КПД устройства для электролиза воды

При электролизе воды происходит поляризация электродов, в результате чего ячейка устройства становится гальваническим элементом. Работа действующих в этом элементе сторонних сил расходуется при электролизе на образование водорода, при сгорании которого выделяется теплота в количестве, равном данной работе. Это позволяет найти ЭДС такого элемента. В соответствии с законом электролиза Фарадея, для получения \(m\) граммов водорода через ячейку должен протечь заряд \[q = \dfrac{mZeN_A}{A} = \dfrac{mZF}{A}.\] Здесь \(A = 1\) г/моль — атомная масса водорода, \(e = 1{,}6\cdot10^{-19}\) Кл — модуль заряда электрона, \(N_A = 6{,}02\cdot10^{23}\) моль\(^{-1}\) — число Авогадро, \(Z = 1\) — валентность, \(F = eN_A = 9{,}65\cdot10^4\) Кл/моль — постоянная Фарадея. Поскольку при этом, как уже говорилось, сторонними силами должна быть совершена работа \(A_{\text{стор}}\), равная \(Q\), то ЭДС равна \[\mathcal{E} = \dfrac{A_{\text{стор}}}{q} = \dfrac{Q}{q} = \dfrac{QA}{mZF}.\] Полезным эффектом при работе рассматриваемого устройства для электролиза является выделение тепла \(Q = A_{\text{стор}} = q\mathcal{E}\), а затратами — работа источника \(A_{\text{затр}} = qU\). Поэтому КПД ячейки (он равен КПД соответствующего гальванического элемента) и всего устройства для электролиза воды: \[\eta = \dfrac{Q}{A_{\text{затр}}} = \dfrac{q\mathcal{E}}{qU} = \dfrac{QA}{mZFU} \approx 0{,}75,\quad\text{то есть}\quad\eta \approx 75\%.\]