① 電解水的工業應用及前景
參考資料【2021-2027中國水電解市場現狀及未來發展趨勢】
全球PEM水電解主要企業有718th Research Institute of CSIC、Proton On-Site、Hydrogenics、Teledyne Energy Systems 和TianJin Mainland等,核心企業來自美國和歐洲。
本報告研究中國市場水電解的生產、消費及進出口情況,重點關注在中國市場扮演重要角色的全球及本土水電解生產商,呈現這些廠商在中國市場的水電解銷量、收入、價格、毛利率、市場份額等關鍵指標。本文也同時研究中國本土生產企業的水電解產能、銷量、收入及市場份額。此外,針對水電解產品本身的細分增長情況,如不同水電解產品類型、價格、銷量、收入,不同應用水電解的市場銷量等,本文也做了深入分析。歷史數據為2016至2021年,預測數據為2021至2027年。
主要廠商包括:
Proton On-Site
718th Research Institute of CSIC
Teledyne Energy Systems
Hydrogenics
Nel Hydrogen
蘇州競立制氫設備有限公司
北京中電豐業技術開發有限公司
McPhy
Siemens
天津市大陸制氫設備有限公司
Areva H2gen
山東賽克賽斯氫能源有限公司
揚州中電制氫設備有限公司
Asahi Kasei
Idroenergy Spa
Erree SpA
陝西華秦新能源科技有限責任公司
Kobelco Eco-Solutions
ITM Power
Toshiba
按照不同產品類型,包括如下幾個類別:
傳統鹼性水電解
PEM水電解
按照不同應用,主要包括如下幾個方面:
發電廠
鋼鐵廠
電子與光伏
工業氣體
FCEV儲能
天然氣發電
其他領域
國內重點關注如下幾個地區:
華東地區
華南地區
華中地區
華北地區
西南地區
東北及西北地區
本文正文共10章,各章節主要內容如下:
第1章:報告統計范圍、產品細分及中國總體規模(銷量、銷售收入等數據,2016-2027年);
第2章:中國市場水電解主要廠商(品牌)競爭分析,主要包括水電解銷量、收入、市場份額、價格、產地及行業集中度分析;
第3章:中國水電解主要地區銷量分析
第4章:中國市場水電解主要廠商(品牌)基本情況介紹,包括公司簡介、水電解產品型號、銷量、價格、收入及最新動態等;
第5章:中國不同類型水電解銷量、收入、價格及份額等;
第6章:中國不同應用水電解銷量、收入、價格及份額等;
第7章:行業發展環境分析;
第8章:供應鏈分析;
第9章:報告結論。
② 電化學有哪些應用領域
電化學是研究電和化學反應相互關系的科學。電和化學反應相互作用可通過電池來完成,也可利用高壓靜電放電來實現,二者統稱電化學,後者為電化學的一個分支,稱放電化學。因而電化學往往專指「電池的科學」。
電池由兩個電極和電極之間的電解質構成,因而電化學的研究內容應包括兩個方面:一是電解質的研究,即電解質學,其中包括電解質的導電性質、離子的傳輸性質、參與反應離子的平衡性質等,其中電解質溶液的物理化學研究常稱作電解質溶液理論;另一方面是電極的研究,即電極學,其中包括電極的平衡性質和通電後的極化性質,也就是電極和電解質界面上的電化學行為。電解質學和電極學的研究都會涉及到化學熱力學、化學動力學和物質結構。
1791年伽伐尼發表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的「動物電」現象,一般認為這是電化學的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎上發明了用不同的金屬片夾濕紙組成的「電堆」,即現今所謂「伏打堆」。這是化學電源的雛型。在直流電機發明以前,各種化學電源是唯一能提供恆穩電流的電源。1834年法拉第電解定律的發現為電化學奠定了定量基礎。
19世紀下半葉,經過赫爾姆霍茲和吉布斯的工作,賦於電池的「起電力」(今稱「電動勢」)以明確的熱力學含義;1889年能斯特用熱力學導出了參與電極反應的物質濃度與電極電勢的關系,即著名的能斯脫公式;1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強電解質稀溶液靜電理論,大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的發展。
20世紀40年代以後,電化學暫態技術的應用和發展、電化學方法與光學和表面技術的聯用,使人們可以研究快速和復雜的電極反應,可提供電極界面上分子的信息。電化學一直是物理化學中比較活躍的分支學科,它的發展與固體物理、催化、生命科學等學科的發展相互促進、相互滲透。
在物理化學的眾多分支中,電化學是唯一以大工業為基礎的學科。它的應用主要有:電解工業,其中的氯鹼工業是僅次於合成氨和硫酸的無機物基礎工業;鋁、鈉等輕金屬的冶煉,銅、鋅等的精煉也都用的是電解法;機械工業使用電鍍、電拋光、電泳塗漆等來完成部件的表面精整;環境保護可用電滲析的方法除去氰離子、鉻離子等污染物;化學電源;金屬的防腐蝕問題,大部分金屬腐蝕是電化學腐蝕問題;許多生命現象如肌肉運動、神經的信息傳遞都涉及到電化學機理。應用電化學原理發展起來的各種電化學分析法已成為實驗室和工業監控的不可缺少的手段。
③ 電解原理在化學工業中有廣泛應用,右圖…
