TÉRSZOBRÁSZAT Energiakonverterek Blogja
István készített egy lemezes elektrolizáló készüléket, de annyiban tovább ment, hogy nem csak 5 lemezt használt, hanem jóval többet, s az alkalmazott áramok is már 50-100 A-es nagyságrendeket értek el.
Az elektrolizáló és az elektronika
Elsőként a négyszögjelek előállítására használt elektronikát láthatod.
1. ábra. A vezérlő elektronika
2. ábra. A megépített elektronika és a hűtőbordák
Az elektronikánál használt alkatrészek adatlapjait itt nézheted meg:
Az elektródák saválló lemezből készültek, méretük 14 cm * 17 cm. Ezekből a lemezekből 30 db-ot összerakva kapunk egy cellát. 4 db ilyen 30 lemezből álló cellát tartalmaz István elektrolizálója.
3. ábra. Egy elektródalemez
4. ábra. 30 db lemezt összerakva kapunk egy elektrolizáló cellát
Mint István elmondta, az első elektrolizáló készüléke felrobbant, mivel valószínűleg két elektródalemez összeért. Az 5. és 6. ábrákon már a második elektrolizálót láthatod. A kísérletekhez használt elektrolizáló készülék a következőképpen nézett ki.
5. ábra. Az elektrolizáló készülék oldalnézetben
6. ábra. Az elektrolizáló készülék felülnézetben
Ha az elektrolizáló készülék fedelét levesszük, a cellák felülről a következőképpen néznek ki.
7. ábra. A cellák felülnézetben
A következő képen a gázfejlődést láthatod. Ebben az esetben egy cellasor (lásd a kép baloldalán) direkt ki volt kapcsolva.
8. ábra. A gázfejlődés
A mérések elvégzéséhez István a következő műszereket használta:
9. ábra. Az akkumulátortöltő, oszcilloszkóp és analóg feszültségmérő
10. ábra. Az áramméréshez használt műszerek
Mivel István valóban nagy áramokkal dolgozott, ezért a közönséges árammérő műszerek méréshatárát ki kellett terjesztenie. Sönt ellenállásként egy 3 mm átmérőjű kór hegesztőpálcát darabolt fel és azokat kötötte párhuzamosan. Erről itt olvashatsz.
 |
 |
11. ábra. A sönt ellenállás szerepét hegesztőpálca darabok töltötték be
A fejlődő gázok mérésére István a Naudin féle módszert használta.
12. ábra. Fejlődő gázok mérése
Az idő mobiltelefonban lévő stopperral lett mérve.
13. ábra. A "stopper"
Mérések
István a legjobb hatásfok érdekében különböző módokon kapcsolta össze az elektródákat.
Az itt következő táblázatokban 500 ml gáz fejlődési idejét és a hozzá szükséges áramokat, valamint a hatásfokokat láthatod. Az elektrolit vezetőképességét István Trisó-val változtatta. A Trisót kiskanállal adagolta. Az elektrolit 10 liter vizet és adott mennyiségű Trisót tartalmazott. A pontos koncentrációt az adott kísérletnél adjuk meg.
14. ábra. A Trisó és az adagoláshoz használt kiskanál
Az árammérés pontosságának növelése érdekében az impulzusok kitöltési tényezője 50 %-os volt. Ahol ez eltért, ott külön jelezzük.
1. Kísérlet
A kísérlet célja az ideális cellakombináció megtalálása. Itt István nem a fentebb említett 30 db-os cellákkal dolgozott még, hanem különböző egyéb kombinációkkal.
A kombináció oszlopban az első szám a párhuzamosan kapcsolt lemezsorokat jelenti, a második pedig egy-egy sort alkotó lemezek számát.
|
Kombin.
|
Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
2*10 db
|
35,0 A
|
0:37 perc
|
810,8 ml/perc
|
23,66 ml/perc/amper
|
35,4 %
|
|
1*30 db
|
17,0 A
|
0:34 perc
|
882,4 ml/perc
|
51,90 ml/perc/amper
|
77,6 %
|
|
5*4 db
|
22,0 A
|
1:10 perc
|
428,6 ml/perc
|
19,48 ml/perc/amper
|
29,1 %
|
|
10*4 db
|
11,0 A
|
1:12 perc
|
416,6 ml/perc
|
37,88 ml/perc/amper
|
56,6 %
|
|
3*8 db
|
50,0 A
|
0:19 perc
|
1679 ml/perc
|
31,58 ml/perc/amper
|
47,2 %
|
|
4*8 db
|
28,7 A
|
0:44 perc
|
681,8 ml/perc
|
23,76 ml/perc/amper
|
35,5 %
|
1. táblázat
Kiértékelés:
- A sorbakapcsolt cellák számának növelésével növekszik az elektrolízis hatásfoka.
