מעגל אלקטרוליזר: כללים להכנת מכשיר במו ידיך

אלקטרוליזר הוא מכשיר המשמש בתחום התעשייתי, למשל, להשגת חומרים מסוימים. עם זאת, עקב התייקרות הדלק ועליית תעריפי הגז, המצב בארצנו השתנה באופן דרמטי, וכיום נעשה שימוש נרחב באלקטרוליזה בבית.

דוגמה לכך תהיה מעגל תאי בריכה או רתכת פלזמה.

מאפייני המכשיר

כפי שאתה יודע מהקורס בכימיה בבית הספר, אלקטרוליזה היא תהליך שבו המרכיבים המרכיבים של חומרים מומסים משתחררים על האלקטרודות. עבור מהלך מוצלח של תהליך כזה, נדרש מקור זרם, ומנגנון האלקטרוליזר מתוכנן בדיוק לבצע את התהליך הזה בעזרתו.

מכשיר האלקטרוליזר הוא מיכל מלא בחומר מיוחד - אלקטרוליט. כמו כן, לפחות שתי אלקטרודות ממוקמות במיכל זה.

המאפיין העיקרי של המכשיר הוא ביצועים. היא מסומנת על ידי המספרים המשמשים בשמות הדוגמניות. לדוגמה, אם אתה משווה בין שני דגמים - "SEU 20" ו-"SEU 40", אז רק השם לבדו יבהיר שהאחרון חזק יותר. המספרים במקרה זה מייצגים את ייצור המימן. המספר "20" אומר שהמכשיר מסוגל לייצר 20 מ"ק. מטרים של מימן לשעה.

לאלקטרוליזרים יש גם מאפיינים אחרים, התלויים בדרך כלל בסוג המכשיר, כמו גם באזור היישום שלו.

לדוגמה, בעת ביצוע אלקטרוליזה של מים, היעילות מושפעת מ:

• מתח באלקטרודות;
• מרחק בין אלקטרודות;
• מידות האלקטרודות הללו;
• ריכוז אלקטרוליטים;
• תכונות כימיות ופיזיקליות של החומר המשמש לייצור אלקטרודות;
• נוכחות או היעדר אלמנטים המאיצים את התהליך.

עקרון הפעולה

האלקטרוליזר פועל באופן הבא: אלקטרודות מחוברות למקור זרם ישר, אשר מורידות לתוך מיכל עם תמיסת אלקטרוליט מימית. לזרם העובר חייב להיות מתח העולה על נקודת הפירוק של מולקולות מים טריאטומיות.

לאחר זמן מה נוצר חמצן על אחת האלקטרודות ומימן על השנייה. מכיוון שמספר מולקולות המימן במים הוא בדיוק 2.5 יותר ממספר מולקולות החמצן, משתחרר פי 2 יותר מימן. כך פועל האלקטרוליזר הפשוט ביותר.

מגוון מכשירים

ניתן להשתמש באלקטרוליזרים לא רק בתחום התעשייתי, אלא גם בבית. ניתן להמיר את המימן שהם מייצרים לדלק ולהעשיר את תערובת הגז/אוויר ובכך להגביר את ביצועי מנוע המכונית.

ישנם מספר סוגים של אלקטרוליזים, הנבדלים זה מזה בתכונות העיצוב.

מכשירים יבשים

באמצעותם, אתה יכול לשנות את מספר התאים. חבר את המכשיר למקור זרם שהמתח שלו עולה על פוטנציאל האלקטרודה הנמוך ביותר.

אלקטרוליזרים זורמים

עיצוב זה מורכב ממיכל עם אלקטרודות, אשר מלא עד למעלה עם תמיסה. אלמנט גדול נוסף של מכשיר כזה הוא מיכל, המכיל גם פתרון, אבל עדיין יש חלל ריק מלמעלה. שני המיכלים מחוברים זה לזה על ידי זוג צינורות.

תא הזרימה פועל באופן הבא: במיכל שבו אין מקום פנוי מתרחשת תגובה אלקטרוכימית בהשפעת זרם חשמלי באלקטרודות. הגז שנוצר, יחד עם האלקטרוליט, עובר דרך אחד הצינורות לתוך המיכל השני. שם הוא מופרד מתמיסת האלקטרוליט ויוצא דרך שסתום מיוחד הממוקם בחלק העליון של המיכל. האלקטרוליט, משולל גז, חוזר דרך הצינור השני לאמבטיה עם אלקטרודות.

תהליך זה חוזר על עצמו פעמים רבות עד לקבלת נפח הגז הנדרש: עד לניתוק המכשיר מהרשת.

התקני ממברנה

הם בין הסוגים הנפוצים של אלקטרוליזים. עבודתם מבוססת על שימוש בממברנה: כלומר, לא אלקטרוליט נוזלי, אלא מוצק.

יתר על כן, הממברנה מבצעת שתי פונקציות בבת אחת:

1. הוא נושא מיקרו-חלקיקים.
2. מפריד בין אלקטרודות ותוצרי תגובה אלקטרוכימית.

