ingeniørdebat.dk
Ingeniørdebat => Naturvidenskab, matematik, fysik, kemi, biologi => Emne startet af: bovbjerg efter 18, September 2008 - 07:37
-
Er der nogen der ved, hvor mange m3 knaldgas man får pr. kWh ved hydrolyse af vand.
m.v.h.
Jens
-
Jeg mener naturligvis Nm3
m.v.h.
Jens
-
Jeg går ud fra, at du mener elektrolyse, ikke hydrolyse?
Hydrolyse betegner en type af kemiske reaktioner, der foregår i vandig opløsning og under medvirken af vand, men du synes at mene spaltning af vand ved hjælp at elektrisk strøm - og det er altså elektrolyse.
Nå, men til sagen:
Jeg VED ikke noget, for jeg kender ikke de sædvanlige tab ved processen, men termodynamisk kan jeg sige, at der skal tilføres 286 kJ/mol for at omdanne flydende vand til knaldgas. Det er omregnet 0,079 kWh, hvilket altså vil sige, at 1 kWh kan omdanne 12,6 mol vand til knaldgas.
Da gasmolekylerne er mindre, bliver der 1,5 mol knaldgas af 1 mol vand, altså ialt 18,9 mol (heraf 2/3 brint og 1/3 ilt).
I mol fylder i normaltilstanden 22,4 L, så 1 Nm3 udgør 1000/22,4 mol gas = 44,6 mol.
Følgelig fylder de 18,9 mol, du kan få af en kWh, 0,42 Nm3.
Men dette er altså udregnet UDEN tab.
-
Hej Morten
Tak for svaret og ja, det er selvfølgelig elektrolyse. Tabet kan vel kun være den varme der genereres i vandet. Så vidt jeg huske fra kemi, var det vist begrænset.
m.v.h.
Jens
-
Vand er jo elektrisk ledende (omend kun svagt - husk at tilsætte lidt svovlsyre for at øge ledningsevnen). Og en del af strømmen vil gå igennem væsken uden at føre til det ønskede resultat, men kun til varme.
Størrelsen af dette tab vil afhænge af spændingen. Hvis den er under 1,23V er det 100%, for det er den minimale spænding, der kræves til spaltning af et vandmolekyle.
Højere spænding øger omsætningen betydeligt - men når vi kommer blot en smule over den nødvendige spænding, øges også tabet.
Jeg har fundet et kvalificeret link (http://www.danishhydrogen.dk/brintdanmark/), der opgør virkningsgraden til 73% ved en cellespænding på 1,7V.
Det er præsentationer fra en brintkonference, og nr. 2 fra oven - Elektrolyse_HansHenrik_HIH_Herning.pdf - indeholder den ønskede beregning.
-
Jeg husker fra mine yngre dage, hvor dette emne var meget interessant, at et andet praktisk problem var at elektroderne blev udsat for en del korrosion som afsatte sig i vandet.
Har du et godt materiale som elektroder (altså ikke platin) ?
-
Ja, nu har jeg jo mest udført vandspaltning i lille skala som demonstrationsforsøg - med platinelektroder.
Findes der ikke en elektrisk ledende plastfolie, der kan anvendes til formålet?
Ellers ville jeg forsøge mig med kobber eller rustfrit stål 318. Problemet opstår især på iltsiden, hvor den frigivne ilt virker voldsomt oxiderende - men mon ikke der dannes en tæt oxidhinde på det rustfrie stål?
Dette er altså kun gæt!
Problemet er naturligvis løst, da der findes kommercielle vandspaltningsanlæg, hvis elektroder holder i årevis. Men jeg har ikke arbejdet med dem.
-
Vi prøvede med forskellige materialer, hvilke kan jeg jo huske nu, men fx kobber afgiver et blåligt slam til vandet.
Fælles for dem var at ret hurtigt dannes der en belægning på dem som isolerer dem fra vandet hvorved processen langsomt går i stå.
Hvad er enheden Nm3 for noget ?
