¿Cómo conducen la electrólisis en gravedad cero?

Yo mismo estoy construyendo una celda de electrólisis y empecé a preguntarme. En la Tierra, hay una fuerza significativa que empuja las burbujas de hidrógeno y oxígeno hacia arriba, por lo que sus electrodos siguen en contacto principalmente con agua. Sin embargo, en el espacio, me imagino que las burbujas se difundirían alrededor del tanque del electrodo o se agruparían alrededor del electrodo mismo y, por lo tanto, la velocidad de reacción se reduciría significativamente.

Básicamente, me imagino que sería difícil llevar a cabo la electrólisis en gravedad cero porque básicamente se pierde todo el control de adónde va el gas de salida. ¿Cómo resuelven esto?

Respuestas (1)

Supongo que la respuesta genérica para cualquier sistema de separación de masas sería girarlo, pero la separación de masas no es realmente efectiva para la electrólisis ya que requiere una mayor separación entre el ánodo y el cátodo, lo que conduce a pérdidas óhmicas protónicas, es decir, mayor resistencia interna. Entonces, una separación de especies más óptima no se realiza por su masa sino por su tamaño y carga, generalmente a través de una membrana de intercambio de protones (PEM).

La electrólisis PEM permite una colocación de electrodos más estrecha para reducir las pérdidas óhmicas , permite una corriente más alta y es tolerante a presiones relativamente altas. El agua si se alimenta en el extremo del ánodo, y a medida que la corriente fluye desde el cátodo hacia el ánodo, el agua se separa en hidrógeno y oxígeno, el hidrógeno cargado positivamente es atraído a través de PEM hacia el cátodo cargado negativamente, y el oxígeno cargado negativamente es repelido lejos del cátodo hacia el ánodo cargado positivamente:

   ingrese la descripción de la imagen aquí

  Diagrama de la celda del electrolizador PEM y los principios básicos de funcionamiento. Fuente de animación: Wikipedia sobre electrólisis PEM

La electrólisis PEM también es la principal fuente de oxígeno en la Estación Espacial Internacional , y utilizan velas de perclorato como respaldo (para emergencias o cuando la máquina de electrólisis no está operativa):

El generador funciona según un principio simple: la electrólisis, la disociación del oxígeno y el hidrógeno del agua mediante la aplicación de electricidad. ¿Qué hace que el generador sea seguro? El dispositivo utiliza una membrana de intercambio de protones (PEM) para separar el hidrógeno y el oxígeno generados.

En un electrolizador PEM, el agua se oxida en el electrodo de oxígeno, o ánodo de la celda, para producir oxígeno gaseoso, liberando iones de hidrógeno (protones) y electrones. Los iones de hidrógeno migran desde el ánodo de la celda al cátodo de la celda, o electrodo de hidrógeno, bajo el efecto del campo eléctrico impuesto a través de la celda, mientras que los electrones son transferidos por una fuente de alimentación de CC. Los protones y electrones se recombinan en el cátodo de la celda para producir hidrógeno. El agua líquida también se libera en el cátodo debido a un proceso llamado arrastre electroosmótico. El oxígeno y el hidrógeno se generan en una proporción estequiométrica (dos unidades de volumen de hidrógeno por cada una de oxígeno) a una velocidad proporcional a la corriente de celda aplicada.

Entonces, ¿básicamente el H2 y el O2 están separados por fuerzas eléctricas?
@BWG No, iones atómicos de hidrógeno y oxígeno ( H + y O ) son. Hidrógeno y oxígeno moleculares ( H 2 y O 2 ) son neutrales a los campos eléctricos.