Сверхкритический флюид с высокой электропроводностью

Stak · 11 Апреля, 2024 в 20:55

В 11.04.2024 в 23:47, user2022 сказал:

И тогда выбор веществ рабочих уже можно делать под реальную температуру

Ключевая проблема такой установки - это именно подходящее рабочее тело, сжимаемое, электроропроводное, и стойкое в широком диапазоне температур (а вот с этим - есть проблема

Stak · 12 Апреля, 2024 в 07:57

Есть ещё мысли в сторону благородных газов, как СКФ, но по растворимости в них различных веществ - особо данных не нашёл.

Цитата

Сверхкритический ксенон (t_кр = 16.6°С, p_кр = 58 атм) представляет собой абсолютно инертный растворитель, и потому химиков он привлекает как реакционная среда для получения нестабильных соединений (чаще всего металлоорганических), для которых СО₂ служит потенциальным реагентом. Однако ксенон весьма дорогой газ, и потому его широкого применения вряд ли стоит ожидать.

Металлорганические соединения же могут быть электропроводящими?

Криптон, по критическим параметрам, тоже подходит, но упоминаний о его использовании как растворителя - не нашёл.

user2022 · 12 Апреля, 2024 в 12:55

В 11.04.2024 в 23:55, Stak сказал:

и стойкое в широком диапазоне температур

Кроме электропроводности раствора можно еще подумать дальше в физику - к чему приведет прохождение электротока через раствор. Часто это приводит к электролизу раствора и тогда химический состав бочки с растворителем и чем-то растворенным может еще начать изменять себя после прохождения весьма малого количества кулонов через систему. И результаты электролиза растворов еще весьма зависят от и химических свойств каждого компонента и разности потенциалов на каждом куске системы. И чем больше разность тем меньше устойчивость веществ - а это может весьма ограничивать полезные снимаемые вольты с одной бочки и приводить к потребностям в жутко больших значениях тока чтобы снимать ощутимую (интересную хотя бы инвесторам) мощность. Или надо будет ставить батарею бочек последовательно и с каждой брать доли вольта.

Или надо подбирать вещества с рециркуляцией химии внутрях герметичной бочки после электролизного распада на/у электродов ввода-вывода желаемого электронного только электротока. Т.к. внутрях бочки электроток скорее будет гораздо более чем только электронный.

Stak · 13 Апреля, 2024 в 11:17

В 12.04.2024 в 15:55, user2022 сказал:

Или надо подбирать вещества с рециркуляцией химии внутрях герметичной бочки после электролизного распада на/у электродов ввода-вывода желаемого электронного только электротока. Т.к. внутрях бочки электроток скорее будет гораздо более чем только электронный.

А вот это интересный вопрос. Нашёл статью, где описан синтез аммиака с помощью сольватированных (в том случае - гидратированых) электронов, в растворе при активации плазменным разрядом, при атмосферное давлении.

А в натрий-аммиачном СКФ, в предлагаемой установке, ведь есть все то же самое - и сольватированные электроны, и азот с водородом, растворенные в СКФ (как продукты разложения амидов и нитридов), и высокое давление, и большие токи (в мгд-компрессоре, например), и циркуляция продуктов по контуру.

Не исключаю, что в таких условиях синтез аммиака и без катализатора будет возможен, и таким образом будет поддерживаться равновесный состав продуктов реакций, при сохранении высокой электропроводности рабочего тела.

Особенно, если степень повышения давления в компрессоре побольше поднять, это и для КПД цикла Брайтона - тоже очень пользительно.

user2022 · 13 Апреля, 2024 в 13:55

Если суметь разогреть бочку до 1400ц и надолго - там водород с азотом может и сами смогут в аммиак обратно.

А вот гидролиз аммиака на водород и азот будет идти вместе с током и при меньших температурах. Местами описана самоионизация аммиака и при -50ц - https://ru.wikipedia.org/wiki/Аммиак

Жидкий аммиак, хотя и в незначительной степени, диссоциирует на ионы (автопротолиз), в чём проявляется его сходство с водой:

${\ce {2NH3 -> NH4^+ + NH2^-}}$ .

Константа самоионизации жидкого аммиака при −50 °C составляет примерно 10⁻³³ (моль/л²).

Это имхо значит часть аммиака от прохождения тока будет вести обмен электронами с электродами и там восстанавливать азот и водород. Но также -

Металлоаммиачные растворы обладают металлической проводимостью, в них происходит распад атомов металла на положительные ионы и сольватированные электроны, окружённые молекулами NH3.

Это имхо значит когда ион метала доползет до электрода с электронами - получит там электрон и станет нейтральным. Дальше надо смотреть сможет этот нейтральный атом быстро обратно в раствор перейти или просто весь электрод засрет металом и в растворе будет очень мало (упадет бывшая электропроводность). Ток будет давать электродиализ раствора типа.

Еще можно попробовать померить проводимость трехйодистой сурьмы и/или попробовать в ней также порастворять натрий и др может подходящее. Там хотя бы критическое давление около 2 бар обещано.

Изменено 13 Апреля, 2024 в 15:03 пользователем user2022

chemister2010 · 13 Апреля, 2024 в 16:02

Проблема не в распаде аммиака, а в исчезновении натрия. А вот его будет гораздо сложнее вернуть.

user2022 · 13 Апреля, 2024 в 17:36

Были идеи там генерилка будет генерить переменный ток и растворенные ионы будут примерно одинаково выпадать на обоих двух электродах. И потом при смене полярности может сколько-то обратно анодно отдавать электрон и падать в раствор ионом. Но если атомы будут успевать слипать в большие кучи мало растворимые - тогда может и падать количество раствореных. Надо для начала просто взять переменный ток с частотой будущей генерилки и попробовать с планируемыми электродами погонять через тот раствор (при рабочих температурах ? и давлениях ?). И посмотреть что будет с раствором.

