Wie führen sie Elektrolyse in der Schwerelosigkeit durch?

Ich baue selbst eine Elektrolysezelle und kam ins Grübeln. Auf der Erde gibt es eine erhebliche Kraft, die Wasserstoff- und Sauerstoffblasen nach oben drückt, sodass Ihre Elektroden immer noch hauptsächlich mit Wasser in Kontakt kommen. Ich stelle mir jedoch vor, dass die Blasen im Weltraum entweder um den Elektrodentank herum diffundieren oder sich um die Elektrode selbst ansammeln würden, und somit die Reaktionsgeschwindigkeit erheblich verringert würde.

Grundsätzlich stelle ich mir vor, dass es schwierig wäre, eine Elektrolyse in der Schwerelosigkeit durchzuführen, da Sie im Wesentlichen die Kontrolle darüber verlieren, wohin das Ausgangsgas fließt. Wie lösen sie das?

Antworten (1)

Ich denke, die allgemeine Antwort für jedes Massentrennsystem wäre, dass Sie es drehen, aber die Massentrennung ist für die Elektrolyse nicht wirklich effektiv, da dies eine größere Trennung zwischen Anode und Kathode erfordert, was zu protonischen ohmschen Verlusten führt, dh zu einem erhöhten Innenwiderstand. Eine optimalere Artentrennung erfolgt also nicht nach ihrer Masse, sondern nach ihrer Größe und Ladung, normalerweise durch eine Protonenaustauschmembran (PEM).

Die PEM-Elektrolyse ermöglicht eine engere Elektrodenplatzierung, um ohmsche Verluste zu reduzieren , ermöglicht einen höheren Strom und ist tolerant gegenüber relativ hohen Drücken. Wenn Wasser am Anodenende zugeführt wird und Strom von der Kathode zur Anode fließt, wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff getrennt, positiv geladener Wasserstoff wird durch PEM in Richtung der negativ geladenen Kathode angezogen und der negativ geladene Sauerstoff wird von der Kathode weg in Richtung abgestoßen die positiv geladene Anode:

   Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

  Diagramm einer PEM-Elektrolyseurzelle und der grundlegenden Funktionsprinzipien. Animationsquelle: Wikipedia zur PEM-Elektrolyse

Die PEM-Elektrolyse ist auch die Hauptsauerstoffquelle auf der Internationalen Raumstation , und sie verwenden Perchloratkerzen als Reserve (für Notfälle oder wenn die Elektrolysemaschine nicht in Betrieb ist):

Der Generator funktioniert nach einem einfachen Prinzip – Elektrolyse, die Dissoziation von Sauerstoff und Wasserstoff aus Wasser durch die Anwendung von Elektrizität. Was macht den Generator sicher? Das Gerät verwendet eine Protonenaustauschmembran (PEM), um den erzeugten Wasserstoff und Sauerstoff zu trennen.

In einem PEM-Elektrolyseur wird Wasser an der Sauerstoffelektrode oder Zellenanode oxidiert, um Sauerstoffgas zu erzeugen, wobei Wasserstoffionen (Protonen) und Elektronen freigesetzt werden. Die Wasserstoffionen wandern von der Zellenanode zur Zellenkathode oder Wasserstoffelektrode unter der Wirkung des über die Zelle angelegten elektrischen Feldes, während die Elektronen durch eine Gleichstromquelle übertragen werden. Die Protonen und Elektronen rekombinieren an der Zellkathode, um Wasserstoff zu erzeugen. An der Kathode wird aufgrund eines als elektroosmotischer Widerstand bezeichneten Prozesses auch flüssiges Wasser freigesetzt. Sauerstoff und Wasserstoff werden in einem stöchiometrischen Verhältnis – zwei Volumeneinheiten Wasserstoff für jede Sauerstoffeinheit – mit einer Rate erzeugt, die proportional zum angelegten Zellstrom ist.

Also sind H2 und O2 im Grunde durch elektrische Kräfte getrennt?
@BWG Nein, atomare Wasserstoff- und Sauerstoffionen ( H + und Ö − ) sind. Molekularer Wasserstoff und Sauerstoff ( H 2 und Ö 2 ) sind gegenüber elektrischen Feldern neutral.
Wie führen sie Elektrolyse in der Schwerelosigkeit durch?
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