Содержание
- ННО электролиз воды
- Московские ученые разработали щелочной электролизер воды для производства водорода
- Электролиз ( огонь из воды )
- Самый простой способ получения водорода в больших количествах для двигателя на воде
- ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ ⚡ электролиз воды
- �� ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ. ЛУЧШИЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА.
3,5 куба, 3500 л.
В 1 литре воды:
1234,44 л водорода
604,69 л кислорода
186450 Понятно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула — молекулярной массе вещества. К примеру, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум гр, а грамм-атом атома кислорода — 16 гр. Грамм-молекула воды равна 18 гр. Потому что масса водорода в молекуле воды составляет 2×100/18=11,11%, а масса кислорода — 16×100/18=88,89%, то это соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это значит, что в 1000 граммах воды содержится 111,11 гр водорода и 888,89 гр кислорода.
Один литр водорода весит 0,09 гр., а один литр кислорода — 1,47 гр. Это значит, что из 1-го литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 литра водорода и 888,89/1,47=604,69 литра кислорода. Из этого следует, что один гр воды содержит 1,23 литра водорода.
Издержки электроэнергии на получение 1000 л. водорода на данный момент составляют 4 кВтч, а на один литр — 4 Втч. Так как из 1-го грамма воды можно получить 1,234 литра водорода, то на получение водорода из 1-го грамма воды на данный момент расходуется 1,234×4=4,94 Втч.
Это полностью взято из патента RU2277138.
Но У Мэйера движок 50 л.с. (1.3 л.) на 100 км брал 4.5 литра воды.
В общем определенных данных пока нет! =В патенте верно написано:
Voltage Intensifier Circuit
40,000 volts @ 1 ma = 40 wats of applied electrical power
40 watts + 12 volts battery = 3,3 amp/hr
Напряжение цепи усилителя яркости
40000 вольт при 1 мА = 40 Wats прикладных электронная мощность
40 Вт 12 вольт батареи = 3,3 ампер / час
ННО электролиз воды
Водород является самым всераспространенным частей в природе, но его внедрение в значимой степени затруднено отсутствием действенных технологий расщепления воды. Исследователи Стэнфордского института сделали из железа и никеля водяной сплиттер, который работает от батарейки напряжением всего 1,5 Вольта. Химики выбирали металлы неслучайно: никель-железный оксид является катализатором для электродов, сплиттер позволяет в течение 2-х недель при комнатной температуре отлично расщеплять воду с КПД порядка 82%.
Отметим, что разработанный исследователями во главе с Хонгджи Даем сплиттер стал кандидатурой сделанным ранее устройствам, которые обычно производились из никеля и платины. Сегодняшнее изобретение существенно дешевле и эффективнее, что в перспективе может вывести технологии расщепления воды на кислород и водород
8 класс ВОДОРОД тест
ВНИМАНИЕ!
проставьте числа от 1 до 20 в столбик
около каждого числа проставьте буковку с правильным ответом
Фортуны!
Период, в каком находится водород
а) 3 б) 1 в) 2
Группа, в какой находится водород
а) 3 б) 2 в) 1
Порядковый номер водорода
а) 1 б) 2 в) 3
Число протонов в ядре атома водорода
а) 3 б) 2 в) 1
Число нейтронов в атоме водорода
а) 0 б) 1 в) 2
Число электронов в атоме водорода
а) 1 б) 2 в) 3
Относительная атомная масса водорода
а) 3 б) 2 в) 1
Формула обычного вещества водорода
а) Н3 б) Н 2 в) Н
Относительная молекулярная масса водорода
а) 1 б) 2 в) 3
Молярная масса водорода
а) 2 г/моль б) 2 г в) 2 моль
Агрегатное состояние водорода при обычных критериях
а) жидкость б) жесткое вещество в) газ
В 100 объемах воды при 20о С растворяется объемов водорода
а) 5 б) 3 в) 2
Соединения водорода с металлами именуются
а) гидриды б) металловодороды в) метан
Соединение водорода с хлором именуется
а) гидрид водорода б) хлороводород в) вода
Соединение NH3 именуется
а) гидрид азота б) азотоводород в) аммиак
Соединение водорода с кислородом именуется
а) гидрид кислорода б) кислородоводород в) оксид водорода
Водород в лаборатории получают реакцией
а) Zn + HCl б) CH4 + H2O в) H2O + C
Водород в индустрии получают реакцией
а) Zn + HCl б) CH4 + H2O в) Ca + HCl
При обыденных температурах водород реагирует с металлом
а) Cu б) Hg в) Ca
При обыденных температурах водород реагирует с неметаллом
а) H2 б) F2 в) O2
Так как явление выделения водорода при нагревании угля, кокса либо графита отлично понятно, то во всех высокотемпературных процессах с их ролью обязательно участвует и водород.