Stak · 14 Апреля, 2024 в 10:51

В 13.04.2024 в 16:55, user2022 сказал:

разогреть бочку до 1400ц и надолго

Всю бочку - не выйдет, только часть от нагревателя до сопла мгд. В технической реализации - нагревателем может быть например, теплообменник, внутри которого прокачивается тот же жидкий натрий, в качестве теплоносителя.

В 13.04.2024 в 16:55, user2022 сказал:

Ток будет давать электродиализ раствора типа.

Даже если металл будет выпадать из раствора на электродах, что помешает ему опять растворяться? Да и плотность тока можно уменьшить, сделав электроды побольше.

В 13.04.2024 в 16:55, user2022 сказал:

померить проводимость трехйодистой сурьмы и/или попробовать в ней также порастворять натрий и др может подходящее. Там хотя бы критическое давление около 2 бар обещано.

Critical temp 1101°; crit press. 55 atm. Остюда. Имхо, не особенно подходит, особенно - по температуре.

В 13.04.2024 в 19:02, chemister2010 сказал:

Проблема не в распаде аммиака, а в исчезновении натрия. А вот его будет гораздо сложнее вернуть.

Неясно, куда ему исчезать из бочки. Там все реакции в итоге ведут у водороду, азоту, и металлическому натрию. И вроде как, все промежуточные продукты - должны или растворяться в СКФ, или смешиваться с ним, или разлагаться при рабочих температурах установки.

Синтез:

${\mathsf {2Na+2NH_{3}\ {\xrightarrow[{}]{350^{o}C}}\ 2NaNH_{2}+H_{2}}}$

${\mathsf {2Na+H_{2}\longrightarrow 2\ NaH}}$

${\mathsf {NaH+NH_{3}\ {\xrightarrow[{}]{350^{o}C}}\ NaNH_{2}+H_{2}}}$

${\mathsf {2NH_{3}+6Na\ {\xrightarrow {T}}\ 2Na_{3}N+3H_{2}}}$

${\mathsf {N_{2}+6Na\ {\xrightarrow {}}\ 2Na_{3}N}}$

Разложение:

${\mathsf {6NaNH_{2}\ \xrightarrow {500-600^{o}C} \ 6Na+4NH_{3}+N_{2}}}$

${\mathsf {2Na_{3}N\ {\xrightarrow {T}}\ N_{2}+6Na}}$

${\mathsf {2NaH\xrightarrow {430-500^{o}C} \ 2\ Na+H_{2}}}$

В 13.04.2024 в 20:36, user2022 сказал:

генерилка будет генерить переменный ток и растворенные ионы будут примерно одинаково выпадать на обоих двух электродах.

Да, вполне можно использовать и переменный ток - вместе с переменным магнитным полем в реализации с циклом брайтона, а в термоакустическом стирлинге - он и так переменный.

user2022 · 14 Апреля, 2024 в 13:36

В 14.04.2024 в 13:51, Stak сказал:

Critical temp 1101°; crit press. 55 atm.

По таблицам физических величин из летаюшей в космос империи зла от 1976

Название: Таблицы физических величин: Справочник
Автор: Кикоин И.К.
Издательство: Атомиздат
Год: 1976

- там 718 кельвинов и 2.3 бара. Весьма достижимо в скороварке бытовой и на костре. Ну такое низкое давление просто проверить в какой-нить прочной бутылке и посмотреть будет там булькать при 3 бар и 450ц или уже не. Может там конечно академика обманули литературой или сильно опечатки ввели диверсанты.

Источником там указано Справочник химика Б.П.Никольского том 2 от 1963.

В 14.04.2024 в 13:51, Stak сказал:

и плотность тока можно уменьшить, сделав электроды побольше.

Плотность тока может менять относительные выходы при разряде разных ионов. А тута всего то будут ионы метала и амиака. И то и другое менять по физическому и химическому виду может быть плохо. Абсолютный выход определен количеством разряженых кулонов и от площади электродов не_зависит.

У обычных взослых дядей в генерилках магнитным полем ползают только свободные электроны в металах - сколько заползло с одной стороны проводника - столько выползло с другой стороны без электролизных фефектов на концах. А тута при комбинированой электроно-ионовой проводимости скорее будут вредные ионные фефекты разряда ионов на концах.

В 14.04.2024 в 13:51, Stak сказал:

что помешает ему опять растворяться?

Может скорость растворения из плотной пленки.

user2022 · 14 Апреля, 2024 в 14:17

Еще варианты с достаточно низкими критическими давлениями до 20 бар - диметилоксалат и перфторгептан. И гекса гепта окта нона деканы и эйкозан. Но это все вроде мало полярное и растворимость там че-нить металически проводящего может быть мала.

Но диметилоксалат вроде может давать комплексы с металами - даже с простым алюминием - https://www.ngpedia.ru/pg5033537eVzAlEy0022003960/ . Может раствор комплекса метала в диметилоксалате более проводящий.

Изменено 14 Апреля, 2024 в 14:22 пользователем user2022

Войти

Сверхкритический флюид с высокой электропроводностью

Рекомендуемые сообщения

Stak

Ссылка на комментарий

Stak

Ссылка на комментарий

user2022

Ссылка на комментарий

Stak

Ссылка на комментарий

user2022

Ссылка на комментарий

chemister2010

Ссылка на комментарий

user2022

Ссылка на комментарий

Stak

Ссылка на комментарий

user2022

Ссылка на комментарий

user2022

Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Создать аккаунт

Войти

Последние посетители 0 пользователей онлайн

ХиМиК

Химия

Справочники

Сервисы