Newton-kubikmeter ?
-
Hvad er enheden Nm3 for noget ?
Newton-kubikmeter ?
Tjah ... denne enhed burde naturligvis ikke forekomme, da den ligner en SI-enhed, men ikke er det.
Den er ingeniørslang for NORMALkubikmeter - hvilket vil sige gasvolumen omregnet til trykket 1 bar og temperaturen 0°C.
Mht. dine elektrodeerfaringer stemmer de jo fint med, at det bedste materiale er og bliver ædelmetallet platin. Jeg vil tro guld også er egnet! ;)
Jeg har googlet lidt videre og fundet dette link (http://www.kemi.dtu.dk/forskning/rg_materials/projekter/electrolyse.aspx) til aktuel forskning i elektrodematerialer på DTU.
Udover de fine forslag til nye materialer indeholder linket også en faktaboks, hvoraf det fremgår, at pioneren Poul la Cour benyttede blyelektroder. At disse har lang holdbarhed stemmer jo fint med, at de benyttes i den velkendte blyakkumulator til bl.a. biler.
Det er naturligvis elektroden på iltsiden, som er det største problem - så hvis det er muligt at udforme apparatet,s å strømmen vendes med korte mellemrum, er en del af problemet løst.
-
Så vidt jeg husker fra min drengetid brugte man med rimelig succes kulstængerne fra gamle Hellesens Enkesbrumstenselementer. De er ret lette at pille ud. De er også ret store i de gamle telefonelementer.
Det duer ikke at vende strømretningen for tit til elektrolyse.
-
Enkesbrumstenselementer
?
-
Jeg går ud fra, at harbst mener brunstenselementer - forstavelsen "enkelt" (som jeg gætter på der skulle stå i stedet for "enke") siger det samme som "elementer" i stedet for "batterier" - og er altså overflødig, hvis det er dette, der menes.
Jeg har en gang selv benyttet kulelektroder, da jeg var i nød for platinelektroder, men stoppede forsøget efter få sekunder, da anoden blev ædt utroligt hurtigt. Det var dog kulstænger til en buelampe - men mon ikke Hellesens kulstænger har nogenlunde samme (u)stabilitet?
Hvis man vender strømretningen, skal man selvfølgelig samtidig ombytte opsamlingsbeholderne til ilt og brint - det er livsfarligt at opsamle knaldgas i en enkelt beholder! Men da begge produkter er gasser, ser jeg ellers ikke de store problemer i at vende strømretningen. Hvis andre har fået øje på et problem, jeg har overset, lader jeg mig gerne belære!
-
Livsfarligt afhænger da bestemt af mængde og ens personlige afstand til knalgasbeholderen.
Formuleringen må være at knaldgas er eksplosiv og det er derfor uklogt at samle den i større beholdere i nærheden af ting mennesker og dyr da dens ekplosioner er ret kraftige.
-
Hellesen batterierne med tiger-mærket blev fremstillet af en fabrik, der havde navnet:
Hellesens Enke og V. Ludvigsen
I daglig tale blev fabrikken dog blot kaldt Hellesens Enke eller endnu kortere Hellesen.
Der skulle formodentligt have stået Hellesens Enkes brunstenselementer
-
Der skulle formodentligt have stået Hellesens Enkes brunstenselementer
Helt korrekt.
Undskyld min sjusken med tasterne.
På Norsk Hydroes hjemmeside om deres elektrolyse celler kan man læse følgende:
Low energy consumption — 4,3 kWh/Nm3
The electrode design includes our own specially developed catalytic coating which cuts cell voltage, reducing specific energy consumption by up to 20% compared with other electrolysers currently available. This is a significant factor when you consider that 80 to 90 percent of the total operating cost of an electrolyser is the cost of energy.
Energiforbruget må være pr m3 brint hvilket modsvarer ca 2,9 kWh pr m3 knaldgas . Det er kun lidt mere end Mortens teoretisk beregnede. Så de gør det ganske effektivt.
