Elektrolizer to bardzo ważny sprzęt laboratoryjny, który jest używany do zmiany struktury fizycznej substancji pod wpływem zewnętrznego napięcia elektrycznego. Odgrywa niezwykle istotną rolę w rozwijaniu się technologii energetycznej i napędowej. To dzięki tym urządzeniom możliwa jest produkcja wodoru w czystej postaci, a nie tak jak dotychczas – pozyskiwania go tylko z paliw kopalnych, których wydobycie coraz bardziej się zmniejsza.
Elektrolizer laboratoryjny
Elektrolizer laboratoryjny to urządzenie służące do elektrolizy wody, w wyniku której powstaje wodór. Ten pierwiastek chemiczny wydziela się na elektrodzie dodatniej czyli katodzie. Reakcja ta jest bardzo podobna do reakcji zachodzącej w wodorowym ogniwie paliwowym, z tą różnicą, że wodór tutaj wydziela się na anodzie czyli elektrodzie ujemnej. Elektroliza wody jest przyszłościową metodą, dlatego że woda jest ogólnie dostępna, a proces elektrolizy jest prosty i nie wymaga skomplikowanej aparatury.
Rodzaje elektrolizerów
Niejeden producent sprzętu laboratoryjnego oferuje elektrolizery jedno i dwubiegunowe. To podstawowa aparatura laboratoryjna. Te elektrolizery różnią się sposobem podłączenia elektrod do źródła prądu.
Elektrolizery jednobiegunowe są mniej skomplikowane. Elektrody podłączone są w nich równolegle do źródła prądu o napięciu od 1,9 do 2,5 V. W porównaniu do elektrolizerów dwubiegunowych są mniej wydajne i rzadziej stosowane.
Elektrolizery dwubiegunowe składają się z wielu komórek elektrolitowych, połączonych szeregowo. W tego typu urządzeniach można przeprowadzić elektrolizę pod wysokimi napięciami oraz wysokim ciśnieniem.
Innym podziałem elektrolizerów jest obecność membran. Wyróżnia się tutaj elektrolizery: membranowe i alkaiczne.
Elektrolizery membranowe posiadają membrany, które pełnią funkcję elektrolitu. Są półprzepuszczalne, dlatego pozwalają na przenikanie protonów. Dlatego elektroliza przebiega w nich pod wysokim ciśnieniem.
Elektrolizery alkaiczne działają w przedziale temperaturowym 25-100 stopni Celsjusza. Wykorzystuje się w nich roztwory zasadowe: KOH i NAOH w stężeniu 16-29 %. Znacznie częściej w laboratoriach stosowane są elektrolizery membranowe, które można łączyć w układy dwubiegunowe.
Katalizatory
Aby elektroliza była bardziej wydajna, ważne jest użycie odpowiedniego katalizatora, co wpływa na przyspieszenie reakcji chemicznych. Jego funkcję pełnią elektrody, dlatego ważne jest, z jakiego metalu są zrobione. Najlepszym katalizatorem jest platyna, niestety ze względu na swoją kosztowność mało który producent aparatury laboratoryjnej stosuje ją w elektrolizie. Najczęściej rolę katalizatora pełni tutaj nikiel lub niklowane żelazo. Jest to tańsze rozwiązanie, ale także wydajne. Katalizatory takie także wyróżniają się o wysoką odpornością korozyjną. Przy użyciu takich katalizatorów mogą pojawić się nieco większe straty energii niż w przypadku platyny.
Wodór to pierwiastek wykorzystywany w wielu dziedzinach przemysłu: przemyśle chemicznym, tłuszczowym, metalurgiczym, rafineryjnym. Jest on niezwykle cennym pierwiastkiem pozyskiwanym najczęściej z paliw kopalnych. Niestety ze względu na ekologię i ograniczone złoża kopalne, konieczne jest alternatywne źródło pozyskiwania wodoru. Jest nim elektroliza. Mimo że produkcja wodoru za pomocą elektrolizy jest procesem kosztownym, to ostatnio jednak coraz częściej stosowanym. Dlatego też elektrolizery stają się podstawowym sprzętem laboratoryjnym i coraz częściej są wykorzystywane.