elektrisk væskeelement

[gerda vilholm]

Er det muligt at bygge et elektrisk element (batteri) hvor polerne er to væsker adskilt af en membran og elektroderne ikke tæres eller indgår i processen? Elektroderne kunne jo være af guld eller platin.

Hvad skal de to væsker være og hvad skal membranen bestå af?

Og er det muligt at processen kan være reversibel, så dette element kan oplades igen?

Venlig hilsen   Gerda

[John Larsson]

Er det muligt at bygge et elektrisk element (batteri) hvor polerne er to væsker adskilt af en membran og elektroderne ikke tæres eller indgår i processen? Elektroderne kunne jo være af guld eller platin.

Hvad skal de to væsker være og hvad skal membranen bestå af?

Og er det muligt at processen kan være reversibel, så dette element kan oplades igen?

Venlig hilsen   Gerda

Det lyder næsten som  du vil genopfinde Plantés blybatteri!  ;-)  Er du klar over hvordan det fungerer? Hvad har du for krav til spænding og strøm?

[harbst]

I blybatteriet sker reaktionen på den faste overflade at blyet hvor henholdsvis metallist bly og blyoxid begge omdandes til blysulfat ved afladning.
Omvendt ved opladning
Det gerda søger er et rent væske / væske element hvor de faste terminaler ikke deltager i processen.

Det har man i det klassiske daniel element. Det er meget velkendt fra kurser oi elektrokemi, fordi det er så nemt at regne på. Men det er upraktisk og spiller ingen kommerciel betydning i dag.

På hver sin side af en semipermiabel membran er en opløsning af henholdsvis kobbersullfat og zinksulfat. Spændingen kan beregnes ud fra ionernes potentialer og koncentrationer. Se i lærebogen. 

[John Larsson]

Det gerda søger er et rent væske / væske element hvor de faste terminaler ikke deltager i processen.

Jo jo, men det jeg fisker efter er formålet ved Gerdas spørgsmål. De fleste akkumulatortyper er jo fremkommet ved at man har ønsket en brugbar (også økonomisk realistisk) akkumulator med særlige elektriske egenskaber. Gerda tager udgangspunkt i en bestemt funktionsmåde, men da hun ikke heller ikke ved hvilke væsker hun vil bruge, kan man jo blive i tvivl om formålet ved spørgsmålet! 

[gerda vilholm]

Jeg har ikke før hørt om Daniel elementet.

Min ide var at konstruere et element/batteri som er fysisk lille, men hvor de to elektrolytter kan cirkuleres gennem to store lagertanke, så elementet på denne måde får en stor lagerkapacitet.
Naturligvis skal de to tanke og alle pumper, rør og forbindelser være elektrisk isolerede, da de har forskelligt potentiale.
Spørgsmålet om opnåelig spænding og effekt kommer i næste række.

Hvad skal den semipermeable membran og elektroderne være lavet af?

Hvor kan jeg finde oplysninger om Daniel elementet?

Min ide skulle være at konstruere et batteri til i lang tid at gemme strøm fra solpaneler for belysning af huset, frem for at have et stort antal blyakkumulatorer.

Venlig hilsen   Gerda

[harbst]

Glem Danielelementet . Det har i dag kun teoretisk interesse.  Effekten er lille og det er upraktisk.
Der er årevis af forskning fra store laboratorier i de små fremskridt, som trods alt er sket med de kommercielle opladelige batterier i dag.
Du har ingen chance for selv at lave noget som er bedre eller billigere.

Solceller , batterier og convertere, kan lade sig gøre. Det er kun økonomisk med kraftige offentlige tilskud. Undtagelsen er til steder med megetlille strømforbrug, hvor anden forsyning, skal hentes langt fra.

[Morten Jødal]

Det gerda søger er et rent væske / væske element hvor de faste terminaler ikke deltager i processen.

Det har man i det klassiske daniel element.

Det er muligt at lave elementer som Gerda forestiller sig. Jeg har fx selv mange gange arbejdet med sølvkoncentationselementet, hvor begge poler er sølvtråde, men elektrolytten to sølvionopløsninger med forskellig koncentration. Det er dog lidt snyd, da der principielt forbruges sølv af den ene tråd, men aflejres sølv på den anden.

Der er to ting at sige:
1. Disse elementer er ineffektive; de kendte typer er kun egnede til standardisering og til demonstration af principper.
2. Daniell-elementet (bemærk dobbelt l) er ikke et sådant, idet zinkelektroden opløses under elementets afladning. Se her: http://da.wikipedia.org/wiki/Daniell-element

I enhver elektrokemisk celle sker der både en oxidation (som giver minuspol, når der trækkes strøm) og en reduktion (pluspol). Da zink kun har ét muligt oxidationstrin udover nul, kan der ikke tænkes et element med zink som pol, hvor det faste stof ikke indgår aktivt - typisk vil det forbruges, da zink ligger tidligt i spændingsrækken og derfor altid benyttes til negativ elektrode.
I blyakkumulatoren er det afgørende, at bly har to sædvanlige oxidationstrin udover nul. I den fuldt opladede celle er den ene plade dækket af bly(IV) oxid (med blyionen Pb⁴⁺), den anden af metallisk bly. I den afladede celle er begge plader belagt med bly(II)sulfat (med blyionen Pb²⁺). Sulfat spiller ingen aktiv rolle i processen. Det indgår kun fordi svovlsyre har vist sig at være den mest velegnede elektrolyt. Det afgørende er de to oxidationstal af bly forskellig fra nul.

