Электродные процессы

В кислой среде процесс выделения водорода на катоде происходит по схеме:

Н₃О⁺ + (Мe) + е → Н-Ме + Н₂О, (2)

Н₃О⁺ + Н-Ме + е → Н₂ + Ме + Н₂О (3)

Суммарная реакция на катоде

2Н₃О⁺ + 2е → Н₂ + 2Н₂О, (4)

В упрощенном виде 2Н⁺ + 2е → Н₂ (5)

Данный механизм основан на взаимодействии активного атомарного водорода с металлом и внедрением его в кристаллическую структуру металла вследствие химической и физической сорбции.

В нейтральной или щелочной среде катодный процесс идёт по схеме:

Н₂О + (Ме) + е → Н-Ме + ОН^-, (6)

Н₂О + Н-Ме + е → Н₂ + Ме + ОН^- (7)

Суммарная катодная реакция

2Н₂О + 2е → Н₂ + 2ОН, (8)

Анодная реакция выделения кислорода в кислой и нейтральной средах запишется в упрощённом виде:

Н₂О → 1/2О₂ + 2Н⁺+ 2е, , (9)

а в щелочной 2ОН^- → 1/2О₂ + Н₂О+ 2е, (10)

Суммарная реакция электролиза воды в кислой и щелочной среде запишется в виде:

Н₂О =Н₂ + 1/2О (11)

В производственных процессах электролиз воды ведётся в щелочных электролитах, отличающихся низкой коррозионной активностью к стали, основному конструкционному материалу.

Других процессов на электродах не происходит, и потому выход по току водорода и кислорода должен быть равен 100%. Тем не менее, имеет место отклонение его в меньшую сторону из-за утечек тока по каналам подвода электролита в каждую ячейку и по каналам отвода газообразных продуктов в виде газожидкостной эмульсии. Кроме этого, незначительное количество кислорода попадает в газообразный водород, а водорода – в кислород и они теряются в процессах очистки газов.