Vferi is készített egy 5 lemezből álló elektrolizáló készüléket, hogy az általunk elvégzett kísérleteket megismételje. Az eredmények nem mindenhol egyeztek, de a cél éppen az, hogy minél többen ismételjük meg az egyes kísérleteket, ezáltal bizonyítva azok helyességét vagy éppen helytelenségét.

A kísérletekhez használt elektrolizáló cella a következőképpen nézett ki.

1.ábra. Az elektrolizáló cella alkatrészei

2.ábra. Az összeszerelt lemezek

3.ábra. Az összeszerelt elektrolizáló cella

4.ábra. Az állványra helyezett és vízzel feltöltött elektrolizáló

 

1. kísérlet

A kísérlet célja: Megállapítani hogyan függ a cellára kapcsolt impulzusok frekvenciájától a gáztermelés mértéke.

Az elektrolizáló: 4 cellás elektrolizáló, 5db 38x130x1 mm-es rozsdamentes acél lemez, 1,3 mm-es lemeztávolsággal.
Elektrolit: 1 liter desztillált vízhez 80 ml 15 %-os KOH lett adva.

Tápellátás: 1db SP300-7,5 és 1db SP150-5 Mean Well gyártmányú tápegységek sorosan kapcsolva. A cellára kapcsolt feszültség 12,0 Volt, a sorba kapcsolt tápegységek kimenete digitális ampermérőn keresztül csatlakozott egy 27000 mF-os elektrolit kondenzátorhoz.

Az elektrolit hőmérséklete: 23 °C

Frekvencia
Kitöltés
10 ml gáz
Áram
Egységnyi gáz
Hatásfok
Egyenáram 
100 % 
2,20 sec  
10,66 A  
25,58 ml/perc/A 
38,2 % 
1,2 kHz 
50 % 
6,00 sec  
5,91 A  
16,92 ml/perc/A 
25,3 % 
2,4 kHz 
50 % 

6,03 sec  
5,98 A  
16,63 ml/perc/A 
24,9 % 
7,1 kHz 
50 % 
6,56 sec  
5,75 A  
15,91 ml/perc/A 
23,8 % 
12 kHz 
50 % 
6,78 sec  
5,60 A  
15,80 ml/perc/A 
23,6 % 
18 kHz 
50 % 
7,41 sec  
5,13 A  
15,78 ml/perc/A 
23,6 % 
23 kHz 
50 % 
8,09 sec  
5,20 A  
12,96 ml/perc/A 
19,4 % 
38,5 kHz 
50 % 
8,85 sec  
4,55 A  
14,90 ml/perc/A 
22,3 % 
42,6 kHz 
50 % 
9,66 sec  
4,44 A  
13,99 ml/perc/A 
20,9 % 
65,5 kHz 
50 % 
10,88 sec  
3,89 A  
14,18 ml/perc/A 
21,2 % 
73,0 kHz 
50 % 
11,72 sec  
3,75 A  
13,65 ml/perc/A 
20,4 % 
100 kHz 
50 % 
13,00 sec  
3,37 A  
13,69 ml/perc/A 
20,5 % 

1.táblázat. A frekvencia és a gáztermelés hatásfoka közötti összefüggések

Megjegyzés: Az első mérést a cellára kapcsolt folyamatos egyenfeszültséggel végeztem.

Kiértékelés, következtetések:

Az eredmények szerint a mért összeállításnál a gáztermelés hatásfoka a frekvencia növekedésével romlik. Ez természetesen nem feltétlenül jelenti azt, hogy maga a jelenség természete ilyen, ez lehet például az áramot kapcsoló áramkör ideálistól eltérő volta miatt is. Bár a mérést már korábban, másik kapcsolóáramkörrel és tápegységgel is elvégeztem és hasonló eredményekre jutottam.

Megjegyzések:

  1. Az itt kapott eredmény pont az ellenkezője volt az általunk tapasztaltaknak (lásd itt). Nálunk a frekvencia növekedésével nőtt a hatásfok, mivel az ampermérő által mért áram csökkent. A vferi által elvégzett mérés alapján arra lehet következtetni, hogy az általunk használt mérőműszer a frekvencia növekedésével egyre több torzítást vitt be a mérésbe. Arra szeretnélek kérni, hogy Te is végezd el ezt a kísérletet és közöld velünk az eredményeidet.

  2. Több levélben is említettétek, Kedves Olvasók, hogy az ampermérő a négyszögjeleket rosszul átlagolta, a műszerek pontossága csak 20-50%-os stb. Ez így van, ezért tesztelte le vferi az eredményeket egyenárammal is, ahol szintén hasonló hatásfokot mért. Ezt már nem lehet a mérőműszer jelátlagolási hibájának venni!

