Obwód elektrolizera: zasady tworzenia urządzenia własnymi rękami

Elektrolizer to urządzenie używane w przemyśle, na przykład do otrzymywania określonych substancji. Jednak w związku z podwyżką cen paliw i wzrostem taryf na gaz sytuacja w naszym kraju zmieniła się diametralnie i obecnie elektroliza jest powszechnie stosowana w kraju.

Przykładem może być obwód ogniwa basenowego lub spawarka plazmowa.

Charakterystyka urządzenia

Jak wiadomo ze szkolnego kursu chemii, elektroliza to proces, w którym na elektrodach uwalniane są elementy składowe rozpuszczonych substancji. Do pomyślnego przebiegu takiego procesu potrzebne jest źródło prądu, a aparat elektrolizera jest precyzyjnie zaprojektowany do przeprowadzania tego procesu za jego pomocą.

Urządzenie do elektrolizera to pojemnik wypełniony specjalną substancją - elektrolitem. Ponadto w tym pojemniku umieszcza się co najmniej dwie elektrody.

Główną cechą urządzenia jest wydajność. To ona jest oznaczona liczbami używanymi w nazwach modeli. Na przykład, jeśli porównasz dwa modele - „SEU 20” i „SEU 40”, sama nazwa pokaże, że ten ostatni jest mocniejszy. Liczby w tym przypadku reprezentują produkcję wodoru. Liczba „20” oznacza, że ​​urządzenie jest w stanie wyprodukować 20 metrów sześciennych. metrów wodoru na godzinę.

Elektrolizery mają również inne cechy, które zwykle zależą od rodzaju urządzenia, a także od obszaru jego zastosowania.

Na przykład podczas przeprowadzania elektrolizy wody na wydajność wpływają:

• napięcie w elektrodach;
• odległość między elektrodami;
• wymiary tych elektrod;
• stężenie elektrolitu;
• właściwości chemiczne i fizyczne materiału użytego do produkcji elektrod;
• obecność lub brak elementów przyspieszających proces.

Zasada działania

Elektrolizer działa w następujący sposób: elektrody są podłączone do źródła prądu stałego, które są opuszczane do pojemnika z wodnym roztworem elektrolitu. Przepływający prąd musi mieć napięcie przekraczające punkt rozkładu trójatomowych cząsteczek wody.

Po chwili na jednej z elektrod powstaje tlen, a na drugiej wodór. Ponieważ liczba cząsteczek wodoru w wodzie jest dokładnie 2,5 większa niż liczba cząsteczek tlenu, uwalniane jest 2 razy więcej wodoru. Tak działa najprostszy elektrolizer.

Odmiany urządzeń

Elektrolizery mogą być stosowane nie tylko w przemyśle, ale także w domu. Wytwarzany przez nie wodór może zostać przekształcony w paliwo i wykorzystany do wzbogacenia mieszanki gaz/powietrze, zwiększając w ten sposób osiągi silnika samochodu.

Istnieje kilka rodzajów elektrolizerów, które różnią się od siebie cechami konstrukcyjnymi.

Urządzenia suche

Za ich pomocą możesz zmienić liczbę komórek. Podłącz urządzenie do źródła prądu, którego napięcie przekracza najniższy potencjał elektrody.

Elektrolizery przepływowe

Ta konstrukcja składa się z pojemnika z elektrodami, który jest wypełniony do góry roztworem. Kolejnym dużym elementem takiego urządzenia jest zbiornik, w którym również znajduje się roztwór, ale na górze jest jeszcze pusta przestrzeń. Oba kontenery połączone są ze sobą parą rur.

Komórka przepływowa działa w następujący sposób: w pojemniku, w którym nie ma wolnej przestrzeni, reakcja elektrochemiczna zachodzi pod wpływem prądu elektrycznego w elektrodach. Powstały gaz wraz z elektrolitem przechodzi przez jedną z rur do drugiego pojemnika. Tam jest oddzielany od roztworu elektrolitu i wychodzi przez specjalny zawór umieszczony w górnej części zbiornika. Elektrolit pozbawiony gazu wraca drugą rurą do wanny z elektrodami.

Proces ten powtarza się wielokrotnie, aż do uzyskania wymaganej objętości gazu: do momentu odłączenia urządzenia od sieci.

Urządzenia membranowe

Należą do popularnych typów elektrolizerów. Ich praca opiera się na wykorzystaniu membrany: to znaczy nie ciekłego elektrolitu, ale stałego.