Desværre står der ikke hvad elektroderne er af . Mener at huske, at elektrolytten er kaliumhydroxyd opløst i vand.
-
Jeg beklager, at jeg havde glemt enken i Hellesens-navnet og dermed lagt op til mere end en enkelt slagfejl i harbsts indlæg. Min undskyldning må være, at enken var forsvundet fra logoet i fabrikkens seneste år.
Det er til gengæld væsentligt, at den kommercielle celle anvender en basisk elektrolyt. Det ændrer materialemulighederne meget i forhold til en sur elektrolyt. Så vidt jeg husker burde titan være en mulighed, men jeg har slet ingen erfaringer, jeg har altid brugt syre.
Norsk Hydro fremhæver jo "catalytic coating", så der er under ingen omstændigheder tale om et metal, enhver kan gå ud at købe, men om en formentlig patenteret belægning.
Mht. farligheden af knaldgas er der registreret ulykker med antændelse af så lidt som 100 mL. I de små mængder skyldes ulykkerne, at den beholder, man opsamler i, går i stykker ved eksplosionen og sender splinter uheldige steder hen.
Men da jeg har svært ved at forestille mig, at nogen andre end lærere opstiller elektrolyseapparater for at lave under 100 mL, vil jeg fastholde min generelle advarsel.
-
Hellesen hedder i dag DURACELL ;D
-
Tak for de mange indlæg.
Nu må jeg vist hellere afsløre grunden til min interesse for knaldgas. Vi har en del muldvarpe i haven, som vi forgæves har søgt at udrydde. Fanger man en i en fælde, indtager en ny hurtigt gangene. Inspireret af denne video: "http://video.google.com/videoplay?docid=6978807382415391758&ei=O4LYSOLOPIuWiQLF9aS6Ag&q=rodenator" hvor gangene ødelægges, har jeg eksperimenteret med ilt og propangas. Der et imidlertid vanskeligt af få det rigtige blandingsforhold, så derfor kom jeg i tanke om knaldgas, som jo netop produceres i det rigtige blandingsforhold. Man kunne jo så stille et elektrolyseapparat ved hullet, og så efter en tid antænde (remote) med et tændrør.
m.v.h.
Jens
-
Vil du springe mulvarpene i luften ?
Det giver mig erindring fra min tidlige ungdom på en gård. Her blev jeg en meget tidlig morgen vækket af gevaldige brag, det var bondemanden der havde sin egen måde at udrydde mulvarper på.
Han satte sig tidligt om morgenen (ved ca. 5 tiden) på en have stol med en kop kaffe og haglbegværet, så sad han og spejdede ud over græsset og når han så mente en mulvarp skød op, ja så fik den en salve...
-
Metoden med haglgeværet har jeg hørt om før - og endda en beretning om, at bonden bagefter fandt en død muldvarp i det nye skud - men helt uden haglskader, så den var død af skræk!
Men ellers ville jeg mene, at karbid nok er fuldt så effektivt som knaldgas. Købes hos materialisten som faste klumper, der kastes ned i en muldvarpegang, evt. med en sjat vand efter. I kontakt med vand udvikler stoffet acetylen, som er både giftig og stærkt eksplosiv, og tilmed er den tekniske kvalitet altid uren og udvikler flere ildelugtende gasser af for mig ukendt art.
Det er muligt at fremkalde eksplosioner ved at kaste en tændstik efter, blot skal man sørge for ikke at stå i vejen for stikflammen! ;D
I min drengetid erindrer jeg en munter leg, som gik ud på at kaste karbid i kloakriste og lidt senere en tændstik bagefter - Teknisk Forvaltning har næppe være begejstret >:( - men for os drenge var det blot nogle pragtfulde og helt uskyldige brag ... :D
-
Jeg er netop kommet i tanker om endnu en ulempe ved knaldgas:
Brint består af utroligt små molekyler, som diffunderer meget let. Så hvis du leder knaldgas ned i en muldvarpegang og venter lidt med at antænde gassen, vil det meste af din brint være sivet ud i den omgivende jord, hvorimod ilten stadig vil være i gangen. Altså har du på ingen måde det rette blandingsforhold, når du antænder med din remote :(
Dine problemer med at opnå det rette blandingsforhold, hvis du bruger propan, skyldes sikkert, at du undervurderer luftmængden.
