一、質量平衡計算

問題：生產50公斤氫氣，需要多少水？同時會生成多少氧氣？

解答思路：

水電解的基本反應為：

2H?O（液態） → 2H?（氣態） + O?（氣態）

即：每2摩爾水分解生成2摩爾氫氣和1摩爾氧氣。

1. 基礎數據

- 水的摩爾質量：18 克/摩爾

- 氫氣的摩爾質量：2 克/摩爾

- 氧氣的摩爾質量：32 克/摩爾

2. 計算過程

① 生產1公斤氫氣所需水量：

- 1公斤氫氣 = 1000克 ÷ 2克/摩爾 = 500摩爾H?

- 根據反應式，每生成1摩爾氫氣需1摩爾水

→ 需水：500摩爾 × 18克/摩爾 = 9000克 = 9公斤水

② 同時生成的氧氣量：

- 每2摩爾水生成1摩爾氧氣

→ 500摩爾水生成 250摩爾O?

→ 氧氣質量：250 × 32克 = 8000克 = 8公斤氧氣

3. 結論

-每生產1公斤氫氣，需要9公斤水，并產生8公斤氧氣。

→ 因此，生產50公斤氫氣需消耗450公斤水，生成400公斤氧氣。

二、能量需求計算

問題：在70%效率下，生產1000公斤氫氣需要多少電能？

1. 基礎信息

- 理論能耗：39.4 千瓦時/公斤氫氣

- 電解槽效率：70%（即實際能耗 = 理論能耗 ÷ 0.7）

2. 計算過程

① 總理論能耗：

39.4 千瓦時/公斤 × 1000 公斤 = 39,400 千瓦時

② 實際能耗（效率70%）：

39,400 ÷ 0.7 = 56,285.7 千瓦時

3. 結論

在70%效率下，生產1000公斤氫氣約需消耗 56,286 千瓦時電能。