電験２種過去問【2017年機械 問7】

解答

解説

　電力を大量に貯蔵・輸送するために水を電気分解して水素を製造することが検討されている。水酸化カリウム水溶液などの塩基性の電解質を用いた時のカソード上の反応は、
　$2H_2O+2e^-\to H_2+\fbox{(ﾘ)2}OH^-$
であり、水素の製造量は電気分解中に通電した電気量に比例する。これは電気分解に関する$\fbox{(ﾇ)ファラデー}$の法則に従った現象である。電気素量を$1.602\times10^{-19}C$、アボガドロ定数を$6.022\times10^{23}mol^{-1}$とすると、0℃、1気圧(=101.33kPa)で22.4L(=2.24$\times10^{-2}m^3$)の水素を製造するのに必要な電気量は

標準状態（0℃、1気圧）でのモル体積は22.4Lであるので、1mol当たり$6.022\times10^{23}$個の水素分子の体積は22.4Lである。$6.022\times10^{23}$個の水素分子を生成するのに必要な電子は、上述反応式より、2molつまり$2\times6.022\times10^{23}$個である。つまり必要な電気量は

$1.602\times10^{-19}\times2\times6.022\times10^{23}=(ﾆ)1.93\times10^5$Cである。

アノードではカソードで生成した$OH^-$を$\fbox{(ﾍ)酸化}$して$\fbox{(ﾊ)酸素}$を生成する。