А если много электродов?

[Культурный фронт]

Здравствуйте! 

Мне нужно придумать, как сделать электролиз эффективнее (чтобы при тех же количествах веществ тратилось меньше энергии). У меня такая идея: сделать в одном электролизëре n пар катод-анод (при этом подводить ко всем ним ток I через один разветляющийся провод и отводить через такой же), то есть n катодов и n анодов, и тогда, как при параллельном подключении проводников, через каждую пару катод-анод должен проходить ток I/n, энергия, затраченная на каждой паре = (I/n)²Rt = I²Rt/n², а энергия, затраченная всем электролизëром = nI²Rt/n² = I²Rt/n. При том, что при одной паре катод-анод тратится энергия I²Rt, то есть сколько пар катод-анод в электролизëре, во столько же раз меньше суммарная затраченная энергия. Я правильно понимаю? Просто у меня нет возможности опытным путём это проверить. 

[бродяга_]

17.05.2023 в 08:28, Культурный фронт сказал:

то есть сколько пар катод-анод в электролизëре, во столько же раз меньше суммарная затраченная энергия. Я правильно понимаю?

не правильно. энергия будет затрачиваться относительно площади. а она не изменяется.

[Электро-химик]

В 17.05.2023 в 08:28, Культурный фронт сказал:

Здравствуйте! 

Мне нужно придумать, как сделать электролиз эффективнее (чтобы при тех же количествах веществ тратилось меньше энергии). У меня такая идея: сделать в одном электролизëре n пар катод-анод (при этом подводить ко всем ним ток I через один разветляющийся провод и отводить через такой же), то есть n катодов и n анодов, и тогда, как при параллельном подключении проводников, через каждую пару катод-анод должен проходить ток I/n, энергия, затраченная на каждой паре = (I/n)²Rt = I²Rt/n², а энергия, затраченная всем электролизëром = nI²Rt/n² = I²Rt/n. При том, что при одной паре катод-анод тратится энергия I²Rt, то есть сколько пар катод-анод в электролизëре, во столько же раз меньше суммарная затраченная энергия. Я правильно понимаю? Просто у меня нет возможности опытным путём это проверить. 

Это всего лишь расчёт омических потерь (теплота, выделяемая при прохождении электрического тока через проводник по закону Джоуля - Ленца). Тот путь, который вы описываете есть ничто иное, как увеличение сечения проводника при неизменной длине (да, толще кабель=меньше сопротивление). Но есть ещё и потери энергии на ряде электрохимических эффектов:

1. Концентрационная поляризация - из-за возникновения в результате длительного электролиза градиента концентрации разряжающихся ионов.

2. Активационная поляризация - является результатом кинетики, связанной с электрохимическими реакциями. Каждая реакция имеет определенный активационный барьер, который необходимо преодолеть для продолжения, и этот барьер приводит к поляризации.

 

[Культурный фронт]

В 17.05.2023 в 08:42, бродяга_ сказал:

не правильно. энергия будет затрачиваться относительно площади. а она не изменяется.

Относительно площади сечения проводников?

 

Изменено 17 Мая, 2023 в 06:52 пользователем Культурный фронт

[бродяга_]

17.05.2023 в 09:49, Культурный фронт сказал:

Относительно площади сечения проводников?

 

17.05.2023 в 08:28, Культурный фронт сказал:

то есть n катодов и n анодов, и тогда, как при параллельном подключении проводников

не надо путать проводники и электроды.

17.05.2023 в 09:43, Электро-химик сказал:

является результатом кинетики, связанной с электрохимическими реакциями.

вот же коллега объяснил разницу.

[Вольный Сяншен]

17.05.2023 в 08:28, Культурный фронт сказал:

как сделать электролиз эффективнее (чтобы при тех же количествах веществ тратилось меньше энергии

Количество затраченной энергии зависит от тока и напряжения.

Главное - ток, он точно определяет количества веществ. Ухудшают кпд затраты тока на побочные реакции на электродах. Отчасти решаются составом электролита, подбором напряжения и плотности тока (например увеличением площади электродов, что Вы и предложили, но при этом можно добиться и обратного результата).

Напряжение определяет, какие именно реакции будут идти на электродах и в каком соотношении. Вам электрохимик про это написал.

[yatcheh]

17.05.2023 в 08:28, Культурный фронт сказал:

Здравствуйте! 

Мне нужно придумать, как сделать электролиз эффективнее (чтобы при тех же количествах веществ тратилось меньше энергии). У меня такая идея: сделать в одном электролизëре n пар катод-анод (при этом подводить ко всем ним ток I через один разветляющийся провод и отводить через такой же), то есть n катодов и n анодов, и тогда, как при параллельном подключении проводников, через каждую пару катод-анод должен проходить ток I/n, энергия, затраченная на каждой паре = (I/n)²Rt = I²Rt/n², а энергия, затраченная всем электролизëром = nI²Rt/n² = I²Rt/n. При том, что при одной паре катод-анод тратится энергия I²Rt, то есть сколько пар катод-анод в электролизëре, во столько же раз меньше суммарная затраченная энергия. Я правильно понимаю? Просто у меня нет возможности опытным путём это проверить. 

 

А чем отличаются десять электродов по 1 кв. см. от одного электрода в 10 кв. см.?

Непроизводительные потери энергии определяются разностью между равновесным (теоретическим) потенциалом разложения вашего электролита и напряжением на ячейке. Увеличивая площадь электрода вы уменьшаете эти потери. Но эти потери и так не слишком велики - ну пять процентов, ну - десять. Для производства - существенно, для лаборатории - нет.

[Электро-химик]

В 17.05.2023 в 20:56, yatcheh сказал:

 

А чем отличаются десять электродов по 1 кв. см. от одного электрода в 10 кв. см.?

Непроизводительные потери энергии определяются разностью между равновесным (теоретическим) потенциалом разложения вашего электролита и напряжением на ячейке. Увеличивая площадь электрода вы уменьшаете эти потери. Но эти потери и так не слишком велики - ну пять процентов, ну - десять. Для производства - существенно, для лаборатории - нет.

Нет никакой разницы между 1м электродом площадью 10 см.кв. и 10ю электродами площадью 1 см.кв., сделанными из одного и того же материала (при равномерном подводе реагирующего вещества к поверхности электрода, т.е. при снятии транспортных ограничений). Кинетические затруднения также будут одинаковыми, т.к. все электрохимические реакции гетерогенны, и, следовательно, пропорциональны площади поверхности электрода.

Только Омические потери будут зависеть от взаимного расположения противоположных электродов.

[yatcheh]

22.05.2023 в 15:40, Электро-химик сказал:

Нет никакой разницы между 1м электродом площадью 10 см.кв. и 10ю электродами площадью 1 см.кв., сделанными из одного и того же материала (при равномерном подводе реагирующего вещества к поверхности электрода, т.е. при снятии транспортных ограничений). Кинетические затруднения также будут одинаковыми, т.к. все электрохимические реакции гетерогенны, и, следовательно, пропорциональны площади поверхности электрода.

Только Омические потери будут зависеть от взаимного расположения противоположных электродов.

 

А я о чём и толкую - дело в площади, а не в количестве...