Co więcej, membrana spełnia jednocześnie dwie funkcje:

1. Przenosi mikrocząsteczki.
2. Oddziela elektrody i produkty reakcji elektrochemicznych.

Najprostsza elektroliza membranowa

W przypadku, gdy niemożliwe jest umożliwienie dyfuzji między komorami elektrod, stosuje się porowatą membranę, którą może być szkło, azbest lub ceramika. Czasami można użyć wełny szklanej lub włókien polimerowych. W związku z tym urządzenia wyposażone w ten element nazywane są urządzeniami membranowymi.

Składa się z sześciu głównych elementów:

• dwie rurki (z których jedna służy do wylotu tlenu, a druga do wylotu wodoru);
• katoda;
• anoda;
• Pojemnik w kształcie litery U;
• sama membrana, która znajduje się na dnie naczynia.

Rodzaje alkaliczne

Różnorodne elektrolizery, do których można przypisać większość tych urządzeń. W prawie wszystkich z nich stężony roztwór alkaliczny działa jak katalizator.

Nie zaleca się używania soli, ponieważ uwalniany jest chlor. Najlepiej stosować wodorotlenek sodu, ponieważ nie powoduje korozji elektrody.

Proces majsterkowania

Przed wykonaniem elektrolizera własnymi rękami musisz przygotować niezbędne materiały i narzędzia, a także narysować przyszłe urządzenie na schemacie.

Będzie to wymagało:

• kawałek blachy stalowej (stal musi być nierdzewna);
• przezroczysta tuba;
• plastikowy pojemnik o pojemności 1,5 litra;
• zawór do wody;
• filtr do czyszczenia;
• armatura;
• podkładki;
• śruby;
• orzechy.

Prace rozpoczynamy od zmierzenia powierzchni blachy stalowej. Następnie za pomocą młynka należy podzielić go na 16 kwadratów o równej powierzchni. W każdym z powstałych kwadratów musisz wyciąć jeden z rogów. W drugim rogu, który znajduje się naprzeciwko wyciętego, wykonaj otwór, w który zostanie włożona śruba do mocowania z innymi płytkami.

Ponieważ podczas pracy gotowego urządzenia prąd musi przepływać z jednej płytki na drugą, należy upewnić się, że na jednej płytce gromadzi się ładunek ujemny, a na drugiej ładunek dodatni. Muszą być kolejno połączone: dodatnie, ujemne, dodatnie, ujemne i tak dalej. Zwiększa to aktualną siłę.

Płyty są połączone za pomocą śrub i podkładek. 8 płytek powinno być naładowanych dodatnio, a 8 ujemnych. Jeśli praca zostanie wykonana poprawnie, nacięcia płyt nie powinny dotykać elektrod. Aby płyty nie stykały się ze sobą, konieczne jest użycie rurki.

Gotową strukturę 16 płytek umieszcza się w plastikowym pojemniku w celu określenia miejsca wykonania otworów. Jeśli okaże się, że śruby nie mieszczą się w pojemniku, należy je skrócić i dokręcić nakrętkami, aby uzyskać szczelność.

Następnie możesz zrobić otwór w pokrywie i włożyć tam kilka łączników. Powstałe szwy należy uszczelnić szczeliwem silikonowym.

Zaleca się łączenie płytek w następujący sposób: skrajne - do minusa, a środkowe - do plusa. Objętość wydzielonego gazu jest bezpośrednio zwijana z obszaru płytek, a także z aktualnej siły. Potrzebny jest zawór bezpieczeństwa, aby w urządzeniu nie gromadziło się dużo gazu.

Po całkowitym zmontowaniu urządzenia należy je sprawdzić. W tym celu jest podłączony do źródła prądu. Woda wlewa się do jego pojemnika do poziomu, na którym znajdują się śruby. Następnie należy zamknąć pokrywę, przymocować rurkę do złączki i opuścić ją do wody. Jeśli prąd jest słaby, będzie to natychmiast zauważalne.

Aby zwiększyć wydajność urządzenia, do pojemnika zamiast wody należy wlać roztwór alkaliczny. Sama woda nie jest dobrym przewodnikiem elektryczności, ponieważ zawiera nie ma soli i zanieczyszczeń, ale jeśli dodasz do wody alkalia, jej zdolność do natychmiastowego przewodzenia prądu poprawi. Aby uzyskać wysokiej jakości elektrolit składający się z wody i alkaliów, możesz wziąć wodorotlenek sodu. Substancja ta jest powszechnie stosowana w środkach do czyszczenia rur.

Pomimo tego, że najprostszy elektrolizer składa się z niewielkiej liczby elementów, można spróbować wykonać wiele odmian takich urządzeń. Aby to zrobić, nie musisz szukać profesjonalnej pomocy.