Qué es la electrólisis del agua y cómo se produce

¿En qué consiste la electrólisis del agua? ¿Cuáles son sus principios? En este artículo te explicaremos más detalladamente en qué consiste este proceso electroquímico, cómo se produce y cuáles son sus diferentes aplicaciones en ámbito de la química.

La electrólisis del agua es el proceso de descomposición de la molécula H2O en gases de oxígeno e hidrógeno separados. Se produce a través de una corriente continua conectada a una pila, batería o cualquier equipo de hidrogenación que pasa la energía a un electrólito fundido o disolución acuosa y produce la descomposición.

¿Cuál es principio de la electrólisis del agua

La electrólisis del agua se lleva a cabo mediante una fuente de energía eléctrica conectada a dos electrodos hechos con platino o acero inoxidable que representan el polo positivo y el polo negativo. Dichos electrodos se colocan en el agua, de tal forma, que el lado positivo se encarga de extraer el oxígeno, mientras que el negativo extrae el hidrógeno. De este modo se produce la descomposición de la molécula.

Este proceso de intercambio energético se realizó por primera vez en 1800, después de la invención de la primera batería eléctrica. Sin embargo, la primera electrólisis del agua se llevó a cabo once años antes mediante una máquina electrostática y una botella de Leyden. Sin embargo, en este momento no se consiguió interpretar la reacción producida en las sustancias químicas, ni darle una explicación a lo sucedido.

Este proceso puede llevarse a cabo en agua dulce y salada, produciendo resultados diferentes. En el caso de la electrólisis en agua salada, las sustancias que resultan separadas son el cloro y el hidrógeno en estado gaseoso, produciéndose así la disolución del hidróxido de sodio.

Asimismo, también se puede realizar la electrólisis en agua dulce. Sin embargo, en este caso el proceso requiere de una gran cantidad de energía extra ya que la pureza del líquido cuenta con escasa disociación. Para agilizar el proceso, es recomendable añadir sal u otro mineral.

Aplicaciones de la electrólisis del agua

La electrólisis del agua salada y dulce se usa en la Estación Espacial Internacional, la cual necesita mantener la atmósfera del lugar en óptimas condiciones y preservar el oxígeno necesario para los astronautas que van a misiones espaciales.

Otra aplicación es en la producción de especialidades químicas a pequeña escala para diluir la salmuera y obtener hasta el 6% del hidrógeno gaseoso existente en el mundo. También se puede utilizar la electrólisis del agua en cualquier experimento que requiera de la obtención del oxígeno y cloro en estado gaseoso y el hidróxido de sodio en estado acuoso.

Técnicas de electrólisis del agua que existen

A pesar de que las diversas aplicaciones de la electrólisis del agua se basan en un mismo principio, estas se realizan bajo diferentes técnicas que ofrecen una gran variedad de resultados. A continuación,  mencionamos las más comunes en laboratorios químicos:

Voltámetro de Hofmann

Esta técnica consiste en el uso de tres tubos cilíndricos de vidrio unidos entre sí, el cual permite la adición del agua y el electrolito en uno de los tubos verticales interiores. En este caso, se coloca un electrodo de platino en la parte inferior de cada uno de los dos cilindros laterales, generando así una fuente de alimentación de corriente continua.

En ocasiones, es posible que el agua requiera de una pequeña cantidad de ácido sulfúrico para mejorar su conductividad. Este, en el caso de comprobar la presencia del oxígeno, se puede acercar al ascua de un platillo plano generando así una llama de fuego.

Cuando la corriente pasa por el voltámetro de Hofmann, se genera el oxígeno gaseoso en el electrodo positivo y el hidrógeno gaseoso en el negativo, los cuales ascienden hasta la parte superior de los tubos desplazando el agua, el cual se puede extraer con una llave de paso.

Una de las ventajas de esta técnica es que realizar la electrólisis del agua resulta muy fácil, ya que se recoge el oxígeno y el hidrógeno extraídos de cada uno de los tubos sin problemas. De esta forma se observa que la cantidad de gas de hidrógeno es mayor que la del oxígeno, demostrando de una forma visual la composición química del agua (H20).

Electrólisis a alta presión

Esta técnica de la electrólisis del agua se lleva a cabo mediante la descomposición de la molécula H2O en Oxígeno e Hidrógeno gaseoso, gracias al paso de la corriente eléctrica cuyo conducto es el agua.

Gracias a la capacidad de presurizar el hidrógeno en el electrolizador, esta técnica puede prescindir de un compresor de hidrógeno externo. Además, si lo comparamos al electrolizador estándar de intercambio de protones, esta presenta un consumo medio de alrededor del 3%.

Electrólisis industrial

Por último, explicaremos la técnica de  electrólisis del agua industrial, que se parece a la del voltámetro de Hoffman. La diferencia es que usa placas de platino complejas como electrodos. También se pueden usar paneles metálicos.

El hidrógeno se produce a partir de hidrocarburos, obteniéndose trazas de monóxidos de carbono y otras impurezas, las cuales pueden ser perjudiciales para as diferentes células de combustibles existentes en la actualidad.

Hoy en día, los generadores modernos de hidrógeno se miden por la energía consumida por volumen estándar de hidrógeno, logrando así una mayor eficacia energética. Además, es importante evaluar la eficiencia del electrolizador para establecer su valor de entalpía y densidad de corriente en general.

Esperamos que esta información te haya servido para saber qué es la electrólisis del agua, cómo se produce y cuáles son sus diferentes aplicaciones en el ámbito de la química. Si quieres conocer más sobre las diversas técnicas de laboratorios, síguenos en nuestro blog o contacte con nosotros para obtener más información.