- Ugyanannyi lemezből álló sorokból többet kötve párhuzamosan a hatásfok szintén növekszik.
2. Kísérlet
A kísérlet célja annak meghatározása, hogy a párhuzamosan összekapcsolt cellák számának növelése milyen hatással van az elektrolízis hatásfokára. Egy-egy cella 30 db lemezből állt.
| Cella | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
1 db
|
17,0 A
|
0:34 perc
|
882,4 ml/perc
|
51,90 ml/perc/amper
|
77,6 %
|
|
3 db
|
16,0 A
|
0:53 perc
|
566,1 ml/perc
|
35,38 ml/perc/amper
|
52,9 %
|
|
5 db
|
32,0 A
|
0:24 perc
|
1250 ml/perc
|
39,06 ml/perc/amper
|
58,4 %
|
2. táblázat
Kiértékelés:
- A legjobb hatásfokot 1 db 30 lemezes cellasor esetén kapunk.
3. Kísérlet
A kísérlet célja megállapítani a frekvenciák és a kitöltési tényező hatásait az elektrolízis hatásfokára. Mivel István nem rendelkezett frekvenciamérővel, ezért az oszcilloszkópján olvasta le a periódusidőt, a táblázatban azonban már a kiszámolt frekvencia értékei láthatóak.
5 cella párhuzamosan van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%.
| Frekv. | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
| 125 kHz |
22,0 A
|
0:37 perc
|
810,8 ml/perc
|
36,85 ml/perc/amper
|
55,1 %
|
| 100 kHz |
22,0 A
|
0:43 perc
|
697,7 ml/perc
|
31,71 ml/perc/amper
|
47,4 %
|
| 125 kHz |
10,0 A
|
2:15 perc
|
222,2 ml/perc
|
22,22 ml/perc/amper
|
33,2 %
|
3a. táblázat
5 cella párhuzamosan van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 90%.
| Frekv. | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
| 125 kHz |
15,0 A
|
1:25 perc
|
352,9 ml/perc
|
23,53 ml/perc/amper
|
35,2 %
|
| 125 Hz |
13,0 A
|
2:03 perc
|
243,9 ml/perc
|
18,76 ml/perc/amper
|
28,0 %
|
| 143 Hz |
12,1 A
|
2:02 perc
|
245,9 ml/perc
|
20,32 ml/perc/amper
|
30,4 %
|
3b. táblázat
Kiértékelés:
- A hatásfok a frekvencia növekedésével nőtt.
- Az impulzus szélességének csökkenése növeli a hatásfokot.
Mind a két eredmény megegyezik azzal, amit Mi is kaptunk a kísérleteink során.
4. Kísérlet
A kísérlet célja megállapítani a polaritás hatásait az elektrolízis hatásfokára.
4 db 8 lemezből álló sor van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%.
| Polar. | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
+ –
|
27,0 A
|
0:48 perc
|
625,0 ml/perc
|
23,15 ml/perc/amper
|
34,6 %
|
|
– +
|
31,3 A
|
0:43 perc
|
697,7 ml/perc
|
22,23 ml/perc/amper
|
33,2 %
|
4. táblázat
Kiértékelés:
- A hatásfokra hatással van a polaritás.
5. Kísérlet
A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektrolit Trisó tartalmának (és ezáltal a vezetőképességnek) növelése milyen hatással van az elektrolízis hatásfokára.
