Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru
OfK

Нерастворимые электроды для морской воды

Рекомендованные сообщения

Гуру, подскажите плииз!

Задумал сделать небольшую модель лодки с МГД-двигателем. Принцип, если кратко: в солёной (морской) воде помещены два электрода. Рядом с ними мощный магнит. При подаче на электроды постоянного напряжения морская вода между электродами начинает двигаться (из-за силы Лоренца) - лодка начинает плыть.

Всё хорошо, но никак не могу подобрать материалы для электродов. Нужно что бы:

- при подаче тока не растворялись в морской воде

- были доступны и относительно недороги

- технологичны (что бы можно было сделать тонкую полоску, лист или прямоугольный пруток)

- не теряли со временем проводимость.

- не магнитны!!

Думал купить титановый лист - прочитал что со временем он пассивируется и поверхность теряет электропроводимость. Нержавейка, хоть и не сильно, но магнитопроводна (изменится картина магнитного поля). Плюс, прочитал что и она в морской воде (да ещё и с электричеством) будет корродировать. Может, графит? Может быть пара из разных материалов?

Лодку буду запускать на открытом воздухе - по этому что там при электролизе будет выделяться из морской воды не сильно волнует.

Подскажите! :-)

Изменено пользователем OfK

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Google на запрос "мгд-движитель" дал 2260 ссылок, первая - учебное пособие по судовым МГД-движителям, Владивосток, 2000 г. Там есть и про материал электродов и безэлектродные системы и прочее.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Чтобы не расходовать энергию на электролиз, рационально делать подобный двигатель на переменном токе. Магнит разумеется тоже переменный.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Проблема таких двигателей в том, что если вы повышаете напряжение на обкладках до таких потенциалов, когда начинает идти электролиз (и нужно думать про некорродирующие материалы) - КПД резко падает. Так как вы тратите энергию на сам электролиз, а не на движение. Кроме того, выделяющиеся пузырьки газов экранируют поверхность электродов и ещё больше снижают КПД. То что забавно в игрушках, не подходит для больших судов.

 

Японцы при постройке таких судов пошли по пути повышения напряжения магнитного поля, применив сверхпроводники (суда Ямато и Ямато 2).

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetohydrodynamic_drive

http://en.wikipedia.org/wiki/Yamato_1

http://books.google.com.ua/books?id=ngEAAAAAMBAJ&printsec=frontcover&source=gbs_summary_r&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

http://books.google.com.ua/books?id=J-QDAAAAMBAJ&printsec=frontcover&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

 

пока что ни один из известных способов движения в воде не превзошел простого винта

http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/techn/tec2648.htm

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Внезапно идейка появилась, как совместить переменный ток и постоянное магнитное поле. Пусть воду расталкивает в обе стороны попеременно- если подобрать нужный период(частоту) и нужное ускорение воды, можно приспособить, как в центробежном насосе- там турбина тоже воду разбрасывает вокруг, упорядочить движение корпусом ничто не мешает. Или клапанами.

Изменено пользователем Электрофил

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Чтобы не расходовать энергию на электролиз, рационально делать подобный двигатель на переменном токе. Магнит разумеется тоже переменный.

Теоретически, да... Но, электромагнит, который даст такое же магнитное поле как и небольшой постоянный неодимовый магнитик, будет весьма велик в размерах, весе и электропотреблении. В идеале вообще нужен электромагнит на сверхпроводниках. Что, практически нереально... А так, да, это решение + титановые электроды закрыли бы вопрос.

 

Google на запрос "мгд-движитель" дал 2260 ссылок, первая - учебное пособие по судовым МГД-движителям, Владивосток, 2000 г. Там есть и про материал электродов и безэлектродные системы и прочее.

Знаю такую книгу. Но, в ней указан всего один материал для электродов - диоксид циркония. В инете так и не нашёл в каком виде этот материал электропроводен. Но, керамические ножи сделанные из диоксидциркониевой керамики абсолютно не электропроводны.