Исследование способности получения водорода методом газификации негорючих углеродистых веществ, к примеру графита, является животрепещущим и заносит вклад в развитие водородной энергетики.
сделай всякую.ячейку. залей дист.воду и понемногу из шприца добавляй щелочи в ячейку и смотри на амперметр…
как получишь подходящий ток больше не добавляй щелочи пользуйся.дальше подливай только дистиллированную воду.Размер пластинок выбирают зависимо от конструкции электролизера. Точнее сказать по размерам того куда хочешь его вставить. Еще нужно учесть, что площадь пластинок и расстояние меж ними оказывают влияние на ток. Если питание электролизера импульсное, то необходимо учесть только одно, на действующее напряжение оказывает влияние только скважность. При схожей скважности и амплитуде на частотах от 0,1 Гц до 500 кГц ток электролиза один и тот же. Проще сказать какая частота lh3.googleusercontent.com…%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9.png . За пластины уже говорили. Если электролит кислый, электроды оксид свинца. Если электролит щелочной, то электроды никель или нерж 316 L с его высоким содержанием. На худой конец просто ржа. или Углеродное волокно
Едкий калий, это щелочь. Так, что если его использовать вместо щелочи, то однозначно можно… ;
3,5 куба, 3500 литров
В 1 литре воды:
1234,44 л водорода
604,69 л кислорода
186450 Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула — молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум граммам, а грамм-атом атома кислорода — 16 граммам. Грамм-молекула воды равна 18 граммам. Потому что масса водорода в молекуле воды составляет 2×100/18=11,11%, а масса кислорода — 16×100/18=88,89%, то это соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 граммах воды содержится 111,11 грамм водорода и 888,89 грамм кислорода.
Один литр водорода весит 0,09 гр., а один литр кислорода — 1,47 гр. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 литра водорода и 888,89/1,47=604,69 литра кислорода. Из этого следует, что один грамм воды содержит 1,23 литра водорода.
Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 кВтч, а на один литр — 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1,234 литра водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1,234×4=4,94 Втч.
Это целиком взято из патента RU2277138.
Но У Мэйера движок 50 л.с. (1.3 л.) на 100 км брал 4.5 литра воды.
В общем конкретных данных пока нет! =В патенте четко написано:
Voltage Intensifier Circuit
40,000 volts @ 1 ma = 40 wats of applied electrical power
40 watts + 12 volts battery = 3,3 amp/hr
Напряжение цепи усилителя яркости
40000 вольт при 1 мА = 40 Wats прикладных электрическая мощность
40 Вт 12 вольт батареи = 3,3 ампер / час
Из этого можно прийти к выводу что имеется в виду напряжение 40 кВ а значит и ток вырастит но одно но если нам позволит источник другими словами мы ему сделаем 40 кВ но источник намотаем на ту силу тока что нам нужно . но есть такой называемый холодный ток и напряжения получаемое с плоская бифилярная катушка тесла и он тоже работает
(
Вода это топливо в прямом смысле слова.
В 1 литре воды:
1234,44 л водорода
604,69 л кислорода
Распыление воды в холодный туман.
Такая водно топливная смесь может гореть не только лишь в бензиновом двигателе, да и в любой котельной, также использоваться на топливных электростанциях вместо солярки. Перспективы интересные: представьте себе, что все автономные электрогенераторы, силовые установки судов и мощные двигатели грузовиков, работающие сейчас на топливе могут быть модернизированы для работы на воде. Теоретических препятствий для этого нет. В таком случае, рынок автономных источников энергии ждут большие позитивные изменения.
Есть простой и эффективный способ Фарадея.
