Простые расчеты в электролизе. Получение водорода.   (стр. 7)

 

Страницы теории:   1  2  3  4  5  6  7)  8 финал  9 вопросы и ответы       возврат на основной сайт 

 

 

  Значения напряжения концентрационной поляризации и э.д.с. диффузионного элемента составляют сотые доли вольта, и в данном случае не существенны. Дополнительными  составляющими суммарного напряжения являются падение напряжения в электролите и на диафрагме. Расчет показывает, что для электролизера с плотностью тока 25 А/дм2, при расстоянии между пластинами в 1 см., температуре 80 град.Цельсия, наличия разделяющей диафрагмы и применении щелочных электролитов оптимальной концентрации (едкий натр – 300 г/л, едкое кали 442 г/л), потери напряжения на преодоление сопротивления электролита и диафрагмы будут: 0,353 Вольт для едкого натра и 0,274 Вольт для едкого кали. При отсутствии диафрагмы 0,235 и 0,183 соответственно. 

  Таким образом, суммарное напряжение на ячейке электролизера, для едкого натра в качестве электролита: 1,23 + 0,93 + 0,353 = 2,513 Вольта в режиме старта и 1,23 + 0,58 + 0,353 = 2,163 Вольт в расчетном режиме, когда температура повысится до 80 градусов. Замена растворов натрия на растворы калия приводит к уменьшению напряжения на ячейке на 0,08 Вольта. Тогда для электролиза едкого кали имеем 2,505 и 2,158 Вольт. Если нет необходимости разделять кислород и водород, то разделяющую диафрагму можно убрать. Это приведет к уменьшению напряжения на ячейке до 2,395 и 1,993 Вольт.

 

  Автомобильный аккумулятор.


 Нормы по аккумуляторам и ак. батареям находятся на www.infosait.ru Эта очень полезная "Инструкция по эксплуатации аккумуляторных батарей ..." отвечает на все вопросы по емкости, заряду, разряду, хранению и не только. Настоятельно рекомендую.


  Рассмотрим средний автомобильный, свинцово-кислотный аккумулятор емкостью 60 Ампер*часов и пусковым током 750 Ампер. Емкость 60  Ач означает, что при разряде малым током, в 1/20 от емкости (те 5 Ампер), аккумулятор проработает 20 часов до полной разрядки. Пусковой ток, в 750 Ампер, гарантирован только в течении 30 секунд. Кроме всего прочего, аккумулятор имеет резервную емкость, при которой он может отдавать ток 25 Ампер. Обычно это 100 минут. Напряжение полностью заряженного аккумулятора 12,6 – 12,8 Вольт. При разряде, напряжение на клеммах аккумулятора быстро падает в начале разряда до 11,5 Вольт. Далее оно плавно снижается и в момент полного разряда достигает 10,5 Вольт.    Источником зарядного тока в автомобиле является генератор. Зарядный ток, который он может выдавать для зарядки аккумулятора, обычно находится в диапазоне от 50 до 75 Ампер, в зависимости от модели. Из них от 10 до 20 Ампер постоянно используется на обслуживание электрооборудования автомобиля. Напряжение на батарее, в режиме заряда, достигает 13,8 - 14,4 Вольта, при работающем генераторе.

  Таким образом, возникает возможность работы пяти электролизеров от одной аккумуляторной батареи. Стартовое напряжение, посчитанное ранее, для одного электролизера равнялось 2,505 Вольт. Для набора из пяти электролизеров включенных последовательно оно составляет: 2,505 * 5 = 12,525 Вольт. При этом, для холодного старта необходимо использовать напряжение батареи и генератора одновременно. После нагрева электролита до 80 градусов Цельсия, напряжение упадет до 2,158 * 5 = 10,79 Вольт, что позволит использовать исключительно ресурсы предварительно заряженной батареи. От использования на начальном этапе автомобильного генератора можно отказаться, если предварительно нагреть электролит до 80 градусов Цельсия. Это можно сделать с помощью охлаждающей жидкости, постоянно циркулирующей в системе охлаждения двигателя. Ее температура, в среднем, составляет 94 – 98  градусов Цельсия и вполне пригодна для этих целей. В предыдущем расчете мы выяснили, что для производства одного литра водорода необходимо затратить 8654 Кл. В нашем случае, когда через 5 электролизеров будет протекать ток 30 Ампер в секунду, суммарный выход водорода будет эквивалентен 30 А  *  5 = 150 Кл. электричества, или 0,0347 литра водорода в секунду. Как было посчитано ранее, наш условный однолитровый двигатель внутреннего сгорания, для достижения стехиометрического соотношения воздушно-водородной смеси, должен в течении секунды использовать 5 литров смеси, из которых 1,4 литра приходится на водород. Если 1,4 литра это 100 процентов, то 0,0347 литра будут составлять 2,48 процента.

 

12.20.2010 SKootS                        ScE       Previous       Next              

   Прежде, чем приступать к экспериментам с водородом необходимо знать, что водород достаточно опасное вещество. Молекулы водорода при комнатной температуре малоактивны. Их реакционная способность увеличивается при нагревании, под действием ультрафиолетовых лучей, ионизирующих излучений, в присутствии катализаторов, искрового разряда. В присутствии платинового, никилевого, иногда железного катализатора, гремучая смесь взрывается при незначительном нагревании. Известно, из школьного курса, что при соотношении водорода и кислорода 2:1 образуется гремучая смесь, которая легко взрывается от искры или при поджигании. В школе не объяснили, что водород в смеси с кислородом или воздухом, взрывоопасен в широком диапазоне концентаций. К примеру, диапазон концентраций водорода в кислороде, сохраняет взрывоопасность в пределах 4,5 до 95 процентов, а смесь с воздухом в диапазоне 4,1 до 74 процентов. При этом смеси самовозгораются при температурах 450 и 510 градусов Цельсия соответсвенно. Скорость распределения пламени таких смесях 0,89 и 0,27 м/сек. (скорость звука в воздухе составляет 340 м/сек.) В гремучей смеси, скорость распространения пламени превышает скорость звука и составляет 2820 – 2860 метров в секунду, что позволяет говорить не о горении, а о детонации, т.е. распространении фронта пламени со сверхзвуковой скоростью.  На этом основан экспрес анализ, который произвдят по звуку згорания микропорций таких смесей. Они сгорают либо с хлопком либо с громким  щелчком, соответсвенно.

Make a free website with Yola