La respuesta de Greg Saiki a ¿Qué tan práctico es usar CO2 + H2O = H2CO3 y H2CO3 H + HCO3 para producir hidrógeno en Marte? (la única otra respuesta mientras escribo esto) es correcta.
El problema básico es que, si intentas sacar H + del agua, dejas en el agua HCO₃⁻. Las cargas positivas y negativas se atraen entre sí, y debido a eso, el H + simplemente no saldrá. (No se puede alcanzar el agua y tomar un átomo / ion individual). La única forma de sacar ese H + es neutralizarlo. Si tiene un electrodo (es decir, un conductor eléctrico conectado a un cable) sumergido en el agua, puede alimentar electrones al electrodo. Esto le dará al electrodo un potencial eléctrico negativo, que atraerá los iones H + y, cuando lo alcancen, los neutralizará. Los átomos ahora neutros se combinarán rápidamente en moléculas de H₂ y, al no tener una afinidad particular por el agua, burbujearán.
Por supuesto, cuando bombea electrones a cualquier cosa, tiene que bombearlos a una velocidad igual, o rápidamente tiene una fuerte carga eléctrica que evita el bombeo adicional. Eso significa que necesita un segundo electrodo para bombear electrones fuera del agua. Los iones HCO₃ se sentirán atraídos y luego abandonarán sus electrones y se volverán neutros. Entonces, se descompondrán rápidamente en CO₂ y OH. Los pares de OH formarán rápidamente H₂O y O, y los pares de O formarán rápidamente O₂. Entonces, O₂ burbujeará.
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El resultado neto es que estará electrolizando agua, haciendo burbujear gas de hidrógeno de un electrodo y burbujeando gas de oxígeno del otro, lo cual será útil cuando desee quemar el hidrógeno. El proceso requiere una fuente de energía eléctrica para conducir esos electrones de un electrodo a otro, y la energía que consume será mayor de lo que finalmente se obtiene en forma de calor cuando los gases se mezclan y se queman (o detona).
El CO₂ reduce en gran medida la cantidad de energía requerida, en comparación con el uso de agua pura, pero otros solutos son mucho mejores para este propósito, por ejemplo, H₂SO₄, que forma una concentración mucho mayor de iones negativos y H +. Además, el H₂SO₄ es un líquido en condiciones favorables para los humanos y, por lo tanto, no necesita la presurización que requeriría el CO₂.
Aunque la electrólisis consume mucha más energía de la que los productos pueden producir, puede ser útil cuando se requiere específicamente hidrógeno. Un ejemplo sería hacer combustible para cohetes para el viaje de regreso desde Marte.