 

Внезапно идейка появилась, как совместить переменный ток и постоянное магнитное поле. Пусть воду расталкивает в обе стороны попеременно- если подобрать нужный период(частоту) и нужное ускорение воды, можно приспособить, как в центробежном насосе- там турбина тоже воду разбрасывает вокруг, упорядочить движение корпусом ничто не мешает. Или клапанами.

Кстати, да, идея - менять полярность с частотой 0,2 Гц и менее (что бы поток успевал установиться), а переменное движение воды коммутировать простыми клапанами. Гуру, подскажите, в таком переменном режиме титановые электроды получается, будут переменно пассивироваться и депассивироваться, и общая проводимость будет меняться не сильно? Просто я в этих вопросах практически ноль... :-(

 

Проблема таких двигателей в том, что если вы повышаете напряжение на обкладках до таких потенциалов, когда начинает идти электролиз (и нужно думать про некорродирующие материалы) - КПД резко падает. Так как вы тратите энергию на сам электролиз, а не на движение. Кроме того, выделяющиеся пузырьки газов экранируют поверхность электродов и ещё больше снижают КПД. То что забавно в игрушках, не подходит для больших судов.

 

Японцы при постройке таких судов пошли по пути повышения напряжения магнитного поля, применив сверхпроводники (суда Ямато и Ямато 2).

http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetohydrodynamic_drive

http://en.wikipedia.org/wiki/Yamato_1

http://books.google.com.ua/books?id=ngEAAAAAMBAJ&printsec=frontcover&source=gbs_summary_r&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

http://books.google.com.ua/books?id=J-QDAAAAMBAJ&printsec=frontcover&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

 

пока что ни один из известных способов движения в воде не превзошел простого винта

http://www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/techn/tec2648.htm

Поправьте меня если ошибаюсь...

Если  я правильно понял, то при напряжении на электродах ниже примерно 1-1,2 вольта электролиза воды и основных солей вообще не будет? И тогда электроды из нержавейки или графита вообще не будут растворяться? А сила тока на этот процесс не может влиять? Если так - то это реальный путь :-) Сила Ампера зависит только от силы тока и напряжённости магнитного поля. Соответственно, ставя мощные неодимовые магниты и увеличивая силу тока (но не увеличивая напряжение), думаю можно решить вопрос :-)

P.S. А я и думаю сделать всего лишь небольшую игрушку-модель, показывающую общий принцип МГД-двигателей. Про большой корабль даже и не думал

Изменено пользователем OfK

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Боюсь что только переходить на переменный ток(магнит тоже должен давать синхронно по фазе и частоте поле с током) - любое протекание пост. тока вызовет какие-то реакции(вопрос тока в том реакции с материалом электрода или дрянь останеться в воде), это неизбежно...

 

Вентильные металлы(титан, алюминий, тантал) тоже будут работать только не переменном токе - на постоянном они пассивируются(этой-же самой электрохимической реакций, которая в этом случае образует оксид) и вообще перестают проводить ток...

 

 

PS

То есть ток передается в обход электрохимических реакций всегда через емкость - не важно это емкость слоя оксида,

либо емкость самого электролита(слой Гуи) - кстати емкость этого дв. электрического слоя обычно больше оксидов,

так что проще не заморачиваться, делать электроды из чего попало, но на переменном токе...

 

PPS  

А почему боитесь переменного тока?   IMHO это даже проще будет - нынче же полно мощных дешевых транзисторов(мощные

полевики можно с дохлых MB наковырять) - все равно же нужен будет преобразователь, а они всегда делаются

на основе переменного или пульсирующего тока, так что даже выпрямлять не надо, кстати и трансформатор может быть 2-в-1

и источником переменного маг. поля для двигателя и трансформатором для преобразования питания...

(можно даже сделать автогенератор который работает на основе насыщения трансформатора - и проще и будет автоматически

всегда работать на максимальном поле которое может дать трансформатор на границе насыщения магнитопровода)


Внезапно идейка появилась, как совместить переменный ток и постоянное магнитное поле. Пусть воду расталкивает в обе стороны попеременно- если подобрать нужный период(частоту) и нужное ускорение воды, можно приспособить, как в центробежном насосе- там турбина тоже воду разбрасывает вокруг, упорядочить движение корпусом ничто не мешает. Или клапанами.

