2019 november 13 - szerda

2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

A vízbontó felépítését oldalnézetből a következő ábra mutatja:

vizszint_erzekelo_doboz 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

1. ábra. Az elektrolizáló doboz felépítése oldalnézetben

A vízbontó a következő főbb részekből áll:

  • akril dobozból és UHMW-PE-ből készült lemeztartókból
  • 316L saválló lemezekből és elektromos csatlakozásukból
  • vízbevezető csőből
  • gázelvezető csőből
  • nyomás- és hőmérsékletmérőből

Doboz

A doboz anyaga akrilból lehet. A doboz két oldallapból, két véglapból, egy aljból és egy fedőből áll. A lapok vastagsága 18-25 mm legyen, hogy az erős hatásoknak is ellent tudjon állni.

doboz_old_elol_nezet 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

2. ábra. A doboz oldalnézeti és keresztmetszeti képe

Az akril lemezek összeragasztásához speciális ragasztót használjunk, mely “összehegeszti” a ragasztott felületeket, így a lemezek egy folyamatos darabbá hegednek össze. A ragasztót a lemezek vásárlásakor kell kérni. A ragasztást a doboz két oldalával és az aljával kezdjük. Eközben tegyünk közéjük 2-3 lemezt, hogy a távolságok mindenhol helyesek legyenek, majd a két véglapot ragasszuk a helyére. Az összeragasztott lapok érintkezéseit Sikaflex 291-el tömítsük.

A doboz széleit szögvasakkal fogassuk össze, hogy a nagyobb nyomást és a súlyt is jól elviselje. Ha tartó füleket is kiképzünk, azok legyenek robosztusak, mivel a doboz a lemezekkel és az elektrolit oldattal nagyon nehézzé válik.

A lemezek tartására vájatokat kell marni a doboz oldalaiba és aljába. Az akril dobozba nem tanácsos vájatokat marni, mert egyrészt a marógép felmelegíti az anyagot, amitől az elkenődik, másrészt pedig üzem közben a lemezek felmelegednek és kitágulnak, ami szétroppanthatja a dobozt, ha csak nem hagyunk helyet a tágulásnak.

A legjobb külön lemezbe marni a vájatokat, amit a doboz oldalaira és az aljára ragasztunk. Ennek az anyaga Ultra High Molecular Weight Poly Ethylene (UHMW-PE), azaz ultra nagy molekulatömegű polietilén. Ebből az anyagból készülnek a konyhában használatos vágódeszkák is. Ez az anyag jól bírja a megmunkálás hőterhelését és a lemez tágulását is jobban tolerálja. Ráadásul olcsóbb, mint az akril.

A vájatok kiképzését nagyon precíz marógéppel kell végezni, hiszen a vájatok nem csak a lemezeket tartják, hanem biztosítják az egyes cellák közötti vízhatlan, elektromos szigetelést is. A vájatok a lemez szélességénél 0,07 mm-rel keskenyebbek legyenek, hogy a lemezeket be lehessen tolni, de az elektrolit ne tudjon az egyik cellából a másikba átszivárogni. A vájatok mélysége 3 mm.

vajatok_UHMW_PE 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

3. ábra.

Ha úgy gondolod, hogy a dobozt inkább megrendelnéd, akkor azt itt kutathatod fel. A doboz ára 1700 dollár!!

Felig_kesz_doboz 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

4. ábra. A félig kész doboz

Lemezek

A vízbontó 101 db rozsdamentes acélból készült lemezt tartalmaz. A lemez legjobb anyaga a 317L, de ez nagyon drága. A 316L (magyar szabvány: KO38) kétszer, a 304L (KO33) pedig 20-szor annyi időt igényel a kondicionáláshoz, mint amennyi a 317L esetén szükséges. Erről bővebben a következő oldalon lesz szó.

Az L betű alacsony (low), azaz kisebb, mint 0,03 %-os széntartalmat és kisebb, mint 0,75 %-os szilíciumtartalmat jelent. Ezáltal egyrészt nincs szénkiválás a kémiai reakciók során, másrészt pedig a hegesztés után is különösen jó marad a korrózióvédelme a lemeznek.

A lemezek anyaga a kondicionálási időn kívül a vízbontó hatásfokára is hatással van. Ezt mutatja a következő táblázat:

Elektrolízis módja
304
316L
DC
198 %
238 %
Impulzusos
792-990 %
952-1190 %

1. táblázat. A saválló lemez anyaga és az elektrolízis hatásfoka közötti összefüggések

  • A lemezek mérete: 150 mm * 150 mm
  • A lemezek vastagsága: 1,5 mm
  • A lemezek közötti távolság: 3 mm
  • A lemezek összes felülete: 101 * 0,15 * 0,15 = 2,2725 m2

Ezekből következik, hogy a cellák összes szélessége (100*3) + (101*1,5) = 451,5 mm, magassága és szélessége pedig 150-150 mm.