18.向澱粉溶液中加少量
稀硫酸
,加熱使
澱粉水解
,為測其
水解程度
,需要試劑(
(2)(4分)電解原理在化學工業中有廣泛應用。右圖表示一個
電解池
,用於
④ 電解池的原理及應用
定義:在外加電源的作用下,將電能轉變成化學能的電池。
所屬學科:機械工程(一級學科);分析儀器(二級學科);電化學式分析儀器-電化學式分析儀器儀器和附
電解原理的應用
氯鹼工業(電解飽和食鹽水)
製取氯氣、氫氣、燒鹼。
飽和食鹽水溶液中存在na+和cl-以及水電離產生的h+和oh-。其中氧化性h+>na+,還原性cl->oh-。所以h+和cl-先放電(即發生還原或氧化反應)。
陰極:2h++2e=h2↑
(還原反應)
陽極:2cl-2e-=cl2↑
(氧化反應)
總反應的化學方程式:2nacl+2h2o=(等號上為通電)2naoh+h2↑+cl2↑
用離子方程式表示:2cl-+2h2o=(等號上為通電)2oh-+h2↑+cl2↑。
電鍍和電解精煉銅
電鍍:應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或者合金的過程
條件:①鍍件做陰極②鍍層金屬做陽極③電鍍液中含鍍層金屬離子
電鍍時,把待鍍的金屬製品(即鍍件)作陰極,鍍層金屬作陽極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
陽極:mn-e-=mn+
陰極:mn++e-=mn
這樣,在直流電的作用下,鍍層金屬就均勻地覆蓋到鍍件的表面。
同樣的道理,用純銅作陰極,用粗銅作陽極,用cuso4溶液作電解液。通入直流電,作為陽極的粗銅逐漸溶解,在陰極上析出純銅,從而達到提純銅的目的。
電解法冶煉金屬
鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬,很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質,因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉:
陰極:2na++2e-=2na
陽極:2cl――2e-=cl2↑
編輯本段電解時,物質在電極上的放電順序
(1)陽極:與電源的正極相連。
當陽極的電極材料為金屬(pt或au除外)時,通電後作電極的金屬失去電子變成金屬離子,溶解到電解質溶液中。
當陽極的電極材料是惰性物質(如au、pt或石墨)時,通電後溶液中的陰離子在陽極上失去電子,當溶液中同時存在多種陰離子時,還原性強的離子先失去電子發生氧化反應。常見陰離子的還原性由強到弱的順序是:活性電極〉s2->
i-
>
br->
cl->oh->含氧酸根離子(如so4
2-、no3-等)>f-。cl-和oh-在電解時的電極反應式分別是:
2cl-
―2e-=cl2↑
4oh-
―4e-=2h2o+o2↑
因為水電離能夠產生oh-,所以電解含氧酸鹽溶液時,在陽極上是oh-放電生成氧氣,而含氧酸根離子不發生變化。(當陽極為惰性金屬常用的為c
鉑
金
時
自身放電)
(2)陰極:與電源的負極相連。
在陰極上發生還原反應的是溶液中的陽離子。當溶液中存在多種陽離子時,按金屬活動性順序,越不活潑的金屬,其陽離子的氧化性越強,越容易被還原。在水溶液中,鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原。
編輯本段酸、鹼、鹽溶液電解規律
(1)無氧酸是其本身的電解
(2)含氧酸是水的電解
(3)可溶性鹼是水的電解
(4)活潑性金屬的含氧酸鹽也是水的電解
(5)活潑金屬的無氧鹽陰極析出氫氣並伴隨溶液顯鹼性,陽極析出非金屬單質
(6)不活潑金屬的無氧鹽是該鹽的電解
(7)中等活動性金屬的含氧酸鹽陰極析出金屬,陽極得到氧氣同時酸性提高
⑤ 電解池原理
這個問題可以這樣考慮:
電解的實質就是溶液中的陰離子、陽離子分別在電流的作用下向陽極,陰極移動,並接受或失去電子發生氧化還原反應。而我們在學習電解池時,首先學習的是電解飽和食鹽水。其中在陰極發生的反應為:2H+ +2e=H2 但顯而易見,溶液中其實並不存在氫離子,這樣寫的原因就在於考慮到電解池反應的原理(陽離向陰極移動,並且是陽離子被還原)因而在寫陰極反應時,反應物寫氫離子而非水(2H20+2e=H2+2OH-)但是,在寫總反應方程式時,反應物卻寫的是水,說明的正是這一點。
類似的,在電解硫酸銅溶液的電極反應式中,-2價的氧在陽極被氧化,由於按照電解池原理,在陽極被氧化的是陰離子,因此在寫電極反應式時,選取的是氫氧根(並非說溶液中含有氫氧根)。同樣,在寫電極總反應式時,反應物中不再含有氫氧根(反應的實質也的確如你所說生成硫酸)總方程式:2Cu2+ +2h20==2Cu+4H+ +O2 (因為水中的羥基被氧化,自然氫離子就相對多了,溶液也就成酸性)
至於你提問中說到的陽極有較多的氫氧根,可以這么理解:水由於微弱的電離時溶液中含有極少量的氫氧根,在電流的作用下,他們移動到陽極並被氧化。然後根據平衡的原理,水進一步電離出氫氧根,再移向陽極被氧化。因此並不是說溶液中有較多的氫氧根,只是平衡不斷移動的結果(這也就是總方程式不寫氫氧根的根本原因)。
基本上就是這樣,還有什麼不清楚的可以繼續補充。
我的意思是氫離子的量少到可以忽略不計,少到不能寫進反應的總方程式中