 

угу, можно над этим подумать (хотя смысла не много - железо дает 1.5 Тл против 0.8-1 Тл неодимового магнита) - по сути вы так получите переменную тягу(пульсации), которые надо как-то "выпрямить" механически...

 

В принципе теоретически какой-то механический "выпрямитель" наверно можно придумать - аналог синхронного выпрямителя в электронике например(правда это уже потребует каких-то движущихся деталей), или как в волновом двигателе...

(в последнем случае МГД не единственный и не лучший способ получить вибрации - можно использовать электромагнит или даже отбойный молоток как источник вибраций)

 

Vladimir

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Боюсь что только переходить на переменный ток(магнит тоже должен давать синхронно по фазе и частоте поле с током) - любое протекание пост. тока вызовет какие-то реакции(вопрос тока в том реакции с материалом электрода или дрянь останеться в воде), это неизбежно...

Если побочные продукты только в воде будут, а электроды не будут затрагиваться - то в принципе для меня это норм. Такой вариант вполне устраивает.

 

Боюсь что только переходить на переменный ток(магнит тоже должен давать синхронно по фазе и частоте поле с током) - любое протекание пост. тока вызовет какие-то реакции(вопрос тока в том реакции с материалом электрода или дрянь останеться в воде), это неизбежно...

 

Вентильные металлы(титан, алюминий, тантал) тоже будут работать только не переменном токе - на постоянном они пассивируются(этой-же самой электрохимической реакций, которая в этом случае образует оксид) и вообще перестают проводить ток...

Согласно негласного ТЗ к лодке - конструкция должна быть предельно простой и повторяемой, без очень сложной электроники, но обязательно на МГД-эффекте. Коммутация потоков воды клапанами более предпочтительна, чем генераторы переменного напряжения и электромагнитные катушки. Тем более что есть недорогие готовые клапаны для аквариумов.

А если электроды сделать из вентильных металлов, и регулярно менять полярность - это позволит избежать пассивации?

Кстати, а что будет, если электроды сделать из графита? Они растворяются?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Если  я правильно понял, то при напряжении на электродах ниже примерно 1-1,2 вольта электролиза воды и основных солей вообще не будет? И тогда электроды из нержавейки или графита вообще не будут растворяться? А сила тока на этот процесс не может влиять?

существует такое понятие как минимальное напряжение разложения при электролизе:

 

Umin = W/Q, где

 

Q - заряд в кулонах (К), необходимый для получения одного моля в-ва,

W - энергия (Дж), которую нужно затратить на разделение того же моля в-ва

 

для воды:

 

Umin = W/Q = 286*103/193*103 = 1,48 В

 

Кроме того существует такое понятие как минимальная плотность тока, при которой начинается выделение газов на электродах - для всё той же воды это 10 А2 В промышленных электролизерах допускают и до =>1000 А2

 

По поводу морской воды не помню сколько и чего - нужно искать оригинальные сообщения тех же японцев в журналах IEEE, или смотреть в литературе:

  • Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия, 1984
  • Багоцкий В.С. Основы электрохимии, 1988

по поводу идей бесконтактного МГД-движителя :)

 

image002.jpg

 

взято отсюда

Изменено пользователем ZaecЪ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Ну если с жидким металлом, то можно и "ствольный" вариант ускорителя воды заюзать. Небольшие порции металла в герметичной трубе с контактами (аки рельсы) выполняют роль поршней. От воды на выходе отделяются, например выходное сопло для воды может быть тоньше, чем площадь металлического поршня, тогда скорость металла будет меньше и он свободно отвалится вниз и вернется в цикл.

Видел картинку ртутного вакуум-насоса по такому принципу, только там капли ртути в стеклянной трубке под собственным весом газ откачивают- без гауссов и рельсотронов.

 

Если возникнут проблемы с разрывом металлического слоя об воду, можно решить уменьшением поперечного размера каналов, например труба будет не сплошной, а из большого количества параллельных секций, разделенных проводящими перегородками.

 

Кстати способ обещает приличный КПД, не уступающий простому электродвигателю с водометом. Но гребной винт однозначно лучше :al:

Изменено пользователем Электрофил

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...