Электролиз токами высокой частоты.

[Хоббит)]

Конечно, ячейка имеет и ёмкость, и сопротивление, и оба частотнозависимые - но это не скажется на сути и работоспособности метода, о котором я писал. Придумал ещё схему без выпрямителя - на сложении двух чисто переменных синусоидальных напряжений с частотами F и 2*F, при определённой фазе. Т.е. во всех подобных случаях ячейка сама работает выпрямителем.

Кстати, можно и подбором электрода ввести некоторую способность ячейки к выпрямлению переменного тока - но это немного другая тема.

См.

 

Импульсный электролиз(89)Костин Н.А.и др.
Прогрессивные импульсные и переменнотоковые режимы электролиза(88)Черненко В.И.и др.
Электрохимические процессы на переменном токе(74)Шульгин Л.П.
Электрохимические цепи переменного тока(73)Графов В.М.,Укше Е.А.

Просмотрел первую книжку в рамках данной темы - замечательная книга. Однако вопросы общего энергетического КПД электролизной установки даны местами с большими пробелами и искажениями... Поэтому будем искать дальше. Кто, что думает?

Вот пояснительный рисунок к третьему варианту схемы питания ячейки без выпрямителя, только амплитуду высокой частоты нужно брать больше, чем низкой частоты :

Изменено 1 Августа, 2016 в 20:42 пользователем Хоббит)

[aversun]

Почему будет растягиваться импульс во времени, поясните? 

Потому что ячейка имеет определенную объемную емкость и индуктивность

Дифференцирующие (слева) и интегрирующие цепи.

[antabu]

На ум пришла грубая механическая аналогия. Попробуйте запитать обычный динамик пилообразным током. Если считать, что звуковое давление пропорционально скорости движения диффузора в некоторой степени, то динамик станет работать вентилятором.

Много лет назад в небезызвестной газете Проханова была статья, в которой описывалась возможность создания летательного по воздуху аппарата на этом принципе. 

[Хоббит)]

 При чём здесь вертолёты? Если источник напряжения, генератор, имеет выходное сопротивление меньше полного сопротивления ячейки, нагрузки генератора, то форма искажаться не будет. В противном случае - да, буду искажения формы, которые на работе самой идеи не скажутся.

Поэтому можно поддерживать напряжение любой желаемой формы. Однако из литературы следует, что слишком быстрые изменения на электродах не увеличивают выход металла. Значит можно рекомендовать именно для выхода по металлу временные интервалы более 1мс, что хорошо сопрягается с нашими сетями переменного тока.

Это же касается удлинения переходных процессов из-за влияния ёмкости ячейки - не имеет смысла делать их короткими. Поэтому увеличение выходного сопротивления генератора импульсов и увеличение длительности переходных процессов ведёт к увеличению выхода металла по току и увеличению КПД за счёт уменьшения мощности на высоких частотах.

Немного подведу промежуточный результат. В принципе, данные схемы могут работать в некоторых электрохимических процессах, однако одиночная ячейка имеет смысл лишь в исследовательских или любительских целях. При том в первом случае упрощать смысла нет. А в промышленных случаях легче сделать много последовательных ячеек, чем городить специальные генераторы для одной. Ещё одно место приложения - мелкосерийное производство : ювелиры и прочие.

Первый предложенный сигнал за счёт влияния ёмкости ячейки и электрохимических реакций будет в основном лишь искажать форму второй полуволны - она будет сначала уменьшаться по амплитуде, а при дальнейшем увеличении нагрузки на генератор со стороны ячейки ( ёмкость, проводимость,  электродные реакции ) будет ещё и увеличиваться во времени. Таким образом вторая половина такого сигнала автоматически подстроится под заданные условия процесса - ячейка возьмёт ровно столько, сколько было заложено в импульс во время первой полуволны.

Второй сигнал генератора можно реализовать на машинных преобразователях или на инверторах - там две чистые синусоиды с частотой, например 100 и 50 Гц. Но ток будет в виде коротких полуволн с частотой 50Гц, т.е. будет иметь постоянную составляющую. Мощность будет перераспределена на оба генератора. Ничего сложного, но без выпрямителя.

