물 전기분해를 통한 수소풍선 날리기

물을 전기분해하는 방법으로 수소를 모은 후, 비닐 봉지에 넣어서 하늘로 날려보내는 실험을 해 보았다. 

보통 학교에서 물의 전기분해 실험을 배울 때에는 수상치환 이라는 방법을 통해서 수소를 모으게 된다. 하지만 수상치환으로 모아진 수소를 풍선이나 비닐봉투에 담기는 쉽지 않다. 

그래서 플라스틱 밀폐용기를 이용해서 전기분해 장치를 만들어 보았다. 

위의 사진은 스테인레스 스틸을 전극으로 이용한 전기분해장치이다. (+) 극과 (-) 극의 구별은 없고, 외부에서 전원을 연결하는 방향에 따라서 발생하는 기체가 다르게 된다. 

생수병을 이용해서 (+) 극에서 나오는 산소와 (-) 극에서 나오는 수소를 따로 모을 수 있도록 만들었다. 

물의 전기분해를 하기 위해서는 수산화나트륨이나 황산나트륨 등의 전해질을 이용해야 한다. 수산화나트륨이 비교적 구하기 쉬우므로 수산화나트륨을 이용하기로 했다. 

전기분해 장치에 일반 수돗물을 담은 다음, 수산화나트륨을 적당량 녹였다. 

소금을 전해질로 사용하는 경우, (+) 극에서 유독한 염소 가스가 발생한다. 

12V 의 전원을 가하니, 왼쪽의 (-) 극에서는 수소, 오른쪽의 (+) 극에서는 산소가 발생한다. 산소가 발생하는 전극은 색깔이 약간 거무스름하게 변하는 것을 볼 수 있었다. 

전류는 약 2.8A 가 흐르고 있는 상태였다. 전류가 흐르면서 전해액의 온도가 올라가니 전류의 값이 약간 상승하는 것을 볼 수 있었다. 

위의 사진은 약 1시간이 지난 후의 모습이다. 왼쪽에 있는 비닐봉투에는 수소가 모이고 있고, 오른쪽에 있는 비닐봉투에는 산소가 모이고 있다. 비율은 거의 2:1 정도이다. 

약 3시간이 지나니, 수소측 비닐봉투는 수소가 가득 찼다. 수소가 모인 비닐봉투를 전기분해장치에서 떼어낸 후, 그냥 놔두면 부력에 의해서 상승하는 것을 볼 수 있다.

오른쪽에 있는 산소측 비닐봉투를 꺼내서 마셔봤더니, 공기를 마셨을 때와 큰 차이를 느끼지는 못했다. 

수소를 모아둔 비닐봉투에 메세지를 매달아서 날려 보았더니 순식간에 비닐봉투가 하늘로 사라지는 것을 볼 수 있었다. 

헬륨풍선 등을 이용해도 되지만, 집에서 직접 실험을 통해 수소를 만들어서 메세지를 날려보낸다면 색다른 경험이 될 것 같다. 

http://youtu.be/gZJEDe_HUcw

위의 동영상은 여기서 소개한 실험과정이 나온 동영상이다. 

비교적 저렴한 재료로 만들 수 있는 장치이고, 수소와 산소를 따로 모으므로 폭발위험이 적은 방식이라고 할 수 있다.