Приспособят медный бачок на выхлопной коллектор (надо чтобы бачок на него плотно прилегал по всем вывихах )И очень герметичный (что бы не засосало воду в двигатель и за разгерметизации и очень крепкий, что бы не разорвало от избыточного давления пара и не смяло при разряжении) и залей в бачок воду. Выход от бачка трубкой / трубочкой подвели к впускному коллектору и будет тебе счастье .
Это доказал Фарадея. когда пропускал в раскаленном железом стволе пушки, но одно но железо при вращается ржавчину . (Лавуазье опилок добавил ствол пушки для восстановления железа (Платон, вставил железяку внутрь трубы, для лучшего соприкосновения молекул пара со стенкой внешней или внутренней трубы. ) если попадает смешанную с водой мочевину. в раскаленную трубку с нее выделяется аммиак, а оставшееся СО отбирает кислород у оксида железа . Потом аммиак поступает в цилиндр и там разлагается на водород и азот.
При попадании водяного пара в цилиндр при взрыве / детонации смеси бензиновых / соляровых паров некоторое количество молекул воды расщепляется на кислород и водород, и тут же сгорает, выделяя огромную энергию. Эта энергия позволяет экономить бензин / солярку в довольно значительном количестве . На больших дизельных двигателях экономия доходит до 25-30 % если система грамотно сделана.
Мэйера доказал электролиз воды
( если взять постоянный импульс с частотой 923 гЦ для щелочной вод и для дистиллированной 926 КгЦ две трубки с зазором между ними 1 мм и подать и на плюс наружной трубки плюс, а на другую внутреннею минус, то на минусе будет выделяться водород. а на плюсе кислород).
Таким макаром, аномальные и специфические свойства воды играют ключевую роль в ее многообразном взаимодействии с живой и неживой природой. Все эти необычные особенности свойств воды настолько «удачны» для всего живого, что делает воду незаменимой основой существования жизни на Земле.
Московские ученые разработали щелочной электролизер воды для производства водорода
© minobrnauki.gov.ru
Водород — один из наиболее перспективных экологически чистых и устойчивых энергоносителей в мире. Для его производства широко применяется технология электролиза воды. Однако в нынешних условиях обслуживание импортных установок крайне затруднено в России. В этой связи ученые Национального исследовательского университета «МЭИ» создали собственный прототип щелочного электролизера воды, который позволит отказаться от зарубежных комплектующих.
В условиях глобального потепления и загрязнения среды развитие возобновляемых источников энергии становится все более необходимым в мире. Заметным преимуществом среди ресурсов обладает водород, удельная энергия которого более чем вдвое выше стандартного твердого топлива.
Наиболее высокую чистоту водорода с низкой концентрацией вредных парниковых газов можно получить с помощью щелочного электролиза воды.
Электролиз — это химическая реакция, в какой используется электричество для разложения сложных веществ на сингулярные или другие сложные вещества. Этот метод пригоден к широкому спектру веществ, но в текущее время специальные устройства — электролизеры — в большинстве случаев применяются для расщепления воды с получением водорода.
Научный коллектив НИУ «МЭИ» представил уникальный экспериментальный стенд для отработки технологий производства водорода методом щелочного электролиза. Установка не имеет аналогов в России и может полноценно покрыть запросы по ее применению без использования зарубежных комплектующих.
Отличительная особенность электролизера — максимальное рабочее выходное давление водорода, которое сейчас составляет 150 атмосфер и значительно превышает рабочие давления существующих прототипов, находящиеся на уровне 30-40 атмосфер. Это обеспечивается особой конструкцией электролизного модуля разработки НИУ «МЭИ».
По словам ученых, важнейшая задача сейчас — масштабировать созданную технологию для увеличения производительности по водороду и преодоление сопутствующих технологических барьеров. Это позволит осуществить импортозамещение в области промышленных щелочных электролизных установок, применяемых сейчас в энергетике и промышленности России.
«Результаты работ по данному направлению позволят снизить высокую зависимость от зарубежных технологий: сейчас большая часть эксплуатирующихся в РФ электролизных установок — импортного производства США или стран ЕС и в сложившейся ситуации их обслуживание крайне затруднено», — рассказал об установке директор Института энергоэффективности и водородных технологий НИУ «МЭИ» Иван Щербатов.
