Поделитесь методиками расчета электролизеров

[546]

Изоляцию как нибудь сниму.

Железа под рукой нет,всякого листового металла полно,но он толстый и резать 30-40 пластин болгаркой мне что то не хочется.

Вот рисунки:

Изменено 22 Февраля, 2013 в 05:14 пользователем 546

[SilverKay]

Думаю, что проще будет как на рисунке "А", так как резать ничего не надо. Я так понимаю Вы будете набирать из пластинок "бутерброд" с чередующимся подключением анод-катод-анод-катод...итд.?

Изменено 22 Февраля, 2013 в 08:31 пользователем SilverKay

[546]

В первом варианте именно так,во втором случае конструкция получится более компактной и можно не боятся замыкания пластин(отрезать лишнее не проблема - зажал в тиски весь пакет и болгаркой срезал),но вот как потекут токи через такие электроды....

[SilverKay]

Смею предположить, что в первом варианте токи потекут активнее, если у Вас во втором варианте такой маленький зазор, то стоит учесть что на практике там будет толпиться куча пузырьков газа,а это реальная проблема для достижения хорошей плотности тока. В промышленности даже специальные жалюзийные электроды делали и как тока не извращались чтобы газу было проще сваливать с поверхности электрода и не мешать току. Но если Вам дикие амперы не нужны то можете сделать как угодно, источник тока сам компенсирует уменьшение проводимости путем увеличения напруги(если запас по напряжению конечно имеется)

[SilverKay]

Прошу прощения что забыл о главной теме топика. Итак, расчет электролизера. Что бы не копировать в пост статьи из педивикии, попробую объяснить своими словами. Для начала надо понять суть процесса: катод у нас является источником электронов, анод приемником. Для электролиза воды необходимо добавить в неё инертный электролит. Это значит что ионы на которые диссоциирует этот электролит должны сложнее восстанавливаться и окисляться чем водород и кислород воды соответственно. Вариантов масса: это может быть и соль и кислота и основание. Ну к примеру возьмем NaNO3 из магазина удобрений. Она распадается на Na+ и NO3- соответственно. На катоде и аноде у нас возникает конкуренция. На катоде возможно два процесса: восстановление H+ или Na+, Натрий стоит гораздо раньше водорода в таблице электроотрицательности, что позволяет сделать вывод, что из водного раствора натрия нам не видать никогда. Теперь анод, на нем возможно тоже два процесса: окисление воды или окисление кислотного остатка азотки. Так как азотка кислородсодержащая кислота, то она окисляется сложнее чем вода, следовательно на аноде будет окисляться вода. Итак имеем: на катоде восстанавливается H+ и тут же группируется в молекулы водорода H2. На аноде таже история с кислородом(ну чуть посложнее). Для того что бы получить одну молекулу H2 надо восстановить два катиона H+, Для того что бы получить O2, надо отнять четыре электрона(валентность кислорода 2). Того имеем 2H2O→2H2↑ + O2↑.

Теперь разберемся с объемами получаемого газа в единицу времени в зависимости от тока. Один моль любого газа занимает один и тот же объем при прочих равных условиях. При давлении 1атм и температуре 0 градусов Цельсия - 22,4 литра. При комнатной чуть более 24 литров(округлим). для получения 1 моля H2 надо потратить 2моля электронов(так как на одну молекулу H2 тратится 2 электрона), для получения 1моля O2 надо 4 моля электронов. Заряд одного моля электронов примерно 96500Кл следовательно что бы получить 3 моля (2 моля H2 и один моль O2)гремучего газа (72 литра) надо пропустить заряд 4*96500Кл = 386000Кл(4 а не 8 потому что катод отдает электроны а анод принимает - в раствор уходят 4 электрона и 4 возвращаются из него при образовании 2H2 и O2). А так как ток - это и есть Кулон*секунду, то мы можем рассчитать время при заданном токе. 72 литра - неудобная величина, давайте пересчитаем для 1 литра гремучего газа: 386000/72 = 5361Кл. Значит при токе 1 ампер процесс будет идти 5361 секунды, при токе 2 Ампера - 2680сек, при токе 0.5 Ампера - 10724сек и.т.д.... Возьмем к примеру 1Ампер: при токе 1Ампер, 1Литр гремучего газа получится за 5361 секунду или 0.186мл/сек (при выходе по току 100%) . Хотите больше - увеличивайте ток. При токе 5,5 ампер будете иметь около 1мл/секунду. Ну это упрощенно, выход по току я не учитывал и многое опустил.

Изменено 22 Февраля, 2013 в 14:36 пользователем SilverKay

[tvv385]

Классику-то читали?

 

http://sites.google.com/site/openequipment/tool/generator/gas/hydrogen-oxygen

 

 

Еще по промышленной электрохимии была какая-то хорошая книжка в библиотеке - но название уже не помню...

Толстая такая