Gerda, der har gennem mindst to generationer været forsket intenst i batteriudvikling, da batteriet er klart det svageste punkt ved udnyttelsen af solceller. Der har også været forsket i batterilagre til brug med vindmøller. Der er udviklet fremragende batterityper, som dog lider af enten høj pris, store vedligeholdelseskrav eller behov for drift ved høj temperatur. Ingen af de nye typer kan man blot putte ind i et køkkenskab og derpå glemme.
Det kan man derimod med den klassiske blyakkumulator, som er klart den billigste genopladelige type - og dens største problem - vægten - behøver du ikke at bekymre dig om til en stationær anvendelse. 
Men jeg er enig med harbst i, at du nok får svært ved at få fornuftig økonomi i et solcelle/batteriprojekt, når du bor i en by med elnet.

Jeg vil tilføje, at modsat dit projekt med langtidsholdbar frugt, er dette ikke et halvforsømt forskningsområde - hverken i stor eller lille skala. Så jeg tvivler på, at du ved et spørgsmål her kan få en ide frem, som ingen har tænkt på før.

[John Larsson]

Jeg er enig med Morten. Hvis det drejer sig om energilagring i op til 5-6 uger, er der ikke noget billigere alternativ end den åbne bly/syre-akkumulator. Jeg regnede på lagringsomkostninger for forskellige akkumulatortyper for ca 20 år siden, hvor jeg havde opfundet et "idiotsikkert" centralt vandpåfyldningssystem til åbne akkumulatorer. Den gang kunne man lagre 1 kWh i en (stor) bly/syre-akkumulator for ca 1,30 kr. Den åbne bly/syre-akkumulator er stadig langt den billigste at lagre energi i.

Et alternativ til Gerdas idé er jo at producere brint,. som kan lagres længe og hvis man bruger den i en brændselscelle, får man jo temmelig meget energi tilbage. Helt billigt bliver det dog ikke!

[harbst]

åbne akkumulatorceller er totalt yt,. De sidste akkumolatorglas blev solgt til akvarier. Alene syredampede i rummet gør at det skulle indrettes ret specielt.

Telefoncentraler og elværker har ret store nødbatterier. De åbne celler er udgået for over 20 år siden.

[John Larsson]

åbne akkumulatorceller er totalt yt,. De sidste akkumolatorglas blev solgt til akvarier. Alene syredampede i rummet gør at det skulle indrettes ret specielt.

Telefoncentraler og elværker har ret store nødbatterier. De åbne celler er udgået for over 20 år siden.

Det der er mest "yt" er vel akvarier!  ;-)

Nu har jeg ikke udtalt mig om hvad der er "yt", men hvad der giver den billigste langringsomkostning for elektrisk energi! Du har da ret i at akkumulatorbranchen længe har prøvet at få diverse brugere til at vælge løsninger med dyre lukkede akkumulatorer, men jeg tvivler nu på at man har kunne overbevise tunge brugere af fx traktionsakkumulatorer om det fornuftige i den beslutning!

Digitaliserede telefoncentraler bruger i dag næsten ingen strøm. Jeg leverede vedligeholdelsesfrie løsninger til KTAS for 30 år siden; det var faktisk min første store kunde. Den gang var der typisk 2 eller 3 gange 28 celler (åbne bly/syre), hver celle på 2000 Ah i hver central! Jeg kan heller ikke forestille mig at store kraftværker har skiftet til lukkede bly/syre-akkumulatorer, eller ubåde, men dem har vi vist ikke så mange af mere!

[Bent Andersen]

"Min ide skulle være at konstruere et batteri til i lang tid at gemme strøm fra solpaneler for belysning af huset, frem for at have et stort antal blyakkumulatorer."

I mine ører lyder det som om at du har plads nok, så måske er pumpet lagring en bedre ide? Det kræver selvfølgelig at du har en vis højdeforskel...
Eller pneumatrisk lagring? (tænk på bådene i Tivoli).

Bent

[harbst]

Dear John 

Jeg tror vi bare har misforstået hinanden.

Mener du med åbne celler, sådan nogle med en skrueprop og en lille udluftning til rummet gennem den.

Jeg toede du mente de helt åbne med plader og syre i akkumulatorglas og helt uden fast låg

[John Larsson]

Dear John 

Jeg tror vi bare har misforstået hinanden.

Mener du med åbne celler, sådan nogle med en skrueprop og en lille udluftning til rummet gennem den.

Ja, nu er det 15-16 år siden jeg sidst havde noget professionelt med akkumulatorer at gøre, men den gang mente man med "åben akkumulator" en akkumulator med celler, hvor der ikke kan dannes overtryk. Akkumulatorceller, hvor der er eftermonteret rekombinatorpropper er en særlig variant. De danner ikke overtryk, men rekombinatorproppen betyder at det frie rum i cellen konstant kan være fyldt med koncentreret knaldgas. En uautoriseret eftermontering af rekombinatorpropper kan derfor have betydning  mht garantier og forsikringer. Eftermontering af andre systemer som vandpåfyldning, køling og diverse moniteringer kan ligeledes give problemer med garantier og forsikringer.