Circuito elettrolizzatore: regole per realizzare un dispositivo con le tue mani

Un elettrolizzatore è un dispositivo che viene utilizzato in campo industriale, ad esempio, per ottenere determinate sostanze. Tuttavia, a causa dell'aumento del prezzo del carburante e dell'aumento delle tariffe del gas, la situazione nel nostro paese è cambiata radicalmente e ora l'elettrolisi è ampiamente utilizzata in casa.

Un esempio potrebbe essere un circuito di celle per piscine o una saldatrice al plasma.

Caratteristiche del dispositivo

Come saprai dal corso di chimica della scuola, l'elettrolisi è un processo in cui gli elementi costitutivi delle sostanze disciolte vengono rilasciati sugli elettrodi. Per il buon esito di tale processo, è necessaria una sorgente di corrente e l'apparato elettrolizzatore è progettato proprio per eseguire questo stesso processo con il suo aiuto.

Il dispositivo elettrolizzatore è un contenitore riempito con una sostanza speciale: l'elettrolita. Inoltre, in questo contenitore sono posti almeno due elettrodi.

La caratteristica principale del dispositivo è la prestazione. È lei che è designata dai numeri che sono usati nei nomi dei modelli. Ad esempio, se confronti due modelli: "SEU 20" e "SEU 40", solo il nome chiarirà che quest'ultimo è più potente. I numeri in questo caso rappresentano la produzione di idrogeno. Il numero "20" significa che il dispositivo è in grado di produrre 20 metri cubi. metri di idrogeno all'ora.

Gli elettrolizzatori hanno anche altre caratteristiche, che di solito dipendono dal tipo di dispositivo, nonché dall'area della sua applicazione.

Ad esempio, quando si esegue l'elettrolisi dell'acqua, l'efficienza è influenzata da:

• tensione negli elettrodi;
• distanza tra gli elettrodi;
• le dimensioni di questi elettrodi;
• concentrazione di elettroliti;
• proprietà chimiche e fisiche del materiale utilizzato per la fabbricazione degli elettrodi;
• la presenza o meno di elementi che accelerano il processo.

Principio di funzionamento

L'elettrolizzatore funziona come segue: gli elettrodi sono collegati a una sorgente di corrente continua, che vengono calati in un contenitore con una soluzione acquosa di elettrolita. La corrente passante deve avere una tensione che superi il punto di decomposizione delle molecole d'acqua triatomiche.

Dopo un po ', si forma ossigeno su uno degli elettrodi e idrogeno sull'altro. Poiché il numero di molecole di idrogeno nell'acqua è esattamente 2,5 volte superiore al numero di molecole di ossigeno, viene rilasciato 2 volte più idrogeno. Ecco come funziona l'elettrolizzatore più semplice.

Varietà di dispositivi

Gli elettrolizzatori possono essere utilizzati non solo in ambito industriale, ma anche domestico. L'idrogeno che generano può essere convertito in carburante e utilizzato per arricchire la miscela gas/aria, aumentando così le prestazioni del motore dell'auto.

Esistono diversi tipi di elettrolizzatori, che differiscono l'uno dall'altro nelle caratteristiche del design.

Dispositivi a secco

Usandoli, puoi cambiare il numero di celle. Collegare il dispositivo a una sorgente di corrente la cui tensione supera il potenziale dell'elettrodo più basso.

Elettrolizzatori a flusso continuo

Questo design è costituito da un contenitore con elettrodi, che viene riempito fino in cima con una soluzione. Un altro grande elemento di un tale dispositivo è un serbatoio, che contiene anche una soluzione, ma c'è ancora uno spazio vuoto in cima. Entrambi i contenitori sono collegati tra loro da una coppia di tubi.

La cella di flusso funziona come segue: in un contenitore dove non c'è spazio libero, avviene una reazione elettrochimica sotto l'influenza di una corrente elettrica negli elettrodi. Il gas risultante, insieme all'elettrolita, passa attraverso uno dei tubi nel secondo contenitore. Lì viene separato dalla soluzione elettrolitica ed esce attraverso una speciale valvola situata nella parte superiore del serbatoio. L'elettrolita, privato del gas, ritorna attraverso il secondo tubo al bagno con elettrodi.

Questo processo viene ripetuto più volte fino a ottenere il volume di gas richiesto: fino a quando il dispositivo non viene disconnesso dalla rete.

Dispositivi a membrana

Sono tra i tipi comuni di elettrolizzatori. Il loro lavoro si basa sull'uso di una membrana: cioè non un elettrolita liquido, ma solido.

