Électrolyse de l'eau (H2O)
L’eau est un
composé simple constitué de deux éléments
d'hydrogène (H) et
d’un élément d'oxygène (O). Donc, chaque molécule d'eau
est composé de deux atomes d'hydrogène
et un atome d'oxygène. Ainsi nous écrivons la formule chimique de l'eau comme "H2O".
La conductivité est l’aptitude d’une solution à faire passer un courant électrique entre deux électrodes. Le courant est transporté par des ions, c’est à dire que la conductivité augmente avec le nombre et la mobilité des ions présents en solution. Une solution contenant très peu d’ions ne favorise pas le transport du courant, elle est dite peu conductrice ou résistive. L’inverse de la conductivité est la résistivité.
L'eau pure conduit très mal l'électricité, un électrolyte soluble dans l'eau doit être ajouté pour établir une bonne conductivité. L'électrolyte se dissout et se dissocie en cations et anions (ions positifs et négatifs) qui transportent le courant. Les électrolytes sont normalement des acides, des bases ou des sels.
Les acides forts tels que l'acide sulfurique (H2SO4), et les bases fortes telles que l'hydroxyde de potassium (KOH) et d'hydroxyde de sodium (NaOH) sont fréquemment utilisés comme électrolytes car ils produisent beaucoup de ions positifs qui favorisent la production d’hydrogène plutôt que l’oxygène.
L'importance du PH
Le potentiel hydrogène (ou pH) mesure l'activité chimique des ions hydrogènes (H+ ou H3O+) (appelés aussi couramment protons) en solution. Notamment, en solution aqueuse, ces ions sont présents sous la forme de l'ion oxonium (également, et improprement, appelé ion hydronium).
Si un acide est utilisé comme électrolyte , le cation libéré lors de l’électrolyte est H+ et il n'existe alors pas de compétition avec H+ libéré par la dissociation de l'eau. En revanche, si un alcalin est utilisé comme électrolyte, l’anion libéré OH- viendra en compétition avec l’anion H+ libéré par la dissociation de l’eau et il y aura donc une production moindre de dihydrogène
Le courant électrique
dissocie la molécule d'eau (soit H2O) en ions hydroxyde (HO-)
et hydrogène H+ : dans la cellule électrolytique, les ions hydrogène
acceptent des électrons à la cathode dans une réaction d'oxydation en formant du
dihydrogène gazeux (soit H2), selon la réaction de réduction : 
alors qu'une oxydation des ions hydroxyde - qui perdent des électrons donc - se produit à l'anode afin de "fermer" le circuit électrique (équilibre de la réaction chimique en charges) :
ce qui donne l'équation de décomposition par électrolyse suivante :
La quantité de dihydrogène gazeux produite est donc deux fois celle de dioxygène.
Électrolyte
Hydroxyde de Potassium "KOH"
Hydroxyde de Sodium "NaOH" (communément appelé de la soude caustique / drain cleaner)
Il s'agit des 2 seuls électrolytes compatibles avec de l’alcool
Comment obtenir le % de concentration par masse désiré ?
En premier, la masse volumique de l’eau est de 1000g par litre) 1 ml d’eau = 1 gramme. Donc, 1 litre = 1000 grammes. Si je jeux 10% par volume, je dois mettre 100 grammes d’électrolyte pour 900 ml d’eau. 1 c. à thé de NaOH = 11 grammes / 1 c. à table de NaOH = 33 grammes.
Formule chimique : masse du soluté / masse solution** x 100
** masse soluté + solvant
Idéalement, il est recommandé de se procurer un petit hydromètre dans une boutique de fabrication de vin ou de bière. Une hydromètre vous assurer d'un taux très précis de l'électrolyte. Vous pouvez aussi vous procurer un hydromètre pour batterie dans un commerce de pièces automobile.
Un mélange de 20% devrait donner une lecture de 1.2191 at 20º C sur un hydromètre.
