protony, tj. jony H

+

– pełniącą funkcję elektrolitu. Budowa i zasada działania elektrolizera typu PEM oraz

zachodzących w nim reakcji na anodzie i katodzie przedstawia rysunek 3. Na anodzie zachodzi proces utleniania

wody, podczas którego powstają cztery protony i jedna cząsteczka tlenu, z jednoczesnym wydzieleniem czterech

elektronów. Protony te przechodzą przez polimerową membranę i trafiają na katodę, elektrony pochodzące od

zewnętrznego źródła obwodem również trafiają na katodę, gdzie łącząc się z protonami (reakcja redukcji) tworzą

dwie cząsteczki wodoru. Sprawność tego typu elektrolizerów wynosi ok. 85%.

6

Rys.3 Budowa i zasada działania elektrolizera typu PEM.

Źródło: P.Grygiel, H.Sadowski „Laboratorium Konwersji Energii”, Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

Politechnika Gdańska 2006.

Elektrolizery typu PEM dzięki elektrolitowi w postaci ciała stałego charakteryzują się prostą i zwartą

budową. Ze względu na pracę w niskich temperaturach (np. w temperaturze pokojowej), wymagają one

stosowania katalizatora reakcji (np. platyny). Cienka folia przewodząca protony (PEM) wytwarzana jest

z użyciem sulfonowanych fluoropolimerów. PEM wytwarza się z polietylenu (PTE), w którym następnie

zastępuje się wodór fluorem, tworząc politetrafluoroetylen – PTFE (zwyczajowo zwany Teflonem). Jest

on wytrzymały mechanicznie i odporny na działanie agresywnych związków chemicznych oraz silnie

hydrofobowy. Następnie PTFE poddaje się sulfonowaniu, które polega na dołączeniu bocznego łańcucha,

zakończonego grupą sulfonową –SO

3

H (przykładowa struktura PEM – rys.4). Wodór w grupie –SO

3

H jest

związany jonowo. Zakończeniem bocznego łańcucha jest więc na stałe przyłączony do niego jon –SO

3

–

i jonowo związany z nim jon H

+

. Cząsteczki łańcuchów bocznych dążą do tworzenia klasterów wewnątrz

struktury materiału. Grupy sulfonowe są wysoce hydrofilowe. Zatem membrana PEM jest materiałem

hydrofobowym (PTFE) z lokalnymi obszarami hydrofilowymi wokół klasterów sulfonowanych łańcuchów

bocznych. Obszary hydrofilowe charakteryzują się tym, że silnie pochłaniają wodę. Wewnątrz nawodnionych

regionów, jony H

+

są stosunkowo słabo związane z jonami –SO

3

–

i możliwy jest ich ruch – jak

w przypadku wodnego roztworu kwasu. W rezultacie możemy mówić o kwaśnych obszarach w silnie

hydrofobowej strukturze membrany. Typowa wartość przewodności osiągana przez nawodnione membrany PEM

to około 0,1 S · cm

−1

.

Rys.4. Przykładowa struktura PEM.

7

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Ć

wiczenie składa się z trzech części:

1. Pomiar ilości powstającego wodoru i tlenu podczas rozkładu wody na elektrolizerze

PEM z użyciem ogniwa fotowoltaicznego jako źródła stałego napięcia.

Przyrządy:

- elektrolizer PEM 0-2 V,
- dwa zbiorniki z podziałką max. 30 cm

3

(na wodór i tlen),

- ogniwo fotowoltaiczne do 2V,
- źródło światła (lampa halogenowa OSRAM HALOPAR 30 75W),
- multimetr (woltomierz/amperomierz),
- przewody elektryczne i węże z tworzywa.

Wykonanie:

a. Za pomocą czterech węży z tworzywa połączyć górne i dolne wyjścia z elektrolizera PEM

z odpowiadającymi im wyjściami obu zbiorników do gromadzenia wodoru i tlenu. Umieścić dwa
węże z tworzywa z drugiej strony obu zbiorników – tzw. węże wylotowe (po jednym na zbiornik),
następnie nałożyć na nie opaski zaciskowe i zamknąć delikatnie (według rysunku 5). Nalać wodę
destylowaną do obu zbiorników do górnego poziomu zaznaczonego na zbiornikach, otworzyć
klamrę zaciskową – wraz ze spadkiem poziomu wody następuje usuwanie powietrza z obu
zbiorników. Woda powinna dostać się również na elektrolizer PEM. Zamknąć klamry, poziom
wody w obu zbiornikach powinien znajdować się na poziomie 0 cm

3

.

