Elektrolyse von KOH-Lösung mit Kohleelektroden
Verfasst: 27.07. 2017 15:29
Hallo zusammen,
ich hoffe, das Thema ist hier richtig.
ich musste für die Uni Kohleelektroden mithilfe eines Hofmannschen Zersetzungsapparates charakterisieren. Dabei habe ich eine KOH-Lösung verwendet mit unterschiedlichen Konzentrationen (2,5; 5; 7,5; 10; 15 mol/L) und jede Lösung bei unterschiedlichen Spannungen getestet (5 V, 12 V und 24 V). Es sind mehrere Auffälligkeiten aufgetreten, die ich mir nicht erklären kann. Auch nach Bücher- und Internetrecherchen habe ich noch immer keine Erklärung dafür gefunden.
Es geht um Folgendes:
1) Umpolung des Stroms: Wenn ich nach dem Versuch das Netzgerät ausschalte, scheint sich der Strom umzupolen. Er wird viel höher aber negativ (so zwischen -1 A und -3 A). Am Netzgerät wird dann immer noch eine Spannung von ca. 1,5 V angezeigt und es sind weiter Gasbläschen zu sehen, die aufsteigen. Erfolgt der Ionentransport nach Ausschalten des Netzgerätes für eine Zeit lang in umgekehrter Richtung? Das würde ja bedeuten, dass an der Anode auf einmal O2 und an der Kathode H2 entstehen würde?
2)Verfärbung der Lösung: Mit der Zeit verfärbt sich die transparente Lösung (auf der Anodenseite)bräunlich. Irgendwann bekommt auch die Kathodenseite eine leichte Verfärbung aber ich schätze, das kommt eher durch Diffusion, da die Rohre miteinander verbunden sind? Nach einigen Tagen Dauerbetrieb ist die Lösung sogar dunkelbraun, sodass man die Elektrode gar nicht mehr sehen kann. Außerdem sieht man, dass sich die Elektrode an der Anode nach und nach auflöst. Nach einem Dauertest ist sie sogar nach ca. 4 Tagen abgebrochen. An der Bruchstelle war sie wie ein angespitzter Bleistift. Ich habe gelesen, durch Oxidation können solche Verfärbungen an der Anode auftreten. Aber was oxidiert hier? Vielleicht die Bindemittel in der Elektrode? Hängt die Materialabtragung überhaupt mit der Verfärbung zusammen?
3)Verschiebung der Flüssigkeitssäule: Nach 4 Tagen Dauerbetrieb (Hähne des Zersetzungsapparates waren komplett abgebaut, sodass die Gase ständig in die Umgebung fließen konnten) war die Lösung nicht nur sehr dunkel verfärbt, sondern die Flüssigkeitssäule auf der Anodenseite (wo die Elektrode abgebrochen war) war höher als die auf der Kathodenseite. Bei geöffnetem System kann das doch nur passieren, wenn sich die Dichte in den einzelnen Rohren ändert, sodass die eine Säule die andere "hochdrückt", oder sehe ich das falsch? Aber dann muss die Säule der Anodenseite "leichter" sein als die andere. Wie ist dies möglich, wenn sich dort die Kohle (die eine höhere Dichte hat als Wasser) auflöst?
Ich bin echt am Verzweifeln und wäre über jede Hilfe sehr dankbar! Ich nehme auch gerne Tipps an, in welchen Büchern ich so etwas nachschlagen könnte.
Viele Grüße
ich hoffe, das Thema ist hier richtig.
ich musste für die Uni Kohleelektroden mithilfe eines Hofmannschen Zersetzungsapparates charakterisieren. Dabei habe ich eine KOH-Lösung verwendet mit unterschiedlichen Konzentrationen (2,5; 5; 7,5; 10; 15 mol/L) und jede Lösung bei unterschiedlichen Spannungen getestet (5 V, 12 V und 24 V). Es sind mehrere Auffälligkeiten aufgetreten, die ich mir nicht erklären kann. Auch nach Bücher- und Internetrecherchen habe ich noch immer keine Erklärung dafür gefunden.
Es geht um Folgendes:
1) Umpolung des Stroms: Wenn ich nach dem Versuch das Netzgerät ausschalte, scheint sich der Strom umzupolen. Er wird viel höher aber negativ (so zwischen -1 A und -3 A). Am Netzgerät wird dann immer noch eine Spannung von ca. 1,5 V angezeigt und es sind weiter Gasbläschen zu sehen, die aufsteigen. Erfolgt der Ionentransport nach Ausschalten des Netzgerätes für eine Zeit lang in umgekehrter Richtung? Das würde ja bedeuten, dass an der Anode auf einmal O2 und an der Kathode H2 entstehen würde?
2)Verfärbung der Lösung: Mit der Zeit verfärbt sich die transparente Lösung (auf der Anodenseite)bräunlich. Irgendwann bekommt auch die Kathodenseite eine leichte Verfärbung aber ich schätze, das kommt eher durch Diffusion, da die Rohre miteinander verbunden sind? Nach einigen Tagen Dauerbetrieb ist die Lösung sogar dunkelbraun, sodass man die Elektrode gar nicht mehr sehen kann. Außerdem sieht man, dass sich die Elektrode an der Anode nach und nach auflöst. Nach einem Dauertest ist sie sogar nach ca. 4 Tagen abgebrochen. An der Bruchstelle war sie wie ein angespitzter Bleistift. Ich habe gelesen, durch Oxidation können solche Verfärbungen an der Anode auftreten. Aber was oxidiert hier? Vielleicht die Bindemittel in der Elektrode? Hängt die Materialabtragung überhaupt mit der Verfärbung zusammen?
3)Verschiebung der Flüssigkeitssäule: Nach 4 Tagen Dauerbetrieb (Hähne des Zersetzungsapparates waren komplett abgebaut, sodass die Gase ständig in die Umgebung fließen konnten) war die Lösung nicht nur sehr dunkel verfärbt, sondern die Flüssigkeitssäule auf der Anodenseite (wo die Elektrode abgebrochen war) war höher als die auf der Kathodenseite. Bei geöffnetem System kann das doch nur passieren, wenn sich die Dichte in den einzelnen Rohren ändert, sodass die eine Säule die andere "hochdrückt", oder sehe ich das falsch? Aber dann muss die Säule der Anodenseite "leichter" sein als die andere. Wie ist dies möglich, wenn sich dort die Kohle (die eine höhere Dichte hat als Wasser) auflöst?
Ich bin echt am Verzweifeln und wäre über jede Hilfe sehr dankbar! Ich nehme auch gerne Tipps an, in welchen Büchern ich so etwas nachschlagen könnte.
Viele Grüße