Voici la concentration recommandée de KOH (28% en poids max.) ou NaOH (20% en poids max.) pour éviter le gèle en période hivernal.
Voici un tableau qui permet de préparer une solution d'électrolyte sans hydromètre
Autres alternatives au gèle
ATTENTION
Il y a 2 écoles de pensée au sujet de l'ajout d'alcool à l'électrolyte. Certaines prétendent de ne jamais ajouter d'alcool dans la solution d'électrolyte alors que d'autres prétendent l'utiliser sans problème. Personnellement, nous n'utilisons jamais d'alcool comme solution antigel de l'électrolyte.
Le Methanol, aussi connu sous les appellations d'alcool méthylique ou alcool de bois, est le type d’alcool qui offre le meilleur antigel en % par volume. En plus, le méthanol produit lui aussi de l’hydrogène.
20% methanol par volume offre une protection jusqu’à -17 °C
30% methanol par volume offre une protection jusqu’à -20 °C
L'alcool à friction est un liquide préparé et utilisé principalement pour une application topique. Il est préparé à partir d'une solution d'alcool dénaturé spéciale et contient de 97,5 à 100% en volume de pur d'éthanol concentré (alcool éthylique) ou d'alcool isopropylique (isopropanol).
Une fois le risque de gel passé, changer l’électrolyte parce que l’alcool est un volatile
En hivers, l’utilisation de l’alcool offre l’avantage d’agent nettoyant. Il permet de déloger la fine couche de catalyse qui se forme sur les plaques du générateur lors de la formation du gaz. Cela vous évite donc d’avoir une cellule qui ne produit plus et qu’on dit qu’elle est « catalysée»
Préparation de la solution
Utilisez TOUJOURS de l'eau distillée à la vapeur pour la préparation de votre électrolyse
Utilisez un récipient en acier inoxydable pour mélanger votre électrolyte(le pyrex ou en verre résistant à la chaleur). Mixer lentement de sorte que vous ne créez pas de beaucoup de chaleur. Ne pas respirer les vapeurs. Soyez prudent!
L’électrolyte récupère des trucs de la matière plastique alors ne la conserver jamais dans du plastique sinon il y a des risques de fuite dans le temps et vos résultats ne seront pas aussi bon si elle est conservée dans du plastique. Il existe de grands récipients en acier inoxydable qui sont utilisés dans la fabrication de la bière.
IMPORTANT
Le % de la concentration de l'électrolyte est directement proportionnel à l'ampérage que nécessitera votre générateur. En période estivale, supposons que vous avez ajusté le taux de votre électrolyte à 7% afin que votre générateur requière 5 ampère et qu'il produise 0.4 LPM. Pour la période hivernale, l'augmentation du taux de l'électrolyte à 20% vous permettra d'obtenir un protection contre le gèle jusqu'à une température d'environ -20°C. Malheureusement, l'augmentation du taux d'électrolyte fera monter en flèche la production de gaz HHO et l'ampérage requis pour votre générateur. Vous devrez donc, dans cette situation, vous munir d'un régulateur d'ampérage (PWM ou CCPWM).
Plus le taux de l'électrolyte de votre solution sera élevé, plus fort et plus rapide sera le risque d'attaquer (oxydation) les plaques de votre générateur.
Pour obtenir un gaz HHO de bonne qualité (plus haut taux de proton "ortho" dans les molécules d'hydrogène) , il est préférable que le taux de concentration de l'électrolyte soit au plus bas possible (à son minimum 5-6%) pour avoir un PH le plus bas possible .
Après 1 hres d’opération la température de l’électrolyte ne doit pas excéder 110 °F (45°C) "Lowe is better" sans quoi, vous avez un problème dont vous devrez résoudre. Réservoir à électrolyse trop petit, générateur trop près du moteur,. mauvaise conception du générateur (trop fréquent malheureusement), ...