Inoltre, la membrana svolge due funzioni contemporaneamente:

1. Trasporta microparticelle.
2. Separa elettrodi e prodotti di reazione elettrochimica.

La più semplice elettrolisi a diaframma

Nel caso in cui non sia possibile consentire la diffusione tra le camere degli elettrodi, viene utilizzato un diaframma poroso, che può essere in vetro, amianto o ceramica. A volte è possibile utilizzare lana di vetro o fibre polimeriche. Di conseguenza, i dispositivi dotati di questo elemento sono chiamati dispositivi a diaframma.

Consiste di sei elementi principali:

• due tubi (di cui uno per l'uscita dell'ossigeno e l'altro per l'uscita dell'idrogeno);
• catodo;
• anodo;
• contenitore a forma di U;
• il diaframma stesso, che si trova sul fondo della nave.

Tipi alcalini

Una varietà di elettrolizzatori, a cui è possibile attribuire la maggior parte di questi dispositivi. In quasi tutti, una soluzione alcalina concentrata funge da catalizzatore.

L'uso del sale non è raccomandato in quanto il cloro verrà rilasciato. L'idrossido di sodio è il migliore utilizzato in quanto non corrode l'elettrodo.

Processo fai da te

Prima di realizzare un elettrolizzatore con le tue mani, devi preparare i materiali e gli strumenti necessari, oltre a disegnare il dispositivo futuro sul diagramma.

Ciò richiederà:

• un pezzo di lamiera d'acciaio (l'acciaio deve essere inossidabile);
• tubo trasparente;
• contenitore di plastica con un volume di 1,5 litri;
• valvola per acqua;
• filtro per pulirlo;
• raccordi;
• rondelle;
• bulloni;
• noccioline.

Il lavoro inizia con la misurazione dell'area della lamiera d'acciaio. Successivamente, per mezzo di una smerigliatrice, è necessario dividerlo in 16 quadrati di uguale area. In ciascuno dei quadrati risultanti, è necessario tagliare uno degli angoli. Nell'altro angolo, che si trova di fronte a quello segato, praticare un foro in cui verrà inserito il bullone per il fissaggio con altre piastre.

Poiché durante il funzionamento del dispositivo finito, la corrente deve passare da una piastra all'altra, è necessario assicurarsi che una carica negativa si accumuli su una piastra e una carica positiva sull'altra. Devono essere collegati a turno: positivo, negativo, positivo, negativo e così via. Questo aumenta la forza attuale.

Le piastre sono collegate mediante bulloni e rondelle. 8 piastre dovrebbero essere caricate positivamente e 8 negative. Se il lavoro viene eseguito correttamente, i tagli delle piastre non devono toccare gli elettrodi. Per garantire che le piastre non entrino in contatto tra loro, è necessario utilizzare un tubo.

La struttura finita di 16 piastre viene posta in un contenitore di plastica per determinare dove devono essere praticati i fori. Se si scopre che i bulloni non si adattano al contenitore, devono essere accorciati e serrati con dadi per ottenere la tenuta.

Successivamente, puoi praticare un foro nel coperchio e inserire diversi raccordi lì. Le cuciture risultanti devono essere sigillate con sigillante siliconico.

Si consiglia di collegare le piastre come segue: quelle estreme - al meno e quella nel mezzo al più. Il volume del gas sviluppato è arricciato direttamente dall'area delle piastre, nonché dalla forza attuale. È necessaria una valvola di sicurezza in modo che non si accumuli molto gas nel dispositivo.

Dopo che il dispositivo è completamente assemblato, deve essere controllato. Per questo, è collegato a una fonte di corrente. L'acqua viene versata nel suo contenitore al livello in cui si trovano i bulloni. Quindi è necessario chiudere il coperchio, collegare un tubo al raccordo e abbassarlo nell'acqua. Se la corrente è debole, sarà immediatamente evidente.

Per aumentare l'efficienza del dispositivo, è necessario versare una soluzione alcalina nel contenitore invece dell'acqua. Di per sé, l'acqua naturale non è un ottimo conduttore di elettricità, poiché contiene non ci sono sali e impurità, ma se aggiungi alcali all'acqua, la sua capacità di condurre corrente immediatamente migliorerà. Per ottenere un elettrolita di alta qualità composto da acqua e alcali, puoi assumere idrossido di sodio. Questa sostanza si trova comunemente negli scovolini.

Nonostante il fatto che l'elettrolizzatore più semplice sia costituito da un piccolo numero di elementi, puoi provare a creare molte varietà di tali dispositivi. Per fare ciò, non è necessario cercare un aiuto professionale.