Ćwiczenie nr 1	Temat ćwiczenia: Elektroliza wody	Sprawozdanie
Nr zespołu: 1	Wydział, rok, grupa: WEiP, III, 5	Data: 19.10.2009r.
Nazwisko i imię	Ocena
	Teoria	Wykonanie ćwiczenia
1. Borycki Mateusz
2. Kubecki Rafał
Elementy układu: 1. elektrolizer, 2. zmienne obciążenie zewnętrzne, 3. amperomierz, 4. woltomierz, 5. zasilacz,	6. kable (komplet), 7. krótka rurka, 8. klipsy, 9. stoper, 10. woda dejonizowana ( destylowana).

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze zjawiskiem elektrolizy wody, charakterystyką prądowo-napięciową elektrolizera oraz wyznaczenie zależności pomiędzy objętością produktów gazowych a wartością prądu przepływającego przez elektrolizer i czasem reakcji.

Ćwiczenie polegało na przepływie prądu przez elektrolizer oraz wydzielaniu się wodoru oraz tlenu na skutek przepływu prądu.

W pierwszym etapie zmieniając opór otrzymaliśmy wyniki potrzebne do wyznaczenia charakterystyki prądowo-napięciowej elektrolizera polimerowego. Zależność tę przedstawiliśmy na wykresie.

W drugim etapie ćwiczenia badaliśmy zależności objętości wydzielających się gazów od czasu w jakim elektroliza zachodziła. Zarówno napięcie przyłożone jak i prąd przepływający przez elektrolizer były w przybliżeniu stałe. Zależności te przedstawiliśmy na wykresach.

Celem trzeciego etapu ćwiczenia była obserwacja objętości wydzielających się gazów w zależności od natężenia prądu przepływającego przez elektrolizer. Dla każdej wartości natężenia prądu czas elektrolizy był jednakowy. Zależności te przedstawiliśmy na wykresach.

1. Schemat stanowiska pomiarowego:

1. Wyniki pomiarów:

Tab.1.1. Charakterystyka prądowo-napięciowa elektrolizera polimerowego.

Opór R [Ω]	Napięcie ogniwa U [V]	Natężenie prądu I [A]
33000	0	0
33000	0,4	0,01
10000	0,6	0,02
5000	0,8	0,03
1200	1	0,04
100	1,54	0,08
47	1,64	0,33
10	1,646	0,33

Tab.1.2. Zależność objętości wydzielonego wodoru i tlenu od czasu elektrolizy.

Czas [s]	Objętość H2 [cm3]	Objętość O2 [cm3]	Napięcie U [V]	Natężenie I [A]
0	0,0	0,0	1,646	0,33
60	4,0	2,0	1,648	0,33
120	6,0	3,0	1,649	0,33
180	9,0	5,5	1,651	0,33
240	11,5	6,5	1,651	0,33
300	14,0	7,5	1,652	0,33
360	17,0	9,0	1,652	0,33
420	19,5	10,5	1,652	0,33
445	20,0	10,7	1,652	0,33
480	22,0	11,5	1,650	0,33
540	24,0	12,5	1,651	0,33
600	27,0	14,0	1,652	0,33
660	29,5	15,5	1,652	0,33
720	32,0	16,5	1,653	0,33
780	35,0	18,0	1,653	0,33
840	37,0	19,0	1,653	0,33
900	39,0	20,0	1,654	0,33

Tab.1.3. Zależność objętości wydzielonego wodoru od natężenia prądu elektrolizy.
Dla t=idem=180 [s]

Natężenie I [A]	Obj. H2 [cm3]	Obj. O2 [cm3]
0,08	2,50	2,00
0,32	9,00	4,50
0,76	24,00	13,50

1. Opracowanie wyników:

1. Zależność prądu płynącego przez elektrolizer od napięcia elektrolizera I = f(U):

Napięcie rozkładowe wody dla badanego układu elektrolizera wynosi: U_rozkł.=1,54 V

1. Wykresy zależności objętości wodoru i tlenu w funkcji czasu:

2. Wykres zależności objętości wodoru i tlenu w funkcji natężenia prądu :

3. Stosunki współczynników pochyleń otrzymane dla obydwu regresji:

a) regresja V=at:

b) regresja V=bI:

W procesie elektrolizy powstaje objętościowo dwa razy więcej wodoru niż tlenu. Wynika to stąd, że cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Stąd też wynika dwukrotnie większy współczynnik nachylenia prostej regresji dla wodoru niż dla tlenu. Dlatego stosunek tych współczynników powinien być równy 2/1 co w przybliżeniu udało się otrzymać.

1. Sprawdzenie zgodności otrzymanych wyników z prawami Faradaya:

a) dla wodoru:

b) dla tlenu:

1. Wykres zależności objętości wodoru w funkcji czasu (doświadczalny + teoretyczny):

2. Wykres zależności objętości tlenu w funkcji czasu (doświadczalny + teoretyczny):

3. Obliczenie sprawności faradajowskiego elektrolizera:

4. Obliczenie sprawności energetycznej elektrolizera:

Sprawność faradajowska którą otrzymaliśmy jest większa niż 100% co oznacza że otrzymaliśmy więcej wodoru niż wynikałoby z teoretycznych obliczeń. Natomiast sprawność energetyczna jest bliska 100%. Stąd wniosek, że niewiele traci się energii dostarczonej do przeprowadzenia elektrolizy w stosunku do możliwej do uzyskania energii powstałej podczas spalania wodoru.

1. Wnioski:

W pierwszym etapie ćwiczenia wyznaczyliśmy charakterystykę prądowo-napięciową, która jest liniowa. Na podstawie obliczeń stwierdziliśmy, że zależności objętości wydzielających się gazów podczas elektrolizy od czasu przeprowadzanej elektrolizy jak i od natężenia prądu przepływającego przez elektrolizer są zależnościami liniowymi. Z powyższych obliczeń wynika że objętość wydzielającego się wodoru jest dwukrotnie większa od objętości tlenu. Podejrzewamy, że sprawności które otrzymaliśmy nie pokrywają się z rzeczywistością. Gdyby bowiem sprawność energetyczna takiego procesu była bliska 100%, to okazałoby się, że jest to doskonały sposób na konwersję energii elektrycznej na paliwo jakim jest wodór.