Электролиз воды 220В

[Serbis]

Занимаюсь разработкой электролизера для получения приличных объемов водорода и кислорода для технических нужд. Все делаю по науке. Аппарат монополярный ячеистый фильтрпресс, размер биполярного электрода 600x600, монополярного выносного 550x550, 3600 отверстий, материал никельсодержащая нержавеющая сталь 2мм. Сплошная асбестовая мембрана. Объем ячейки ~30л 30% растовора KOH. Изначальный конструктив предполагает три ячейки с дальнейшим наращиванием мощности до выхода на планируемый объем H2 - 1500л/ч. 

 

Вопрос возник в системе питания. Когда изначально все обдумывал руководствовался  практикой промышленного электролиза при напряжениях до 400В постоянки. Предполагал запитать сетевыми прямыми 311В. Но стал копаться сейчас в сети и натыкаться на всяческие предостережения в неразумности применения сетевого напряжения в этом деле, то нагрев электролита,то потери большие и т. п. бред. Но во всех обсуждениях были аппараты получения лабараторных объемов газа. Естественно в моей системе предусмотрен регулировка по току реостатного типа. Что говорит наука в отношении больших установок, чего следует ждать?

Изменено 25 Мая, 2014 в 22:29 пользователем Serbis

[Protopopulus]

Вопрос возник в системе питания. Когда изначально все обдумывал руководствовался  практикой промышленного электролиза при напряжениях до 400В постоянки. Предполагал запитать сетевыми прямыми 311В. Но стал копаться сейчас в сети и натыкаться на всяческие предостережения в неразумности применения сетевого напряжения в этом деле, то нагрев электролита,то потери большие и т. п. бред. Но во всех обсуждениях были аппараты получения лабараторных объемов газа. Естественно в моей системе предусмотрен регулировка по току реостатного типа. Что говорит наука в отношении больших установок, чего следует ждать?

 

1. На реостате будет огромная потеря мощности, да и сам реостат должен быть крайне мощным - считай банальная нихромовая печка.

 

2. Напряжение для электролиза слишком велико. Вспоминаем закон Ома и считаем ток, который будет равен частному от деления напряжения на сопротивление раствора. Сопротивление раствора очень мало, ввиду его электролитной природы, а напряжение велико => ток огромен.

 

3. Умножая ток на напряжение получим мощность устройства, пусть ток будет в 100 А, а напряжение 300 В, получим 30 кВА, что, согласитесь, многовато...

 

4. Нагрев электролита так же будет очень большим. Вспомним два лезвия в качестве кипятильника. По формуле считаем количество теплоты Q = I²Rt (закон Джоуля-Ленца). Имеем Q = 100² * 3 * t = 30 кДж/с... Эм... Нифига себе о_О

 

5. 30 кДж/с распределенные по объему 30 литров... Ну Вы поняли

[Serbis]

Чем получить такую вольт-амперную характеристику - вот в этом вся и загвоздка. Вот в данный момент есть у меня лабараторный импульсник на 40А, ну на одну ячейку его может быть и хватит а дальше что? А дальше я вижу в таком случае только такие варианты:

 

1. Едем в митино на грузовике, покупаем там тонну Ш , две тонны проволки и моетаем, мотаем, мотаем.

2. Берем сварочный аппарат, и либо принимаем его как есть с его 27В либо опять мотаем, мотаем и мотаем только на этот раз уже с 27 на 3-5В

3. Использовать 12В блоки питания, дешево и очень сердито, НО - постоянный ток уже через транс не пропустишь, остаетася либо мириться с 12В, либо реостат.

4. Ну и самый бредовый, это конечно лабараторников купить, штук так десять, учитывая что один 12К стоит.

[antixrest]

просто ячейки нужно соединять последовательно. тоесть вам нужно сделать следующее  штук 90-110 последовательно соединенных маленьких  ячеек расстояние и площадь ячеек надо подбирать  так, чтобы через каждую мог идти ток порядка 10-12 ампер при напряжение на ячейке 2,5-3 вольта. но тут есть одна маленькая тонкость обязательно необходимо ставить батарею конденсаторов иначе электролиз будет идти только на пиках а в остальное время электролиза может не быть и сильно упадет кпд. Либо нужно для электролиза использовать трехфазную сеть.

[Dmitri1960]

1. На реостате будет огромная потеря мощности, да и сам реостат должен быть крайне мощным - считай банальная нихромовая печка.

 

2. Напряжение для электролиза слишком велико. Вспоминаем закон Ома и считаем ток, который будет равен частному от деления напряжения на сопротивление раствора. Сопротивление раствора очень мало, ввиду его электролитной природы, а напряжение велико => ток огромен.

 

3. Умножая ток на напряжение получим мощность устройства, пусть ток будет в 100 А, а напряжение 300 В, получим 30 кВА, что, согласитесь, многовато...

 

4. Нагрев электролита так же будет очень большим. Вспомним два лезвия в качестве кипятильника. По формуле считаем количество теплоты Q = I²Rt (закон Джоуля-Ленца). Имеем Q = 100² * 3 * t = 30 кДж/с... Эм... Нифига себе о_О

 

5. 30 кДж/с распределенные по объему 30 литров... Ну Вы поняли

1. Верно, следует применять симисторные фазовые регуляторы.

2. Тоже верно, тем более что при нагреве проводимость электролитов стремительно растет.

3. Почему многовато? Зависит от заданной ТУ производительности.

4. Если кпд установки некритично -пусть себе обогревает Вселенную

5. По-хорошему надо вести электролиз генератором  тока (или иным методом, который будет ограничивать мощность), чтобы энегрия потреблялась на собственно разложение воды а не на ее испарение.

[super_bum]

Как уже выше сказали, использовать реостат для регулирования мощности крайне неудобно. Гораздо лучше юзать ШИМ. Так же там можно будет сделать стабилизацию тока.

[Dmitri1960]

Как уже выше сказали, использовать реостат для регулирования мощности крайне неудобно. Гораздо лучше юзать ШИМ. Так же там можно будет сделать стабилизацию тока.

Даже не ШИМ, а регулировать скважность тока путем  изменения отношения чисел закаченных в ванну и пропущенных полупериодов питающего переменного напряжения.

[super_bum]

Даже не ШИМ, а регулировать скважность тока путем  изменения отношения чисел закаченных в ванну и пропущенных полупериодов питающего переменного напряжения.

Мне ШИМ больше нравится) Больший диапазон регулировки. Хотя на тиристоре тоже можно. Поставить К1182ПМ1Р и радоваться тоннам водорода)

[adamas]

большие напряжения применяют только для последовательно соединенных ячеек.

на одну ячейку надо подать: потенциал разложения + перенапряжение + поляризация и еще чуть-чуть. остальное пойдет в тепло, кому это надо?

[+S_V+]

Как уже выше сказали, использовать реостат для регулирования мощности крайне неудобно. Гораздо лучше юзать ШИМ. Так же там можно будет сделать стабилизацию тока.

Можно до выпрямительного моста последовательно конденсатор включить и никакого мощного реостата не надо будет.