Стенд «Высокоэффективный электролизер с системой хранения генерируемых газов для энергоустановок на базе возобновляемых источников с водородным циклом накопления энергии» позволяет проводить широкий круг исследований различных типов. Он представляет собой прототип электролизной установки отечественного производства: ключевые компоненты электролизного модуля, включая электроды и диафрагму, изготовлены в НИУ «МЭИ», технологии их изготовления защищены оформленными правами на результаты интеллектуальной деятельности.
Проект выполнен в рамках стратегического проекта «Водородная энергетика» федеральной программы «Приоритет 2030» — одной из мер государственной поддержки вузов нацпроекта «Наука и университеты». Над задачей работают специалисты кафедры химии и электрохимической энергетики (ХиЭЭ), входящей в состав института энергоэффективности и водородных технологий НИУ «МЭИ».
- В Москве открылась детская онкологическая клиника
- Новые гостиничные комплексы в Москве
- Ростех начал производство оборудования для досмотра багажа
Электролиз ( огонь из воды )
Расчет необходимых энергозатрат на электролиз воды можно вести многими способами. Ограничимся тремя принципиально различными. Во-первых, памятуя о существовании закона сохранения энергии, можно рассчитать энергозатраты на электролиз через данные о теплотворной способности водорода как топлива. Используются результаты, полученные методом калориметрии — сколько энергии выделяется при горении водорода, столько же ее должно быть поглощено при его получении путем электролиза. Во-вторых, расчет энергозатрат можно вести по данным резонансной спектроскопии, поскольку при электролизе разрываются одни связи (с разрушением молекул воды) и замыкаются другие (с образованием молекул газов), а в текущее время энергии каждого вида связи известны. В-третьих, можно произвести расчет, используя законы электролиза Фарадея и некоторые физические константы. Каждый метод имеет свои плюсы и минусы, также погрешности.
Самый простой способ получения водорода в больших количествах для двигателя на воде
Первый способ (по теплотворной способности водорода)
Продуктами сгорания любого углеводородного топлива являются углекислый газ и вода. В термодинамике и теплотехнике различают низшую и высшую удельную (т.е. отнесенную к единице количества) теплотворную способность топлив. Низшая теплотворная способность содержит в себе тепло, полученное при горения топлива и охлаждения продуктов реакции до температуры топлива без учета теплоты конденсации паров воды. Высшая теплотворная способность содержит в себе помимо низшей к тому же теплоту конденсации паров воды в жидкую фазу и охлаждения ее до температуры топлива. Температура топлива принимается равной 15°C. Критерий низшей теплотворной способности используется в теплотехнике, поскольку продукты горения топлив обычно удаляются из теплообменников с заведомо высокой температурой и теплота конденсации паров воды для потребителей недоступна. В нашем же случае необходимо воспользоваться критерием высшей теплотворной способности водорода. Логика очевидна – для электролиза мы берем в составе электролита жидкую воду, следовательно после всего круговорота поглощения и выделения энергии мы к ней же должны и вернуться.
Высшая теплотворная способность водорода составляет 33850 ккал/кг = 33850 ккал/кг * 4,2 Дж/кал = 142,2 Мдж/кг (источник). Один килограмм водорода при н.у. (нормальные условия — давление 101325 Па, температура 273,15К) при плотности 0,0899 г/л (источник) имеет объем 11124 литра. Гремучий газ по объему на 2/3 состоит из водорода и на 1/3 из кислорода. Поскольку горючим компонентом является только водород, то при сгорании гремучего газа выделяется энергия = 2/3 * 142,2 Мдж/кг : 11124 л/кг = 8522 Дж / л = 8522 Вт*сек / л = 8522 Вт * (час / 3600) / л = 2,37 Вт*час / л.
Второй способ (по энергиям связей в молекулах).
Энергия связи в молекуле водорода составляет 432 кДж/моль (источник), в молекуле кислорода — 493 кДж/моль (источник). В молекуле воды есть две равноценных связи O-H. При последовательном их разрыве энергия первой разрываемой из них составит 495 кДж/моль, второй – 435 кДж/моль. В расчетах берут среднее значение 465 кДж/моль (источник).