1 del propan bruger 5 dele ilt til fuldstændig forbrænding. Og da luft indeholder ca. 1/5 ilt, er det rette blandingsforhold propan:luft altså 1:25 - overraskende lidt gas!
-
Jeg har set ellers dygtige kemikere og andre mislykkes med at lave eksplosive blandinger med gas. Det er sværere end man tror.
Problemet er ikke at kende forholdet, men at blande gasser med forskellig densitet homogent.
Da flammehastigheden er stærkt afhængig af forholdet opnår man kun hurtige og knaldende eksplosion med den rigtige og homogene blanding.
Jeg har haft succes med følgende metode :
En propanflaske og en iltflaske forbindes til en skærebrænder, som er bergnet til disse gasser. Den tændes og indstilles til den kortest mulige flamme. Kaldes også den hårdeste. Den kommer ved blandingen med højest flammehastighed.
Uden at ændre på håndtag eller reduktionsventil lukkes på selve flaskeventilerne , så flammen går ud.
Når der så lukkes op igen strømmer den ideelle blanding ud af brænderen. Turbulensen i brænderen sørger for god blanding.
Ren ilt er meget bedre end luft til at "få drøn på liggehønen".
Pas på . Det eksploderer ret voldsomt. I større volumener kan det overgå til detonation.
Pas især på ikke at fumle så man kommer ren ilt over i propanflasken.
-
Er der nogen (Harbst ?), der kan forklare hvad det er der kan ske´af uhled med en skærebrænder (ud over at man kan sætte ild til alt muligt).
Har hørt om at flammen slår tilbage i iltflasken og der derved opstår eksplosionfare, hvor falck derfor henter flasken og lægger den i vand (havnen) i flere måneder, før faren er drevet over.
- men ved ikke om det kun er rygter og slet intet om hvad der rent teknisk sker.
-
Det er til acetylen flasken flammen kan brede sig til.
Vi lavede iøvrigt samme "forsøg" som Harbst beskriver i mine unge mekanikerlære år.
Vi lukkede så ikke for flaskerne, men stillede brænderen optimalt og slukkede derefter flammen ved at holde brænderen ned mod en træklods el.lign.
Så blev hele værkstedet underholdt ved at vi vendte en malerbøtte på hovedet, let tippet med en lille klods under, brænderen under bøtten så den blev fyldt med gas, en tot twist med ild i kastet hen til den. WAOUF.
Med tiden blev det for kedeligt så fandt en på at gøre det samme med en trillebør på hovedet udenfor. :-[
Værkføren undrede sig sidenhen over hvordan trillebøren var blevet så "rund", det anede vi selvfølgelig ikke noget om ::)
-
Det du har hørt om er skære eller svejseanlæg med acetylen. Det jeg skrev om ovenfor var med propan. Selve skæringen foregår med ilt, men man behøver også et brændstof til forvarmning af stålet , og som tilskudsvarme under skæringen. Det kan gøres med propan, eller bedre med propylen, som giveer mere varme.
Den højeste flammetemperatur får man med acetylen, som er nødvendig ved svejsning med gas.
Acetylen er noget kemisk ustabilt djævelskab, som man skal omgås med varsomhed. Det kan kemisk sønderdele med varmeudvikling og ukontrollabel trykstigning hvis gassen findes komprimeret eller i kontakt med diverse stoffer. Det kan dog holde til moderat tryk i tynde stålrør, slanger eller ganske små hulrum.
Tidligere fremstillede man det i takt med forbruget ud fra kalciumkarbid og vand, som Morten beskrev det.
For at komme det på "trykflaske" og stabilisere det, er det opløst i acetone, som igen er opsuget i en porøs fyldning i flasken.