Rys. 5. Schemat połączenia elektrolizera PEM ze zbiornikami do gromadzenia wodoru i tlenu.

b. Do elektrolizera PEM podłączyć źródło zasilania – ogniwo fotowoltaiczne (zgodnie z opisami

biegunów znajdującymi się na elementach) - układ powinien mieć konfigurację jak na rys. 6.
Lampę halogenową umieścić w odległości kilkunastu centymetrów od ogniwa
fotowoltaicznego. Poprosić prowadzącego o sprawdzenie poprawności złożenia układu.
Włączyć lampę halogenową oświetlającą ogniwo fotowoltaiczne. Od tego momentu powinno
zostać zaobserwowane wydzielanie wodoru i tlenu. Zaraz po rozpoczęciu eksperymentu podłączyć
do ogniwa fotowoltaicznego woltomierz i sprawdzić wartość napięcia (jego wartość powinna
wynosić od 1,6 V do 1,8 V). Następnie odłączyć ostrożnie woltomierz i nie zmieniać położenia
lampy halogenowej i ogniwa fotowoltaicznego względem siebie do końca eksperymentu.

8

Rys. 6. Schemat podłączenia baterii fotowoltaicznej i układu elektrolizera typu PEM.

c. Gdy w zbiorniku, w którym gromadzi się wodór zostanie osiągnięta wartość 10 cm

3

(ok. 20 min),

szybko odłączać ogniwo od elektrolizera PEM oraz zgasić lampę, jednocześnie spisując objętość
uzyskanego tlenu ze zbiornika z tlenem oraz objętość wodoru ze zbiornika z wodorem. Następnie
odłączyć źródło zasilania, otworzyć klamrę zaciskową na wężu wylotowym - najpierw jedną,
odczekać chwilę do momentu usunięcia całej objętości jednego z gazów i zamknąć, operację
powtórzyć dla zbiornika z drugim gazem. Przed przystąpieniem do kolejnej części ćwiczenia
zadbać, aby w wężach prowadzących do zbiorników nie zalegał wodór i tlen.

2. Wyznaczenie charakterystyki napięciowo–prądowej elektrolizera PEM.

Przyrządy:

- elektrolizer PEM 0-2 V,
- dwa zbiorniki z podziałką max. 30 cm

3

(na wodór i tlen),

- ogniwo fotowoltaiczne do 2V,
- zasilacz 2V (bateria),
- źródło światła (lampa halogenowa OSRAM HALOPAR 30 75W),
- dwa multimetry (woltomierz/amperomierz),
- rezystor nastawny,
- przewody elektryczne i węże z tworzywa.

Wykonanie:

a. Złożyć układ według schematu elektrycznego zamieszczonego na rys. 7. Jako źródło napięcia użyć

zasilacza 2 V. Rezystor nastawny nastawić na opór nieskończenie duży (symbol ∞).
Do elektrolizera PEM podłączyć za pomocą węży zbiorniki na tlen i wodór. Zacisnąć węże
wylotowe z obu zbiorników za pomocą klamer zaciskowych. Zalać zbiorniki woda według zasad
z pierwszej części ćwiczenia. Poprosić prowadzącego o sprawdzenie poprawności złożenia
układu.

9

Rys. 7. Schemat podłączenia układu do wyznaczenia charakterystyki napięciowo-prądowej

elektrolizera.

b. Po złożeniu układu, załączyć zasilanie i zacząć kolejno zmniejszać opór na rezystorze

nastawnym. Po każdej zmianie oporu spisać z multimetrów wartości napięcia i odpowiadające
mu wartości natężenia prądu. Obserwować zmianę szybkości powstawania wodoru i tlenu wraz
ze zmianą zadanego oporu. Sporządzić tabelę wyników, w której umieszczone będą nastawione
wartości oporu elektrycznego, wartości napięcia i natężenia prądu. Zaznaczyć w tabeli wartość
napięcia, przy którym zaobserwowano przepływ prądu.

c. Tę sama procedurę przeprowadzić z użyciem ogniwa fotowoltaicznego jako źródło zasilania.

Podobnie jak w poprzednim ćwiczeniu zaraz po rozpoczęciu eksperymentu podłączyć do ogniwa
fotowoltaicznego woltomierz i sprawdzić wartość napięcia (od 1,6 V do 1,8 V). Następnie odłączyć
ostrożnie woltomierz i nie zmieniać położenia lampy halogenowej i ogniwa fotowoltaicznego
względem siebie do końca eksperymentu.

d. Następnie odłączyć źródło zasilania, otworzyć klamrę zaciskową na wężu wylotowym - najpierw

jedną, odczekać chwilę do momentu usunięcia całej objętości jednego z gazów i zamknąć, operację
powtórzyć dla zbiornika z drugim gazem. Przed przystąpieniem do kolejnej części ćwiczenia
zadbać, aby w wężach prowadzących do zbiorników nie zalegał wodór i tlen.

3. Określenie wydajności energetycznej i wydajności Faradaya (prądowej) elektrolizera
PEM.

Przyrządy:

- elektrolizer PEM 0-2 V,
- dwa zbiorniki z podziałką max. 30 cm

3

(na wodór i tlen),

- ogniwo fotowoltaiczne do 2V,
- źródło światła (lampa halogenowa OSRAM HALOPAR 30 75W),
- dwa multimetry (woltomierz/amperomierz),
- czasomierz/stoper,
- przewody elektryczne i węże z tworzywa.

