¿Podría el hidrógeno liberado del agua proporcionar una energía de elevación que exceda la energía que se necesitó para liberarlo del agua?

No he hecho los cálculos, pero dudo que este esquema genere energía neta. Como se señaló, la electrólisis utiliza mucha energía. Sin embargo, después de que el H2 y el O2 suban por la columna de agua, podría recuperar parte de la energía con una celda de combustible que convertiría el hidrógeno y el oxígeno nuevamente en agua y suministraría energía eléctrica adicional, pero las ineficiencias en cada etapa tendrían que ser reparadas. formado por la energía ganada por los gases ascendentes en la columna de agua.

Para demostrar que tiene que haber una pérdida total neta de energía, considere la siguiente modificación a su problema. Imagina un largo tubo vertical lleno de agua. Ahora, en lugar de electrólisis, digamos que usa una bomba de aire para inflar un globo cerca del fondo de la tubería llena de agua. Esto requiere un trabajo que se dedica a levantar la columna de agua de tal manera que la superficie del agua se eleve lo suficiente como para permitir el volumen del globo. Una vez que el globo haya subido a través de la columna de agua, el nivel del agua volverá a su posición anterior. Esa caída en el nivel del agua es la fuente de la energía que podría generar el globo ascendente. Por lo tanto, aquí no hay almuerzo gratis ni máquina de movimiento perpetuo: las ineficiencias en cada etapa asegurarán que haya una pérdida neta de energía.

Por cierto, no lo sé con certeza, pero mediante este experimento mental, predeciría que la electrólisis del agua a alta presión consumiría más energía que a menor presión. Digo esto porque la electrólisis está efectivamente inflando un globo contra la presión del agua, que por lo tanto consumirá más energía a alta presión.

Las respuestas expuestas hasta ahora no han tenido en cuenta el factor de presión. (comentario de @George). Cuando intentas hacer cualquier proceso químico, necesitas pagar la energía para vencer la entropía del sistema y no solo el potencial, es por eso que consideramos la energía libre de algo y no la energía potencial.

Si no considera eso, puede reemplazar el agua con un químico teórico, llamémoslo asombroso, que tiene propiedades similares al agua, excepto que es fácil de electrólisis. Todavía no obtendrás esa energía libre deseada ya que tendrás que pagar la energía de poner los asombrosos elementos ume en la presión atmosférica.

Tienes razón, absolutamente constituirían dispositivos de movimiento perpetuo. Se puede construir una amplia variedad de esquemas como este, que fallan sobre la base de que violan la primera ley de la termodinámica, es decir, la energía total de un sistema cerrado (que son ambas propuestas, aunque puede que no sea evidente de inmediato) se conserva

Con respecto a la electrólisis del agua, la enorme cantidad de energía que estaría poniendo en la reacción$2\mathrm{H_{2}O} \rightarrow 2\mathrm{H_{2}} + \mathrm{O_{2}}$encontraría muy poca representación en la flotabilidad del globo de hidrógeno. Una mezcla de$\mathrm{H}_{2}$y$\mathrm{O}_{2}$es bastante inestable termodinámicamente con respecto a$\mathrm{H_{2}O}$, razón por la cual$\mathrm{H}_{2}$se quema tan vigorosamente, sin embargo, esta inestabilidad termodinámica en la que ha invertido tanta energía no contribuye en nada a la fuerza de elevación del globo, que es simplemente una consecuencia no relacionada del hecho de que el hidrógeno tiene una masa molecular más baja que el aire.

Sin entrar en cálculos, uno puede mirar análogos.

Existe el análogo de la energía hidroeléctrica. Esencialmente, la energía del sol transfiere el agua de un potencial gravitacional más bajo a uno más alto, en las montañas, y el retorno del agua a los océanos libera energía gravitatoria; el sol directamente por la evaporación de la superficie del océano e indirectamente por la energía del viento, la temperatura y las circulaciones atmosféricas en general.

Por lo tanto, lo que se necesita para que su modelo funcione con resultados de energía positivos es energía fuera del sistema. Los paneles solares que proporcionan corriente de electrólisis harían el trabajo y no hay movimiento perpetuo, la energía vendrá nuevamente del sol para cambiar la energía potencial gravitacional de alguna masa.

No vale la pena económicamente, en mi opinión: ¿por qué no usar la electricidad directamente?

Editar

Cualquiera que haya observado el fondo del mar ha visto burbujas que se elevan de las algas y los corrales, y se precipitan hacia la superficie. Hay energía cinética en la flotabilidad, por lo que la pregunta tiene mérito.

Para encontrar el balance de energía de un proceso que usa energía solar para electrólisis a cierta profundidad, construye un globo de hidrógeno a cierta profundidad del océano (¿y por qué no un segundo globo de oxígeno?), lo libera e intenta recuperar energía de la energía cinética. del globo flotante necesita cálculos. En principio, la energía electrolítica se puede recuperar en la superficie. La energía cinética de la burbuja es la energía del agua que cae para llenar el vacío dejado por el globo ascendente.

La cuestión de la conservación de la energía se reduce a "de dónde viene la energía cinética flotante". Alguien ha hecho el trabajo . De la gravedad, porque la masa que cae es mayor que la masa que asciende.

Creo que hay un separador gravitatorio que se usa en operaciones mineras que produce suficiente hidrógeno para hacer funcionar una mina entera. Este sistema presenta un efecto Venturi acelerado y pozos de mina profundos.