При электролизе 2 моль воды превращаются в 2 моль водорода и 1 моль кислорода — суммарное уравнение реакции:
В двух молекулах воды разрываются 4 связи О-Н, в образовавшихся продуктах замыкаются две связи Н-Н и одна О-О. Уравнение энергобаланса должно выглядеть следующим образом:
Энергия электролиза – Энергия разрыва связей + Энергия образования связей = 0
Энергия электролиза — 2*465 кДж/моль * 2 моль + (432 кДж/моль * 2 моль + 493 кДж/моль * 1 моль) = 0
Энергия электролиза = 503 кДж.
Эта энергия идет на образование гремучего газа (2 моль водорода и 1 моль кислорода). Один моль любого газа при нормальных условиях занимает обьем 22,4 л (источник). Таким макаром, суммарный объем гремучего газа, полученного из двух молей воды, составит 2 моль * 22,4 л/моль + 1 моль * 22,4 л/моль = 67,2 л.
Энергия получения гремучего газа = 503 кДж/67,2 л = 7,485 кДж/л = 7,485 * 1000 * Вт * сек / л = 7485 * Вт * (час/3600) / л = 2,08 Вт*час/л.
Третий способ (из законов электролиза).
По закону электролиза Фарадея для получения одного грамм-эквивалента любого вещества в электрохимической ячейке необходимо перенести 96485 Кл заряда (источник).
Электрохимический процесс – это всегда совокупность двух (групп) реакций – окисления и восстановления. Заряд при всем этом переносится от одной химической сущности, находящейся на аноде, к другой, пребывающей на катоде. Таким макаром, правильнее будет сказать, что при переносе 96485 Кл заряда получается один грамм-эквивалент вещества на аноде и один грамм-эквивалент вещества на катоде. В случае электролиза воды – это совокупность водорода и кислорода, т.е. гремучий газ.
Масса одного грамм-эквивалента водорода – 1 грамм (1/2 моль), что соответствует объему 11,2 литра (н.у.). Масса одного грамм-эквивалента кислорода – 8 граммов (1/4 моль), что соответствует объему 5,6 литра (н.у.). Следовательно, при прохождении 96485 Кл заряда выделяется 11,2 л + 5,6 л = 16,8 литров гремучего газа, а значит для его получения удельные затраты электричества (заряда) составят 96485 Кл : 16,8 л = 5743 Кл / л.
Теперь необходимо вспомнить, что заряд в электрохимической ячейке переносится сторонними силами (ЭДС источника для электролиза) против градиента электрохимического потенциала. Говоря проще, для переноса заряда в этом случае нужно приложить некоторое электрическое напряжение, минимально необходимая величина которого равна сумме равновесных потенциалов реакций на противоположных электродах. В случае воды минимальная ЭДС составляет 1,23 В (Якименко Л.М. Электролиз воды, стр.38) и не находится в зависимости от рН среды используемого электролита.
Энергозатраты на получение гремучего газа:
1,23 В * 5743 Кл / л = 7064 В*А*сек / л = 7064 Вт*(час / 3600) / л = 1,96 Вт*час/л.
Метод расчета Энергозатраты, Вт*час/л
1. По теплотворной способности водорода 2.37
2. По энергиям связей в молекулах 2.08
3. Из законов электролиза 1.96
В качестве эталона энергозатрат мы предпочитаем минимальную теоретически необходимую для электролиза энергию 1,96 Вт*час/л. Оценка КПД в этом случае – самая худшая из всех возможных, но в случае с проверкой КПД наших установок мы идем на это намеренно.
Попутно с освещением вопроса энергозатрат при электролизе воды необходимо вспомнить о таких понятиях как выход реакции по току и энергетическая эффективность процесса (КПД).
Выход реакции по току.
Выход электрохимической реакции по току представляет собой отношение количества электричества (в кулонах, ампер-часах или любых других внесистемных единицах), потраченного на получение некоторого количества вещества, к теоретически необходимому для этого получения количеству электричества.