Wykonanie:

a. Złożyć układ według schematu elektrycznego zamieszczonego na rys. 8. Jako źródło napięcia użyć

ogniwa fotowoltaicznego. Lampę halogenową, po ustalaniu jej odległości od baterii
fotowoltaicznej (wartość napięcia 1,6 V – 1,8 V), wyłączyć oraz odłączyć jeden z przewodów
elektrycznych łączący baterie fotowoltaiczną z układem. Następnie do elektrolizera PEM podłączyć
za pomocą węży zbiorniki na tlen i wodór. Zacisnąć węże wylotowe z obu zbiorników za pomocą
klamer zaciskowych. Zalać zbiorniki woda według zasad z pierwszej części ćwiczenia.

10

Rys. 8. Schemat podłączenia układu do wyznaczenia wydajności energetycznej i wydajności Faradaya

elektrolizera PEM.

b. Włączyć lampę halogenową. Podłączyć ponownie ogniwo fotowoltaiczne do układu jednocześnie

uruchamiając stoper. Notować czasy, dla których objętość wodoru w zbiorniku będzie osiągać

kolejno wartości 5, 10, 15, 20, 25, 30 cm

3

oraz wartości napięcia i natężenia prądu. Sporządzić

tabelę wyników, w której podane będą kolejno: objętości wodoru w zbiorniku; czas, dla którego
zostały osiągnięte te objętości; wartości napięcia i natężenia prądu dla tych objętości wodoru.

c. Po zakończeniu ćwiczenia odłączyć źródło zasilania, otworzyć klamrę zaciskową na wężu

wylotowym - najpierw jedną, odczekać chwilę do momentu usunięcia całej objętości jednego
z gazów i zamknąć, operację powtórzyć dla zbiornika z drugim gazem. Wylać wodę
ze zbiorników i elektrolizera PEM – poprzez węże wylotowe.

4. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA

4.1 CEL ĆWICZENIA

Zdefiniować cel ćwiczenia.

4.2 METODYKA POMIARÓW

Zamieścić opis metodyki pomiarów dla każdej z części ćwiczenia. Umieścić schematy połączeń
układów wraz z opisem elementów oraz określić mierzone wartości dla każdej z części.

4.3 WYNIKI POMIARÓW

Umieścić wyniki i tabele pomiarów dla każdej z części wraz z prawidłowymi jednostkami.

4.4 OPRACOWANIE WYNIKÓW

Tam, gdzie to konieczne przyjąć, że ciśnienie w laboratorium wynosi p = 1000 hPa, a temperatura
T=25

o

C.

Część 1.

Określić stosunek uzyskiwanego wodoru do tlenu na podstawie zmierzonych wartości. Obliczyć
ilość moli uzyskanego wodoru i tlenu.

Część 2.

Na podstawie zgromadzonych danych sporządzić wykresy charakterystyki napięciowo–prądowej
elektrolizera PEM (I = f(U)) dla źródła zasilania w postaci zasilacza i ogniwa fotowoltaicznego.
Określić napięcie rozkładu na obu wykresach, a następnie wyliczyć średnie napięcie rozkładu.

11

Część 3.

Na podstawie zgromadzonych danych sporządzić wykres uzyskanych objętości wodoru w funkcji
czasu (V

H2

= f(t)) dla danej mocy uzyskiwanej na elektrolizerze.

Wyznaczyć wartość mocy w każdym punkcie pomiarowym oraz określić średnią moc podczas
całego pomiaru.

Obliczyć:

1.

Wydajność energetyczną:

gdzie:
E

wodoru

- energia, jaką uzyskałoby się ze spalenia 30 cm

3

wyprodukowanego wodoru

na elektrolizerze PEM [J],
wartość opałowa wodoru: 12,745*10

6

J/m

3

.

E

elektr

- energia wykorzystana do uzyskania 30 cm

3

wodoru na elektrolizerze PEM [J].

2.

Wydajność Faradaya (prądową):

gdzie:

3

V

H

2

(wyprodukowana)

– objętość wodoru równa 30 cm

3

, wyprodukowana na elektrolizerze PEM w

czasie określonym podczas ćwiczenia i przy danej wartości prądu elektrycznego oraz danych
warunkach ciśnienia i temperatury [cm

3

],

V

H

2

(obliczona)

– teoretyczna objętość wodoru, która powinna zostać wyprodukowana w tym

samym czasie w procesie elektrolizy wody przy tych samych wartościach prądu elektrycznego,
ciśnienia i temperatury [cm

3

].

W celu określenia wartości V

H

2

(obliczona)

wykorzystać należy równanie stanu gazu doskonałego

(Clapeyrona), podstawiając do niego odpowiednio przekształcone pierwsze prawo Faradaya:

m

=

M

⋅

It

zF

(opis oznaczeń znajduje się w części teoretycznej).

4.5. WNIOSKI

Sformułować odpowiednie wnioski do każdej z części ćwiczenia.

=

(

)

(

)

=

!"