  3. Mikor vferi négyszögjeleket kezdett használni, a hatásfok drasztikusan csökkent az egyenárammal végzett elektrolízishez képest. Ez azzal magyarázható, hogy a négyszögjeleknél a kitöltési tényező 50%-os volt, így az elektrolízisre használt energia csak a fele volt az egyenáramú mérésnél bevitt energiának. Ha a négyszögjelekkel végzett mérések alapján kapott hatásfokokat beszorozzuk kettővel, akkor már az egyenáramú elektrolízis hatásfokához közeli értékeket kapunk. Ez megint csak azt bizonyítja, hogy a váltakozó áramú mérések is pontosnak vehetőek.

 

2.kísérlet

A kísérlet célja: Kimérni, hogy különböző koncentrációjú KOH oldat elektrolizálásakor a cellán mekkora áram halad át, és ennek hatására egységnyi idő alatt mennyi gáz termelődik.

A felhasznált eszközök:

A mérés kezdetén a cellába 1,1 liter ioncserélt vizet töltöttem, ehhez adagoltam fecskendővel 5 ml-es adagokban a 15%-os KOH oldatot. Minden mérést 12 Volt egyenfeszültséggel végeztem.

15%-os KOH
Áram
Gáz / idő
Egységnyi gáz
Hatásfok
0 ml  
0,06 A 
7 ml / 10:00  
11,60 ml/perc/A 
17,3 %  
5 ml  
0,57 A 
40 ml / 05:40  
12,38 ml/perc/A 
18,5 %  
10 ml  
1,32 A 
100 ml / 04:00  
18,90 ml/perc/A 
28,3 %  
15 ml  
2,18 A 
100 ml / 02:10  
21,17 ml/perc/A 
31,6 %  
20 ml  
3,00 A 
100 ml / 01:30  
22,20 ml/perc/A 
33,2 %  
25 ml  
3,93 A 
100 ml / 01:09  
22,10 ml/perc/A 
33,0 %  
30 ml  
4,75 A 
100 ml / 00:58  
21,77 ml/perc/A 
32,5 %  
35 ml  
5,50 A 
100 ml / 00:49  
22,26 ml/perc/A 
33,3 %  

2.táblázat. A KOH koncentráció és az elektrolízis hatásfoka közötti összefüggések

5.ábra. A 2.táblázat eredményeinek grafikus ábrázolása

Megjegyzés: Vferi mérései megint csak ellentmondanak az általunk végzett méréseknek (lásd itt). Mi azt tapasztaltuk, hogy a KOH koncentráció és ezzel együtt a víz vezetőképességének növekedésével a hatásfok fokozatosan romlik. Vferi mérései szerint viszont a hatásfok a KOH koncentráció növekedésével először el kezd növekedni, majd 15 ml után beáll kb. 32 %-ra. Ez azonban azt is jelenti, hogy elméletileg egy darab 5-lemezes cellával megoldható lenne a szükséges mennyiségű hidrogén-termelés, mindössze az elektrolit KOH koncentrációját kell a szükséges mértékig növelni. Ha lehetőséged van rá, Te is végezd el ezt a kísérletet és közöld velünk az eredményeidet.

 

3.kísérlet

A fenti méréseknél (az 1. és 2.kísérleteknél) a cella függőlegesen állt, ami azt jelenti hogy a lemezeknek a 38 mm széles oldaluk volt vízszintes és a 130 mm-es függőleges.

Másnap elvégeztem két mérést, egyik az alsó sorban szereplő (35 ml KOH-s) mérés megismétlése volt változatlan paraméterekkel. A 2.táblázatban szereplő méréssorozat óta a cella folyadékkal feltöltve állt.

A mérés célja: hogy megállapítsam a cella vízszintes vagy függőleges helyzete mellett termelődik több gáz. Ezt azért tartottam érdekesnek, mert egy korábbi teória szerint, mivel a buborékok függőlegesen szállnak fel, hosszabb utat kell álló cella esetén a lemezek között felfelé haladniuk és ez esetleg akadályozza őket a felszállásban, és így rosszabb lehet a hatásfok. Ennek a logikus elképzelésnek azonban ellentmond a csöves vízbontó jó működése.