אלקטרוליזה דיאפרגמה הפשוטה ביותר

במקרה בו אי אפשר לאפשר דיפוזיה בין תאי האלקטרודה, נעשה שימוש בסרעפת נקבובית, שיכולה להיות זכוכית, אסבסט או קרמיקה. לפעמים ניתן להשתמש בצמר זכוכית או בסיבי פולימר. בהתאם לכך, מכשירים המצוידים באלמנט זה נקראים התקני דיאפרגמה.

מורכב משישה אלמנטים עיקריים:

• שני צינורות (אחד מהם מיועד ליציאת חמצן, והשני ליציאת מימן);
• קָטוֹדָה;
• אָנוֹדָה;
• מיכל בצורת U;
• הסרעפת עצמה, שנמצאת בתחתית הכלי.

סוגי אלקליין

מגוון אלקטרוליזרים, אליהם ניתן לייחס את רוב המכשירים הללו. כמעט בכולם, תמיסת אלקלית מרוכזת פועלת כזרז.

השימוש במלח אינו מומלץ מכיוון שישתחרר כלור. עדיף להשתמש בנתרן הידרוקסיד מכיוון שהוא אינו מאכל את האלקטרודה.

תהליך עשה זאת בעצמך

לפני ביצוע אלקטרוליזר במו ידיך, עליך להכין את החומרים והכלים הדרושים, כמו גם לצייר את המכשיר העתידי בתרשים.

זה ידרוש:

• חתיכת יריעת פלדה (פלדה חייבת להיות אל חלד);
• צינור שקוף;
• מיכל פלסטיק בנפח 1.5 ליטר;
• שסתום למים;
• מסנן לניקויו;
• אביזרי;
• מכונות כביסה;
• ברגים;
• אֱגוֹזִים.

העבודה מתחילה במדידת שטח יריעת הפלדה. לאחר מכן, באמצעות מטחנה, יש צורך לחלק אותו ל-16 ריבועים בעלי שטח שווה. בכל אחד מהריבועים המתקבלים, אתה צריך לחתוך את אחת הפינות. בפינה השנייה, הממוקמת מול זו המנוסרת, יוצרים חור שאליו יוכנס בורג כדי להדק אותו לצלחות אחרות.

מכיוון שבמהלך פעולת המכשיר המוגמר, הזרם חייב לעבור מצלחת אחת לאחרת, אתה צריך לוודא כי מטען שלילי מצטבר על צלחת אחת, ומטען חיובי על השני. הם חייבים להיות מחוברים בתורם: חיובי, שלילי, חיובי, שלילי, וכן הלאה. זה מגביר את עוצמת הזרם.

הלוחות מחוברים באמצעות ברגים ודסקיות. 8 צלחות צריכות להיות טעונות חיובית ו-8 שליליות. אם העבודה נעשית כראוי, אז החתכים של הצלחות לא צריך לגעת באלקטרודות. כדי להבטיח שהצלחות לא יבואו במגע זה עם זה, יש צורך להשתמש בצינור.

המבנה המוגמר של 16 צלחות מונח במיכל פלסטיק על מנת לקבוע היכן יש לעשות את החורים. אם מתברר שהברגים אינם מתאימים למיכל, אז יש לקצר אותם ולהדק אותם עם אגוזים כדי להשיג אטימות.

לאחר מכן, אתה יכול לעשות חור במכסה ולהכניס כמה אביזרי לשם. התפרים המתקבלים חייבים להיות אטומים עם איטום סיליקון.

מומלץ לחבר את הלוחות באופן הבא: הקיצונים - למינוס, וזו שבאמצע - לפלוס. נפח הגז המתפתח מפותל ישירות מאזור הצלחות, כמו גם מעוצמת הזרם. יש צורך בשסתום בטיחות כדי שלא יצטבר גז רב במכשיר.

לאחר הרכבה מלאה של המכשיר, יש לבדוק אותו. לשם כך, הוא מחובר למקור זרם. מים מוזגים לתוך המיכל שלו עד לרמה שבה נמצאים הברגים. אז אתה צריך לסגור את המכסה, לחבר צינור לאביזר ולהוריד אותו למים. אם הזרם חלש, זה יהיה מורגש מיד.

כדי להגביר את היעילות של המכשיר, יש צורך לשפוך פתרון אלקלי לתוך המיכל במקום מים. כשלעצמם, מים רגילים אינם מוליך חשמל טוב במיוחד, מכיוון שהם מכילים אין מלחים וזיהומים, אבל אם אתה מוסיף אלקלי למים, היכולת שלו להוליך זרם באופן מיידי ישתפר. כדי להשיג אלקטרוליט איכותי המורכב ממים ואלקלי, אתה יכול לקחת נתרן הידרוקסיד. חומר זה נמצא בדרך כלל במנקי מקטרות.

למרות העובדה שהאלקטרוליזר הפשוט ביותר מורכב ממספר קטן של אלמנטים, אתה יכול לנסות ליצור סוגים רבים של מכשירים כאלה. לשם כך, אין צורך לפנות לעזרה מקצועית.