A lemezeknek teljesen sík lapoknak kell lenniük, ennek tűrése ±0,025 mm a vágás után. Ez nagyon fontos követelmény!!

A vágást csak lézervágóval végeztessük, mert ez nagyon pontos és nem hajlítja a lemezt. A lángvágó hőtorzulásokat okozna, ami káros. A lemezek sarkait kerekítsük le 1-2 mm-nyire, így a lemezek behelyezésekor nem sértjük meg a vájatokat.

Elektromos csatlakoztatás

Ahhoz, hogy az elektromos csatlakozást megvalósíthassuk, a két szélső lemezt egy-egy saválló füllel kell ellátni, amit a lemezek külső oldalának alsó felére hegesztünk.

Fontos, hogy a hegesztés egyenletes legyen, hogy így az elektromos csatlakozásnál ne lépjen fel ellenállás, ami veszteséget okozhatna.

elektroda_csatlakozas 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

5. ábra.

A lemezekre hegesztett saválló szalag végén egy furat van, amin keresztül a csatlakozó a doboz külső felére jut. A csatlakozó csavar 6-os rozsdamentes acélból legyen. Gondoskodni kell a megfelelő tömítésről is a doboz és az elektromos csatlakozó találkozásánál. A kiváló tömítés nagyon fontos!

Gázkivezetés

A termelődő gázt egy 1″-os (25 mm-es) csövön vezetjük el. A keresztmetszete ekkor 252 * 3,14 / 4 = 490 mm2. (Utána néztem, hogy ez max. 185 l/perc gázmennyiséget tud átengedni, ami itt tökéletesen megfelel.)

A gázcső ne PVC-ből készüljön, hanem UHMW-PE-ből esztergáltassuk. Bob írta az egyik fórumon, hogy a PVC a kémiai ráhatás és az esetenként magasabb hőmérsékletek miatt egy idő után rideggé, törékennyé válik, ezért ezt nem javasolja.

A gázcső felső felére lyukakat kell fúrni. A lyukak összes felülete egyezzen meg a cső keresztmetszetével, hogy az összes keletkező gázok bejuthasson a gázelvezető csőbe.

gaz_ki 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

6. ábra. Gázkivezető cső

Gondoskodni kell a megfelelő tömítésről is a doboz és a cső találkozásánál. A kiváló tömítés nagyon fontos!

Gazcso_fenykep 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

7. ábra. Gázkivezető cső a tömítésekkel

Vízbevezetés

Időről időre pótolni kell a vízbontóban a desztillált vizet.

(Tudjuk, hogy 1 g vízből 1,234 liter hidrogén és 0,604 liter oxigén gáz keletkezik. Ez összesen 1,838 liter gáz. Ezek szerint 100 liter/perc gáztermelés esetén 100 * 1 / 1,838 = 54,4 gramm víz fogy a vízbontóból. Órára átszámítva 60 * 54,4 = 3264 ml = 3,3 liter / óra a vízfogyás.)

Fontos kritérium, hogy az összes cellába ugyanannyi víz jusson, mert csak ekkor lesz egyenlő a vízszint mindenhol. Ehhez egy külső és egy belső csőre van szükségünk.

viz_folyas 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

8. ábra. Egyenletesen kell folynia a víznek a cső teljes hosszában

A belső csövön furatok és kerületi irányba befűrészelt rések találhatók. A vízbemenetnél a rések kisebbek, majd az egyre távolabbi cellák fölé érve kiszélesednek.

viz_be 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

9. ábra. A vízbevezető csövek kialakítása

A külső és a belső cső végét le kell dugózni. A két legszélső elektródalemez és a vízbevezető cső közé egy vízterelőt tegyünk, hogy ne jusson víz a dobozba a lemezeken kívül.

Gondoskodni kell a megfelelő tömítésről is a doboz és a cső találkozásánál. A kiváló tömítés nagyon fontos!

vizcso_fenykep 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

10. ábra.Vízbevezető csövek (külső és belső)

Hőmérsékletmérő

A hőmérséklet mérését a dobozon kívül is elvégezhetjük.

Fél óráig kapcsoljuk a vízbontóra az áramot, majd lekapcsolva mérjük meg a hőmérsékletet az elektrolit oldatban és a doboz külső oldalán. Egy elektromos hőérzékelő szenzort helyezhetünk a doboz külső falára, s ismerve a külső és belső hőmérsékletek közötti különbséget meghatározhatjuk az elektrolit hőmérsékletét. Túlhevítés esetén a hőmérő automatikusan lekapcsolhatja az áramot, majd a belső hőmérséklet csökkenésével automatikusan visszakapcsolhat.

