Placas sinterizadas de pó de titânio são comumente usadas como eletrodos de cátodo e ânodo em células de eletrólise de água para produção de hidrogênio, para converter energia elétrica em energia química, promover a eletrólise da água e gerar hidrogênio e oxigênio.
O número necessário de placas sinterizadas de pó de titânio depende do projeto da célula de eletrólise e das condições específicas de aplicação. Aqui está um método aproximado de estimativa:
Assumindo uma taxa de produção de hidrogênio de 1 metro cúbico por hora, em condições padrão de temperatura 273,15K e pressão 101,325kPa, a massa de hidrogênio produzida é de aproximadamente 0,08988kg.
Com base na massa molar do hidrogênio, 1 metro cúbico de hidrogênio contém 4,481 moles de hidrogênio.
Para o eletrodo catódico, baseado na reação 2H2O mais 2e- → H2 mais 2OH-, cada molécula de hidrogênio requer 2 elétrons para participar da reação de redução. Portanto, para produzir 1 mol de hidrogênio, são necessários 2*6,02×10^23 elétrons, o que é igual a 1,204×10^24 elétrons.
Assumindo que a tensão de trabalho da célula de eletrólise é de 3 V e a eficiência da eletrólise é de 80%, a carga necessária por hora é:
Q = 1.204×10^24 × 3 V × 3600 s/h / 0.8 = 6.96×10^29 C/h
Em aplicações práticas, a vida útil do eletrodo, a área de superfície do eletrodo e os parâmetros de design da célula de eletrólise precisam ser considerados. Por exemplo, uma célula de eletrólise comum de 300 W normalmente requer vários metros quadrados de placas sinterizadas de pó de titânio como eletrodos de cátodo e ânodo, e o número específico de eletrodos depende do projeto da célula de eletrólise e das condições de operação.