Выход по току не может превышать 100%. Причиной снижения этого показателя (в отсутствие прямых утечек тока при коротком замыкании через электролит) может быть прохождение на электроде других электрохимических реакций, не дающих данного целевого продукта. При электролизе воды в электролите всегда есть некоторое количество растворенных кислорода и водорода в молекулярной форме, т.е. в форме незаряженных молекул, не образующих отдельной фазы. Отсутствие заряда и процессы диффузии приводят к тому, что часть выделившегося при электролизе кислорода может восстанавливаться на катоде, а часть полученного водорода – окисляться на аноде. При отсутствии в ячейке разделительной диафрагмы и сравнительно небольшой толщине слоя электролита затраты тока на эти конкурирующие реакции могут составлять от 3 до 5%. Таким макаром, токовый выход бездиафрагменных электролизеров не может превышать 95-97%. Все конструкции электролизеров для получения гидроксигаза на борту авто именно бездиафрагменные и с тонким слоем электролита в ячейках. Кроме того подавляющее большинство из них — проточные, а значит имеющие утечки тока к тому же по конструктивным причинам — вследствие шунтирования по электролиту. Вследствие этого токовые выходы должны быть еще ниже, особенно на малых токах (подробнее).
Миф I. Одноатомный водород.
Многие производители систем для получения гидроксигаза на борту авто уверяют будущих покупателей в том, что в их системах получается именно химически активный одноатомный газ (ННО), состоящий в главном из атомов водорода и кислорода, а не молекул. При всем этом приводятся такие данные о соответствии скорости выработке газа и потребляемого системой тока, которые соответствуют почти 200%- ному токовому выходу. Если поверить в одноатомность этого газа, которая неявно предполагает удваивание объема по сравнению с обычным двухатомным, то данные о производительности по току выглядят будто бы бы убедительно. Попробуем разобраться.
При повышении температуры все большая доля молекул распадается на атомы. Порядок энергии связи в молекулах таков, что даже при температуре в 2023°C степень диссоциации (распада) молекул на атомы составляет для водорода и кислорода 0,081% и 0,03% соответственно, полная диссоциация наблюдается при температуре на короне Солнца – выше 6000°C (источник (водород), источник (кислород)). Таким макаром говорить об одноатомном гидроксигазе при температуре заведомо более низкой невежественно до неприличия. Учитывая это, нужно с необходимостью признать, что если предлагаемые системы и тестировались производителями, то приведенные значения результатам этих тестов не соответствуют и явно завышены.
Миф II. Сверхэффективный электролиз.
Существуют прецеденты, когда производители публикуют данные о производительности своих систем, не ссылаясь на одноатомность получаемого газа, но анализ этих данных также приводит к выводу о токовой сверхэффективности. В качестве объяснения этого феномена, если об этом и возникает разговор, предлагается невыполнение законов электролиза Фарадея, а именно в системах, разработанных для так называемого резонансного электролиза в объеме электролита или даже просто чистой воды. Несмотря на обилие в Интернете материалов, посвященных данным технологиям, в том числе и патентов на изобретения, нигде не описана достаточно внятная и научно обоснованная теория вопроса и не проведено результатов сколько-нибудь серьезной экспериментальной экспертизы. Таким макаром, приведенные данные о производительности систем также кажутся подозрительными.
Производительность системы по гидроксигазу.
Какова же должна быть зависимость между величиной тока, подаваемого в электролизер, и его производительностью по гремучему газу в идеале?
Вспомним из предыдущего изложения, что для получения при нормальных условиях одного литра газа в одной электрохимической ячейке через нее необходимо пропустить 5743 Кл электричества. Какая сила тока должна быть подана на ячейку, чтобы это количество заряда прошло через нее за одну минуту?
5743 Кл = 5743 А*сек = 5743 А*(мин/60) = 95,72 А*мин.
Т.е. для производительности одной ячейки по газу в один литр за минуту необходима сила тока 95,72 А. Это достаточно большая величина. Уменьшить ее можно, набирая ячейки в секцию с последовательным электрическим подключением. Тогда во сколько раз увеличено количество ячеек, во столько же раз можно уменьшить ток для получения такого же объема газа за минуту.
При последовательном соединении проводников суммарное падение напряжения в цепи равно сумме падений на элементах. В реальных условиях падение напряжения на одной ячейке составляет нескольким более 2 вольт. Целесообразно собирать системы в среднем из 6 (коммерческие варианты от 5 до 7) или 12 (10-14) ячеек — при бортовом напряжении автомобилей 12(14) или 24(28) вольт.