Сделал схему питания, с сигналом, как приводил чуть выше : минус 0,35В /+1,6В, частота 50Гц. Результаты что-то пока не однозначные - то вынимаю и медь розовая ( значит рост идёт), то вынимаю и медь коричневая... - подожду, пока не нарастёт что-то заметнее и однозначнее. К слову - при питании 0,8 В на этой ячейке у меня росли кристаллы меди и быстро росли...

В будущем планирую уменьшить отрицательное напряжение до -0,1 В усложнением схемы.

Изменено 2 Августа, 2016 в 17:28 пользователем Хоббит)

[godday2]

Немного офтоп. Как думаете из такого трансформатора можно сделать блок питания для электролиза? Схема простейшая и доступная. Из неё так же можно высоковольтный генератор для строчника сделать

Единственный минус это отсутствиие защиты от КЗ

http://youtu.be/vvHEz2GyLOk

[Хоббит)]

Лучше возьмите компьютерный блок питания, или адаптер для компьютерной техники, или зарядное для автомашины, для телефона зарядник - на худой конец... Вариантов - море ! Но там высокие напряжения и их нужно будет либо гасить, либо, что лучше, делать несколько последовательных одинаковых электролизных ячеек. 

На фото два преобразователя - да, схема простенькая, можно установить на выходе высокочастотный выпрямитель и будет работать. Умощнять не обязательно - 50Вт хватит на многое. 

Спецы могут посоветовать и что-нибудь ещё дельное.

...

Сделал схему питания, с сигналом, как приводил чуть выше : минус 0,35В /+1,6В, частота 50Гц. Результаты что-то пока не однозначные - то вынимаю и медь розовая ( значит рост идёт), то вынимаю и медь коричневая... - подожду, пока не нарастёт что-то заметнее и однозначнее. К слову - при питании 0,8 В на этой ячейке у меня росли кристаллы меди и быстро росли...

В будущем планирую уменьшить отрицательное напряжение до -0,1 В усложнением схемы.

... придётся повременить с окончательными результатами. По частотным свойствам в общем выяснилось всё. А вот по электролизу без выпрямителя пока откладывается.

Использовал то, что было под рукой - ячейка из этой темы http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=194459 не пошла : через час медь нарастилась, а через шесть часов - новой меди, как не бывало...  Сменил медный раствор на смесь хлоридов, сульфатов, нитратов и "фиг знает что ещё" меди и железа,- медь наросла нормально - но пошёл со временем хлор... Придётся взять чистый сернокислый... Только после этого смогу сравнить выход с пульсирующим, постоянным и асимметричным током в разных схемах - может и нащупаю какие-то плюсы по экономичности. Схемы так же придётся улучшать - быстрособранные могут работать хуже.

Изменено 3 Августа, 2016 в 21:09 пользователем Хоббит)

[Хоббит)]

Сегодня получил очередные результаты по теме. С высокой частотой и короткими импульсами пока выяснили, поэтому использовался ток с частотой 50 Гц, как простой вариант для первых экспериментов. На фото : амплитуда 1,8 В, длительность 8,5 мс, далее - пауза с нулевым напряжением, которое формируется самой ячейкой из-за разряда. Действующее напряжение составило 0,55 В.

Наращивался металл в маленькой ячейке с сульфатом меди и двумя медными электродами. Изменение массы 850мг+/-10мг.

Вторая стадия : на ту же ячейку подавалось постоянное напряжение 0,49 В с небольшой пульсацией порядка 100 мВ, которое получено простым сглаживанием предыдущей формы напряжения с помощью электролитического конденсатора. Пропускался тот же заряд. Изменение массы составило около 800мг.

Так как использовалась та же ячейка, то логично было бы повторить первую форму после второй, для большей достоверности. Но сам экспериментик не ставился изначально для получения большей точности, поэтому в 10% оба результата входят. Использовать саму ячейку в качестве выпрямительного элемента пока не получилось - нужно подбирать форму более тщательно с усложнением источника питания.

Кроме возможного более высокого выхода по току и по затраченной электроэнергии, пульсирующий ток дал, на взгляд, более мелкий кристаллический осадок. Постоянный ток явно увеличил неоднородность поверхности ростом кристаллов.