Hvis flasken skades , opvarmes , eller spaltningen på en eller anden måde alligevel går i gang i flasken er der risiko for at flasken ikke holder. En af måderne at starte spaltning af acetylenen på kunne være ved tilbageslag fra en forkert indstillet eller misligholdt brænder, er der nogen som mener. Fagfolk siger at en i øvrigt perfekt flaske ikke kan skades ved tilbageslag.
Der har været megen faglig diskussion om hvordan sådanne flasker skal behandles. Det er ofte det lokale beredskab som tilkaldes i den situation. Det er i nogle kommuner Falck, der som entreprenører har opgaven.
Nogle skyder hul på flasken, andre køler den i vand, og de modige lukker bare ventilen op med håndkraft for at tømme indholdet.
Det er også set at beredskabsfolk, som har misforstået det hele, har smidt iltlasker i et kølebassin.
-
Elektrolyseemnet er vist udtømt nu - men tilbage står muldvarpebekæmpelse.
Karbid er et kendt middel til formålet (og fås derfor måske stadig hos materialisten). Men jeg vil henlede opmærksomheden på, at flere aviser i de seneste dage har bragt artikler af naturvejledere, der anbefaler, at man lader være med at bekæmpe muldvarpen overhovedet!
Argumentet er:
Hvis jorden er god, så kommer der muldvarpe.
Hvis man slår muldvarpen ihjel, så kommer der en ny.
Og den nye kan ikke brug forgængerens gange, men laver nye; hvorimod en residerende muldvarp efterhånden bliver færdig med sit gansystem og er territoriehævdende.
Så man skulle altså på langt sigt få mindst besvær ved at opgive bekæmpelsen helt ...
-
Jeg ved godt vi er lidt væk fra den oprindelige tråd, men har lige et opklarende spørgsmål til skærebrænder-acetylen-tilbageslag-af-flammen situation.
Hvordan ved man at der har været et tilbageslag af flammen til flasken ?
-
Som nævnt er der faglig uenighed om hvorvidt et tilbageslag, overhovedet kan "angribe" flasken, hvis den ikke i forvejen har en fejl.
En spaltningsproces i flasken viser sig ved at den bliver varm,på det sted hvor spaltningen er i gang, og produktet, som kommer ud af flasken har ikke det sædvanlige udseende og lugt.
Vi er kommet ret langt væk fra det oprindelige emne, og jeg vil derfor stoppe kommentarerne om acetylen.
Interesserede kan i stedet se her:
http://www.aga.dk/International/Web/LG/DK/likelgagadk.nsf/DocByAlias/nav_abus_produceGas_acetylene
-
Super Claus skriver
Har hørt om at flammen slår tilbage i iltflasken og der derved opstår eksplosionfare, hvor falck derfor henter flasken og lægger den i vand (havnen) i flere måneder, før faren er drevet over.
Acetylenen er er opløst i acetone, der kan optage 600 gange sit volumen acetylen, ved 14 bar.
Acetylenen plus acetonen, er fyldt i en beholder, hvor trykket ikke må overstige 15 bar, selvom beholderen kan modstå omkring 200 bar.
Beholderen(flasken) er ydermere fyldt med med kiselgur( ligesom dynamit er nitroglycerin der er blandet med kiselgur), der skal virke som buffer (trykbremse), fordi acetonen er følsom for de pludselige trykstigninger, som et tilbageslag kan forvolde.
Som harbst skriver, er det næppe muligt, at et tlbageslag kan få acetylenen i flasken til at reducere idag, fordi alle ventiler til netop acetone lovgivningsmæssigt ,er udstyret med en tilbageslagsventil....netop belært af tidligere erfaringer.
Når og hvis reduktionen er gået igang, så vil der ske en varmeudvikling og den varmeudvikling vil forårsage en trykstigning, der sætter yderligere skub i reduktionen...en ond cirkel der tilsidst ender med at flasken eksploderer.