Предположим, мы имеем идеальный по токовому выходу электролизер, имеющий 6 последовательно соединенных ячеек. Для получения производительности этого электролизера по газу в один литр за минуту он должен потреблять ток 95,72/6 = 15,95 ампер. Если учитывать, что при электролизе в предлагаемых системах получаемый газ имеет как минимум комнатную температуру, то получается до боли просто запоминаемое соотношение:
6 ячеек — потребление тока 15 ампер — выход газа 1 литр за минуту.
Если используется идеальный по токовому выходу электролизер с 12 ячейками, то производительность по газу при том же токе удваивается:
12 ячеек — потребление тока 15 ампер — выход газа 2 литра за минуту.
Энергетическая эффективность процесса электролиза (КПД электролизера).
Как было отмечено выше, минимальное напряжение, при котором процесс электролиза воды может происходить в одной электролизной ячейке, составляет 1,23 вольта – это так называемый равновесный потенциал обратимой реакции. В реальных условиях для электрохимического получения достаточных количеств продуктов необходима существенно большая разность потенциалов, связанная с явлениями поляризации электродов (перенапряжение). Но мы не будем вникать в тонкости электрохимической кинетики.
КПД электролизера численно равен отношению минимально необходимой для получения единицы массы вещества электрической энергии к практически затрачиваемой, выраженному в процентах.
Приложение разности потенциалов (напряжения) к электродам позволяет перенести некоторый заряд, поддерживая некоторую силу тока через ячейку в течение некоторого промежутка времени. Очевидно, чем меньшее напряжение будет приложено и чем больший токовый выход будет иметь место при всех прочих равных условиях, тем больше будет и энергетическая эффективность процесса. Таким макаром, максимальный КПД может быть получен при напряжении на ячейке, равном равновесному потенциалу (1,23В), при 100%- ном токовом выходе.
Основываясь на предыдущем изложении, получаем формулу:
U — среднее напряжение на электролизере [В], I — ток через электролизер [А], t — время [сек], в течение которого производится объем газа V[л], 7060 Дж/л — минимальная энергия для производства одного литра газа при нормальных условиях.
Поскольку в реальных условиях одна и та же масса газа будет иметь разный объем зависимо от его температуры и атмосферного давления, необходимо делать соответствующую поправку (источник)
В следующем выражении учтены температура газа и атмосферное давление:
Когда нами проводились эксперименты с целью отработки конструкции электролизной системы, было сделано несколько опытов для проверки правильности расчетов ее КПД. Для этого в лабораторных условиях электролизер какой-либо очередной конструкции, соединенный с ним резервуар электролита (термостатирующий контур не подключен), также газоотводящий шланг и барботер с водой для промывки газа термоизолировались пенопластом или вспененным полиэтиленом, после этого через электролизер подавали постоянный ток 25-35 ампер (стабилизация по току) в течение продолжительного времени – 30-50 минут. Поскольку КПД электролизера заведомо был ниже 100%, часть мощности тратилась на нагревание. Были известны –время эксперимента (электронный секундомер), исходная и конечная температура электролита и всех частей установки, включая технологические жидкости (прямое измерение), также их масса (прямое измерение) и теплоемкости (справочные данные по использованным материалам), кроме того, в течение эксперимента через короткие интервалы времени регулярно измерялись рабочее напряжение (мультиметр) и стабилизированный ток (амперметр с шунтом 50А, 75 мВ). Производительность по газу определялась при помощи газовых часов. Атмосферное давление определялось бытовым барометром. После очередного эксперимента по данным о темпе газовыделения, токе и усредненном по времени напряжении делался расчет КПД (метод законов электролиза). Параллельно производился и расчет калориметрическим способом – по темпу тепловыделения. Последний метод всегда давал завышенное значение КПД системы по сравнению с первым, очевидно, вследствие неучтенных теплопотерь. Однако, расхождение результатов расчетов не превышало 10-12%.
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ ⚡ электролиз воды
�� ЭЛЕКТРОЛИЗ ВОДЫ. ЛУЧШИЕ ЭЛЕКТРОДЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА.
Похожие статьи
-
Энергоаккумулятор для системы отопления
Хоть какой вид котла работает ступенчатым способом . При достижении подходящего нагрева он отключается, а при остывании теплоносителя опять врубается. В…