Helyzet
Áram
Gáz / idő
Egységnyi gáz
Hatásfok
Álló
5,50 A 
100 ml / 00:49  
22,26 ml/perc/A 
33,3 %  
Fekvő
5,50 A 
100 ml / 00:49  
22,26 ml/perc/A 
33,3 %  

3.táblázat. Álló és fekvő helyzetű cellák hatásfokának összehasonlítása

Az én méréseim is azt bizonyították, hogy mindegy, hogy a cella áll vagy fekszik.

 

4.kísérlet

A mérés célja: Annak megállapítása hogy hagyományos elektrolízisnél milyen összefüggés van a cellában levő nyomás és a termelt gáz mennyisége között.

A mérés eszközei: Az elektrolizáló cella a korábbi 5 lemezes (5 db 38x130x1 saválló lemez 1,3 mm távolságokban egymástól). Az elektrolitként 1 l desztillált vízhez 40 ml 15%-os KOH oldat lett adva.

Az elektrolizáló cella 310 mm hosszú 63 mm átmérőjű PVC lefolyócsőből készült, teteje, alja plexi lemezzel lezárva. A saválló lemezekből készült elektródák az alsó zárólaphoz vannak erősítve. A PVC cső oldalába két furaton keresztül egy skálázott üvegcső csatlakozik, amelyen a cellában termelt gáz mennyisége leolvasható.

A cella felső fedőlapjához a szokásos fecskendőből készült szelep, alsó fedőlapjához pedig 5 méteres műanyagcsövön keresztül egy levágott aljú PET-palackból készített tölcsér csatlakozik.

6.ábra. Az elektrolizáló cella a gázmennyiség-mérő csővel

7.ábra. Az elektrolizáló cella alulnézetben

8.ábra. Gázmennyiség mérése 0,65 bar nyomáson

9.ábra. Gázmennyiség mérése 1,35 bar nyomáson

Az áramforrás egy SP300-7,5 és egy SP150-5 nagy stabilitású DC tápegység sorosan kötve. Az áramot és a feszültséget digitális multiméterek mérik. Az időt digitális stopperrel, a hőmérsékletet pedig egy erre alkalmas szondás multiméterrel mértem.

A mérés menete: A cella tetején a szelepet nyitottam, és a PET-palack tölcsérén keresztül a cellát színültig töltöttem elektrolittal, majd a szelepet lezártam.

Három mérést végeztem, mindegyiket 12 Volt egyenfeszültséggel.

  1. Az első esetben a tölcsérben levő folyadékszintet a cella aljával egy magasságba állítottam a tölcsér mozgatásával. Ezután 60 sec ideig bekapcsoltam az áramot. Az áram kikapcsolása után a tölcsér mozgatásával a tölcsér folyadékszintjét az üvegcsőben látható folyadékszint magasságába emeltem, hogy a nyomás a cellában normál légköri nyomás legyen és leolvastam a skáláról a termelt gáz mennyiségét.

  2. A második mérésnél az elektrolizáló cellát 3,5 m-rel feljebb helyeztem el a tölcsérben levő folyadékszintnél, így a légköri nyomásmál 0,35 bárral kisebb lett a cella nyomása.

  3. A harmadik mérésnél a tölcsér került a cella fölé 3,5 m-rel, így a cella nyomása 0,35 Bárral magasabb lett mint a légköri nyomás.

A méréseket elvégezve a következő eredményeket kaptam:

Nyomás
Feszültség
Áram
Gáz/perc
 Egységnyi gáz
Hatásfok
0,65 Bar 
11,84 V  
7,00 A 
185 ml/perc  
 26,43 ml/perc/A
39,5 %
1,00 Bar 
11,84 V  
7,00 A 
185 ml/perc  
 26,43 ml/perc/A
39,5 %
1,35 Bar 
11,84 V  
7,05 A 
185 ml/perc  
 26,24 ml/perc/A
39,2 %

4.táblázat. A termelt gáz mennyiségének függése a cellában uralkodó nyomástól

Kiértékelés: Logikusnak tűnik az az elképzelés, miszerint ha kisebb a cellában a nyomás, akkor sokkal könnyebben képződhetnek a folyadékban buborékok, és így több gáz termelésére számíthatunk. Azonban - mint látható - a mért tartományban a cella nyomásától a termelt gáz mennyisége nem függ! A fizikakönyvek ide vonatkozó fejezeteit áttanulmányozva ennek így is kell történnie, hiszen a Faraday által felírt egyenletben nem szerepel a nyomás, mindössze az átfolyó töltésmennyiség és az anyag töltésszáma található. Ha tehát hagyományos elektrolízist végzünk, nem növelhetjük a termelt gáz mennyiségét azzal, hogy a cellában vákuumot hozunk létre.

 

 

 

Utolsó frissítés dátuma: 2005 március 18.