Derfor køler brandvæsenet flasken ved, at oversprøjte den med koldt vand, i håb om, at man kan sænke temperaturen og derved kan holde trykket under det, der får flasken til at eksplodere.
Angående udsagnet, om man skal lukke eller åbne for ventilen, hvis det skulle ske, så er den instruktion jeg har fået; Luk ventilen og kom væk og ring derefter til brandvæsenet.
Har man muligheden for at vælte flaske i en havn, så er det sikkert en udemærket ide.
Vi havde en smed på DTH, Jens Andersen der fik fik fortjenestemedaljen, for at smide en rødglødende flaske ud af et vindue og i havnen, da han indså, at han ikke kunne nå at komme ud af døren, på grund den mængde folk, der i panik sloges om at komme ud af den.
Som Harbst skriver, er AGA det rette sted at søge. Det er stifteren af AGA, Ove Dahlen , var én af århundredets store opfindere, hvis fantastiske resultater – og skæbnesvangre eksperimenter - med gasser og luftarter i 1912 gav ham Nobelprisen i fysik.
Men netop arbejdet med acetylen i trykflaske gjorde, at han selv blev et af de første ofre for en flaske eklsplosion, hvorved han mistede synet
AGA A/S er idag et selskab i The Linde Group, det førende gasselskab i verden, som med 53.000 medarbejdere i 70 lande er verdens største leverandør af luftarter.
-
Med lidt dårlig samvittighed over at være sent på banen, vil jeg lige nævne at vi bruger
110A x 11V x 7h = 8,5kWh
for at producere brint til fyldning af én ballon. Sættes denne til 1,5m3 bliver det til 5,7kWh/m3 så vi er ca halvt så effektive som Norsk Hydro; vi arbejder med anderledes små mængder.
Elektrolytten er mættet KOH, hvad elektroderne er lavet af ved jeg ikke, men kan måske finde ud af det.
Hilsen
Søren Basbøll
-
11V - det lyder af rigtig meget! - næsten 9 gange den teoretiske grænse!!!
Har jeres anlæg flere elektrolyseceller i serie?
-
Se her om bl.a. elektroder og spænding.
Den omtalte type nikkel er da vist noget giftigt stads, så vidt jeg husker.
http://www.danishhydrogen.dk/brintdanmark/presentations/Elektrolyse_HansHenrik_HIH_Herning.pdf
-
Hej harbst.
Du linker til den samme præsentation, som jeg pegede på i mit første indlæg.
De angiver en spænding på 1,7V og en virkningsgrad på 73%.
Som ligeledes anført tidligere er der ikke nogen ekstra gevinst i form af mere spaltning ved en højere spænding end de teoretiske 1,23V. Den højere spænding er kun nødvendig for at drive en vis strømstyrke igennem.
Så jeg fastholder spørgsmålet til Søren Basbøll: Hvad er hemmeligheden bag en så ekstremt høj spænding som 11V?
Mht. giftigheden af nikkellegeringer, så er den jo ligegyldig, så længe metallet befinder sig i fast form i en stang eller plade. Så det kan meget vel være teknisk og miljømæssigt rigtigt at bruge "noget giftigt stads", hvis dette til gengæld holder meget længere end noget mindre giftigt.
-
Ja undskyld, jeg glemte at sige at der er 5 celler i serie, så helt så vildt er det ikke. Bemærk at de nævnte størrelser er målt på sekundærsiden med (unøjagtige) tavleinstrumenter og derfor ikke medtager tab i transformator og ensrettere.
Ved måling på cellerne enkeltvis med almindeligt multimeter var der mellem 2,0 og 2,15V på hver enkelt celle.
Nu skal jeg videre til Island og Frankrig og prøve at køre i en Yaris. Jeg har været henne at brevstemme vedrørende selvstyret... ; vender tilbage lidt før jul.
Hilsen
Søren Basbøll
-
Så hænger Verden sammen igen!
Den ekstra overspænding i forhold til anlægget i linket forklarer også den ringere virkningsgrad.
-
Votre sante Søren. Når du når så langt