分解電圧（速度論）－過電圧の測定－

https://edu.yz.yamagata-u.ac.jp/Public/53204/53204_02_02.asp
化学実験Ⅰ の単元です。

小単元

概要

https://edu.yz.y…

硫酸

分解電圧 V 〔V〕過電圧 η 〔V〕電流 I 〔A〕

【関連講義】無機・分析化学応用実験,金属の種類による過電圧の違い1)

白金｜希硫酸｜白金

アノード：

  O2 + 4H+ + 4e- ↔   2H2O Eº = 1.229V
(反応-253)

カソード：

  2H+ + 2e- ↔   H2 Eº = 0V
(反応-1)

白金｜水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）水溶液｜白金

アノード：

  2H2O + 2e- ↔   2OH- + H2 Eº = -0.8285V
(反応-241)

カソード：

  O2 + 2H2O + 4e- ↔   4OH- Eº = 0.401V
(反応-248)

白金｜塩酸｜白金

アノード：

  Cl2 + 2e- ↔   2Cl- Eº = 1.3583V
(反応-98)

カソード：

  2H+ + 2e- ↔   H2 Eº = 0V
(反応-1)

白金｜希硫酸｜銅

白金｜希硫酸｜亜鉛

白金｜希硫酸｜グラファイト

鉄｜水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）水溶液｜白金

ニッケル｜水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）水溶液｜白金

グラファイト｜水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）水溶液｜白金

析出物質による過電圧の違い

表に析出物質による分解電圧を示す。 アノードで酸素が発生する系では、分解電圧が1.6Vを超えたのに対して、塩素が発生する系の分解電圧は1.4Vと小さかった。

表 析出物質による分解電圧の違い

電解質 析出物質 分解電圧Vd/V

H2SO4 aq H2,O2 1.67

NaOH aq H2,O2 1.69

HCl aq H2,Cl2 1.40

それぞれの系の理論分解電圧を求める。 酸素を析出物質とする系の理論分解電圧は1.23Vであり、塩素を析出物質とする系の理論分解電圧は1.36Vである。 よって酸素を析出物質とする系の過電圧は0.5Vであり、塩素を析出物質とする系の過電圧は0.1Vである。 このことは塩化物イオンを電解質アニオンとした方が電圧効率が上がり、電力が節約できることを意味する。

水電解

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参考文献（ 書籍 ・論文 ・ＵＲＬ）