3 db 8 lemezből álló sor van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%. Az elektrolit 10 liter vizet és a táblázat egyes sorainál meghatározott mennyiségű Trisót tartalmaz.
| Trisó | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
4 kanál
|
23,0 A
|
0:42 perc
|
714,3 ml/perc
|
31,06 ml/perc/amper
|
46,4 %
|
|
5 kanál
|
25,3 A
|
0:37 perc
|
810,8 ml/perc
|
32,05 ml/perc/amper
|
47,9 %
|
|
6 kanál
|
27,9 A
|
0:34 perc
|
882,4 ml/perc
|
31,63 ml/perc/amper
|
47,3 %
|
|
7 kanál
|
33,5 A
|
0:28 perc
|
1071 ml/perc
|
31,98 ml/perc/amper
|
47,8 %
|
|
8 kanál
|
33,6 A
|
0:28 perc
|
1071 ml/perc
|
31,88 ml/perc/amper
|
47,7 %
|
|
9 kanál
|
33,6 A
|
0:28 perc
|
1071 ml/perc
|
31,88 ml/perc/amper
|
47,7 %
|
|
10 kanál
|
34,7 A
|
0:27 perc
|
1111 ml/perc
|
32,02 ml/perc/amper
|
47,9 %
|
|
11 kanál
|
31,0 A
|
0:31 perc
|
967,7 ml/perc
|
31,21 ml/perc/amper
|
46,7 %
|
|
13 kanál
|
81,0 A
|
0:13 perc
|
2307 ml/perc
|
28,49 ml/perc/amper
|
42,6 %
|
|
15 kanál
|
84,0 A
|
0:12 perc
|
2500 ml/perc
|
29,76 ml/perc/amper
|
44,5 %
|
|
18 kanál
|
83,0 A
|
0:12 perc
|
2500 ml/perc
|
30,12 ml/perc/amper
|
45,0 %
|
|
18 kanál
|
88,0 A
|
0:11 perc
|
2727 ml/perc
|
30,99 ml/perc/amper
|
46,3 %
|
|
18 kanál
|
128,0 A
|
0:08 perc
|
3750 ml/perc
|
29,29 ml/perc/amper
|
43,8 %
|
5. táblázat
Megjegyzés: Az 5. táblázat utolsó három sorában ugyanakkora volt a Trisó koncentráció, de az áramok különböztek. Ennek oka az volt, hogy István az első mérés után elkezdte tölteni az akkumulátort, majd egy idő múlva ismét kimérte a gázfejlődést. Ezt követően jóval több ideig töltötte az akkumulátort, s utána elvégezte a harmadik mérést is.
Kiértékelés:
- Az elektrolit vezetőképességének növelése nagyon kis mértékben van hatással az elektrolízis hatásfokára.
6. Kísérlet
A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek közötti távolság csökkentése hogyan hat az elektrolízis hatásfokára.
1 db 10 lemezből álló sor van összekötve, az áram egyenáram. Az 1 mm-es lemeztávolságnál 5 liter vízhez 21 kanál, míg a 0,5 mm-es lemeztávolságnál 18 kanál Trisó lett adva.
| Távols. | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
1 mm
|
26,2 A
|
0:38 perc
|
789,5 ml/perc
|
30,13 ml/perc/amper
|
45,0 %
|
|
0,5 mm
|
26,8 A
|
0:38 perc
|
789,5 ml/perc
|
29,46 ml/perc/amper
|
44,0 %
|
4. táblázat
Kiértékelés:
- A hatásfok nem változott jelentősen az elektródák közötti távolság csökkentésével, de mivel könnyebb 1 mm-es távolságot kialakítani, mint 0,5 mm, ezért inkább ezt használjuk.
7. Kísérlet
A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek alá helyezett állandó mágnes hogyan hat az elektrolízis hatásfokára.
1 db 10 lemezből álló sor van összekötve, az áram egyenáram. A lemeztávolság 1 mm. 5 liter vízhez 21 kanál Trisó lett adva. A polaritás az elektromos áram polaritását jelenti.
| Polar. | Áram | 500 ml |
Gáz/perc
|
Egységnyi gáz | Hatásfok |
|
+ –
|
28,3 A
|
0:36 perc
|
833,3 ml/perc
|
29,45 ml/perc/amper
|
44,0 %
|
|
– + |
32,8 A
|
0:34 perc
|
882,3 ml/perc
|
26,90 ml/perc/amper
|
40,2 %
|
4. táblázat
Kiértékelés:
- A mágnes ebben az elrendezésben nem gyakorolt hatást az elektrolízisre, viszont a polaritás megváltozása igen, mint ezt már láttuk a 4.kísérletnél is.
Összegzés
Mint a kísérletekből láthatjuk, a sorba kapcsolt elektródalemezek számának növelésével, a megfelelő polaritással, a frekvencia növelésével és az impulzusok kitöltési tényezőjének csökkentésével tudjuk növelni a hatásfokot.