Nyomásmérő

Elektromos nyomásmérőt használhatunk erre a célra, melyet a kiáramló gáz csövére helyezünk.

35 kPa (0,35 bar) nyomásérték felett lekapcsolja a vízbontóra jutó áramot, s csak akkor kapcsol vissza, ha a nyomás a vízbontó gázterében lecsökken. Mivel a nyomásérzékelő nem két jelet szolgáltat, hanem a nyomás függvényében egyenletesen változó feszültséget, ezért ezt a jelet az átáramló gázok mennyiségének meghatározására is használhatjuk. Az átáramló gázok mennyiségéből kiszámolhatjuk azt is, hogy mennyi víz fogyott a bontóból, így az utántöltést ennek alapján vezérelheti az elektronika.

Használunk egy elektronikát, ami a nyomásmérő jelét konvertálja a nekünk szükséges értékekre.

A fejlődő gáz mennyiségét úgy tudjuk meghatározni, hogy lemérjük hagyományos (műanyag flakonos) módszerrel a termelt gáz mennyiségét, közben pedig mérjük a nyomást is. Három különböző gázmennyiség mérésével meghatározhatjuk viszonylag pontosan a gázmennyiség és a nyomás közötti arányosságot.

Buborékoztató

A buborékoztató felépítését a következő ábra mutatja:

buborekoztato 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

11. ábra. Buborékoztató

A gázbevezető és kivezető cső átmérőjének elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a nagy gázáramlást biztosítani tudják. (25 mm)

A bevezető cső vízbe nyúló részének az alsó fele vízszintes, ami a buborékoztató alján keresztben helyezkedik el. Ebbe a vízszintes szakaszba sok apró kis lyukat fúrunk, hogy a beáramló gázok apró buborékokként jussanak a desztillált vízbe. Ennek az a célja, hogy ne alakuljon ki összefüggő gázoszlop, így visszaégéskor kisebb a veszélye a berobbanásnak.

A beáramló cső vége le van dugózva. A kivezető csőben egy fröcskölést gátló, szivacsos anyag található, így víz nem kerül ki a buborékoztatóból, csak gáz. A víz és a szivacs között minél kisebb legyen a légtér, hogy ne tudjon felgyűlni sok robbanásveszélyes gáz a buborékoztatóban. Ezért szükséges a vízszintmérés, hogy a vízszintet mindig magas értéken lehessen tartani.

A vízbontó kimenetén megjelenő gázokat két egymástól elkülönített buborékoztató mossa át. Az első buborékoztató közvetlenül a vízbontó kimeneténél található, a második pedig a motor LPG szintjének a bemenete előtt.

ket_buborekoztato 2.4.2.2. Az elektrolizáló doboz felépítése

12. ábra. Két buborékoztató

A két buborékoztató között egy visszacsapó szelep található, ami a visszaégéskor keletkező víznyomást nem engedi az első buborékoztatóba.

Az első buborékoztatónak az a szerepe, hogy a gázok által felsodort Kálium ionokat kimossa a gázból, mivel ez erősen roncsolná a motor égésterét. Az első buborékoztató vizét az elhasznált elektrolit oldat utánpótlására használva a KOH veszteség lecsökken nullára.

A második buborékoztató célja az, hogy a motor visszaégésekor keletkező nyomás és láng ne juthasson a vízbontóba.

Víztartály

A vízbontóban a desztillált vizet időről időre pótolni kell. Erre egy külön víztartályt rendszeresítünk. A víztartálynak egy órás működéshez minimum 3,4 liter vizet kell tartalmaznia.

A víztartály tetején egy feltöltő csap van, ami szellőztetőt is tartalmaz, a víztartály aljára pedig egy leeresztő csapot is fel kell szerelni.

Vízszintérzékelő

A vízszint mérését nem a vízbontóban, hanem a víztartályban és a buborékoztatóban végezzük. Ez a mérés kontrollálja az áramlásmérő adatait, így nem csak az átáramlott gázok nyomásából tudunk következtetni az elhasznált víz mennyiségére, hanem közvetlen visszajelzést is kapunk a víztartály vízszintjének változásaiból is.

A víztartályba 2 érzékelőt tegyünk, melyek az alsó és a felső vízszintet érzékelik.

A szint elérése esetén egy késleltető 15 másodpercig vár. Ha ez alatt az idő alatt újból alacsony szintre ugrik a jel, akkor úgy veszi a rendszer, hogy nem történt vízszint változás, ellenkező esetben a vezérlő elektronika érvényes vízszint változást regisztrál és a megfelelő módon reagál.

Vízpumpa

A vizet egy vízpumpa juttatja a buborékoztatón keresztül a vízbontó cellákba.

Miután megépítettük a vízbontó dobozt, a saválló lemezek kondicionálása következik. Erről szól a következő fejezet.

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás