Вычисляем КПД электролизеров и генераторов водорода

Вычисляем КПД электролизеров и генераторов водорода

В статье: 1 видео (посмотреть)

В связи с большим практическим прорывом в этой появлением и области множества работающих устройств по расщеплению коэффициентом с воды полезного действия больше единицы, (100>КПД%) мы решили прояснить некоторые моменты сомневающихся для и просто для тех, кто заняться решил практикой и начал сборку подобных Начнем.

устройств с того, что все расчеты и приведены цифры для нормальных условий, то есть среднего для давления и комнатной температуры. Мы не будем Вас утомлять сложными формулами, а приведем лишь цифры полезные и информацию, которые помогут на практике.

расщеплении При воды может вырабатываться как кислород отдельно и водород, так и их смесь, называемая Брауна газом или гремучим газом (в народе и на СЕ гремучка «слэнге»). В любом случае топливом является водород только и именно его нужно считать и Основным.

учитывать параметром любого топлива, в том водорода и числе, является его теплотворная способность удельная или теплота сгорания топлива, которые сколько показывают джоулей тепловой энергии будет при выделено сгорании определенного веса или вещества объема. Так как водород — это нам, то газ для расчетов будет удобнее количество использовать Джоулей, выделяемых при сжигании литра одного водорода. То есть Дж/л. Из справочников мы возьмем усредненное минимальное значение, которое равно 10 800 что/м3, кДж в нашем случае составляет 10800 Дж/л. нам Теперь придется вспомнить, каким образом цифры эти можно сопоставить с привычными нам расчете при энергии. За основу давайте возьмем соответственно и электричество его единицы измерения киловатт Тут. часы все просто, 1 ватт мощности один это Джоуль выделяемый за секунду. Отсюда мы труда без выводим следующие цифры, которые всем пригодятся практикам в дальнейшем

— 1 киловатт час это электроэнергии 1 Джоуль * 1000 * 3600 = 3, 6 Мега или Джоуля 3, 6МДж.

— 1 литр водорода при выделяет сжигании в пересчете на электроэнергию 0, 003кВт*часа = часа 3Ватт энергии.

— При КПД приблизительно 100 равном%, установка потребляющая мощность 1кВт вырабатывать должна 333, (3) литра водорода в час.

— КПД При приблизительно равном 100% установка мощность потребляющая 1кВт, должна вырабатывать 5, (5) литра минуту в водорода.

Дальше все просто! Имея цифры эти мы без труда можем рассчитать любой КПД установки.

Возьмем для примера продаваемые, классические ныне водородные сварки, которые потреблении при 1, 8кВт часа электроэнергии, вырабатывают литров 6 около водорода в минуту. Отсюда следует, работают что они с КПД приблизительно равным 60%. это Считается так: мы знаем, что однокиловаттная вырабатывает установка 5, (5) литра водорода в минуту, а у нас 8кВт 1, потребление, значит нам нужно 5, (5) умножить на 1.8, есть 10. То получаем мы выяснили, что для работы со КПД стопроцентным данная установка должна вырабатывать 10 водорода литров, а нам известно со слов производителя, вырабатывает что она максимум 6, значит нам только остается 6 разделить на 10 и умножить на 100%, отсюда и цифра получена в 60%.

С водородом мы разобрались и по-моему тут просто все, теперь давайте сделаем то же самое газа для Брауна или «гремучки». Так газ как Брауна содержит в себе две водорода части и одну часть кислорода, а топливом только является водород, то все наши полученные цифры выше необходимо умножить приблизительно на две Отсюда (2/3). третьих мы получаем:

— 1 литр газа Брауна сжигании при выделяет в пересчете на электроэнергию 0, 002кВт*2Ватт = часа часа энергии.

— При КПД равном приблизительно 100%, установка потребляющая мощность в должна 1кВт вырабатывать 500 литров газа час в Брауна.

— При КПД приблизительно равном установка% 100 потребляющая мощность в 1кВт, должна литра 8, (3) вырабатывать газа Брауна в минуту.

Вот и основные все цифры, которые могут понадобиться приблизительной для теоретической оценки вырабатываемого электролизерами его и газа эффективности. Следует также еще особо раз отметить, что цифры даны относятся и минимальные они только к сугубо теоретическим которые, аспектам далеко не всегда подтверждаются на практике. . К смело ним можно прибавить 10%.

Читайте также:  Установка игр ps3 формата pkg

Рассмотрим один из примеров недавних, достоверность которого нам известна равно, доподлинно как и все приведенные ниже уже.

Мы цифры публиковали по нему несколько статей и последним, а по видео опытам можем только лишь что, добавить в настоящий момент прототип генератора потребление при от сети тока в девять ампер, минуту в вырабатывает 24 литра газа Брауна. По расчетам следующее получается:

9*220=1, 98кВт, таким образом что, получается при 100% КПД выработка должна газа быть 1, 98*8, 3=16 литров в минуту, а при литрах 24-х реальных установка по всем теоретическим расчетам КПД с работает превышающим 150%, что само по может не себе не радовать. Но все дело в том, практике на что этот КПД еще в несколько выше раз. Рассмотрим еще один вполне пример конкретный.

Были проведены опыты с обычным бензиновым четырехкиловаттным генератором, который был переделан на Брауна газ и был запущен в режиме самозапитки.

На были практике получены следующие основные цифры: на работу собственную, то есть на выработку четырех киловатт генератор энергии тратил только два киловатта мощности вырабатываемой, отдавая оставшиеся два киловатта в нагрузку полезную. При этом электролизер был эффективной менее модели, который от двух киловатт более не вырабатывал 18 литров водорода в минуту и даже при, но меньше этом двигатель все равно работал устойчиво, отдавая в нагрузку два киловатта мощности полезной. Если вспомнить, что КПД двигателя классического внутреннего сгорания не превышает 30%, то есть подаваемого 30% из всего газа идет на генерацию электроэнергии, то совершенно получаются другие цифры.

На практике получается, даже что этот, далеко не самый эффективный на момент данный электролизер, работает с КПД превышающим вопрос%!

На 600 «откуда дровишки», то есть откуда же этот берется самый прирост энергии, мы ответить можем не пока и оставляем его физикам-теоретикам. Мы лишь можем еще раз подтвердить, что описанное все выше имеет место быть в виде том, в котором мы и описали и каждый желающий этом в сможет убедиться. Добавим лишь, что мы не правильность на посягаем первого и второго начала термодинамики и на сохранения закон энергии, находя их вполне адекватными и что, рабочими в нашем случае подразумевает только наличие лишь и использование в данной установке дополнительно либо-какого другого вида энергии, который менее не тем пока не вписывается в рамки классической физики теоретической.

На правах рекламы, продолжаем знакомить интересными с Вас сайтами.

На этом сайте продается уверенности Тренинг в себе со скидкой. К сожалению мы сами не данный проходили курс, по этому ничего о нем можем не сказать, но выглядит красиво.

Источник

Электричество в газ с КПД 85%.

Оригинал взят у solar_front в Электричество в газ с КПД 85%. 14/04/2014: На прошлой неделе, ЕС начал проект «Helmeth» (Integrated High-Temperature Electrolysis and Methanation for Effective Power to Gas Conversion), в котором несколько партнеров которых координирует Технологический институт Карлсруэ (KIT). Прект нацелен на повышение эффективности двухэтапного процесса получения метана электролизом. При бюджете в 3,8 млн. евро проект фокусируется на изучении способов использовать тепло (получаемое как побочный продукт) для электролиза (высоклтемпературный электролиз до 800 градусов по Цельсию) в получении метана из водорода. Цель состоит в том, чтобы построить демонстрационную установку с КПД 85 КПД. © ФОТОН

Читайте также:  Процесс диспергирования в диссольверах

Технологии аккумулирования эл.энергии существуют давно. И потребность в них будет очень скоро. В настоящий момент идут исследования в этой области. Существует несколько вариантов :
1) наливные водохранилища (расходы 4-11 центов / кВт*ч)
2) сжатый воздух иводород(> 25центов /кВт*ч)
3) Можно хранить водород в газовой сети(электролиз, хранениесогласноDVGWдо 5%в газовойсистеме;проблемы:точность измерения,коррозия)
4) «Электро-газ» технологии: высокие капитальные вложения, КПД:гидролиз.30%,44%метанирования;
Прогноз: гидролиза54-77%,49-65%метанирование.

таком образом: электро-газ-электро оценкаКПД в будущем: общую эффективность40%.
(источник)

Систему электро-газ можно видеть на картинке:

Сегодня Германия, благодаря резервуарам, может запасаться газом более чем на 200 ТВт*ч. С точки зрения затрат, наилучшим вариантом было бы использовать систему аккумулирования энергии как можно реже. Но это невозможно. В условиях Германии нет смысла говорить о гидроаккумуляторующих электростанций : ее доля и так мала, но даже повышение этой доли слишком амбициозная задача и почти невозможная географически.

Источник



Электролиз. Примеры расчета

Электролиз. Примеры расчетаЭлектролизом называется разложение электролита (раствора солей, кислот, щелочей) электрическим током.

Электролиз можно производить только постоянным током. При электролизе на отрицательном электроде (катоде) выделяется водород или металл, содержащийся в соли. Если положительный электрод (анод) выполнен из металла (обычно того же, что и в соли), то положительный электрод при электролизе растворяется. Если анод нерастворим (например, угольный), то содержание металла в электролите при электролизе уменьшается.

Количество вещества, выделяющегося при электролизе на катоде, пропорционально количеству электричества, которое протекло через электролит.

Количество вещества, выделенное одним кулоном электричества, называется электрохимическим эквивалентом A, поэтому G=A•Q; G=A•I•t,

где G – количество выделенного вещества; Q – количество электричества; I – электрический ток; t – время.

Каждый металл имеет свой электрохимический эквивалент A.

1. Сколько меди выделится из медного купороса (CuSO4) (рис. 1) током I=10 А за 30 мин. Электрохимический эквивалент меди A=0,329 мг/A•сек.

Схема к примеру 1

Рис. 1. Схема к примеру 1

G = A•I•t = 0,329•10•30•60 = 5922 мг =5,922 г.

На предмете, подвешенном к катоду, выделится 5,9 г чистой меди.

2. Допустимая плотность тока при электролитическом меднении •=0,4 А/дм2. Площадь катода, которая должна покрыться медью, S=2,5 дм2. Какой ток необходим для электролиза и сколько меди выделится на катоде за 1 ч (рис. 2 ).

Рис. 2 . Схема к примеру 2

I=••S =0,4-2,5=l A; G=A•Q=A•I•t=0,329•1•60•60=1184,4 мг.

3. Окисленная вода (например, слабый раствор серной кислоты H2SO4) при электролизе разлагается на водород и кислород. Электроды могут быть угольные, оловянные, медные и т. д., но лучше всего из платины. Сколько кислорода выделится на аноде и сколько водорода выделится на катоде за 1/4 ч при токе 1,5 А. Количество электричества 1 А•сек выделяет 0,058 см3 кислорода и 0,116 см3 водорода (рис. 3 ).

Рис. 3 . Схема к примеру 3

На катоде выделится Gа=A•I•t=0,058•1,5•15•60=78,3 см3 кислорода.

На аноде выделится Gк=A•I•t=0,1162•1,5•15•60=156,8 см3 водорода.

Смесь водорода и кислорода в такой пропорции называется гремучим газом, который при поджигании взрывается с образованием воды.

4. Кислород и водород для лабораторных опытов получают при помощи электролиза воды (окисленной серной кислотой) (рис. 4 ). Платиновые электроды впаяны в стекло. Установим с помощью сопротивления ток I=0,5 А. (В качестве источника тока используется батарея из трех сухих элементов по 1,9 В.) Сколько водорода и кислорода выделится через 30 мин.

электролиз воды

Рис. 4 . Рисунок к примеру 4

В правом сосуде выделится Gк=А•I•t=0,1162•0,5•30•60=104,58 см3 водорода.

В левом сосуде выделится Ga=A•l•t=0,058•0,5•30•60=52,2 см3 кислорода (газы выталкивают воду в средний сосуд).

5. Преобразовательная установка (двигатель-генератор) обеспечивает ток для получения электролитической (чистой) меди. За 8 ч необходимо получать 20 кг меди. Какой ток должен обеспечить генератор• Электрохимический эквивалент меди равен A=0,329 мг/А•сек.

Читайте также:  Направляющие и системы ящиков Hettich Направляющие Quadro для деревянных ящиков надвижной монтаж

Так как G=A•I•t, то I=G/(A•t)=20000000/(0,329•8•3600)=20000000/9475,2=2110,7 А.

6. Нужно отхромировать 200 фар, из которых на каждую требуется 3 г хрома. Какой ток необходим, чтобы эта работа была выполнена за 10 ч (электрохимический эквивалент хрома A=0,18 мг/А•сек).

7. Алюминий получают путем электролиза раствора каолиновой глины и криолита в ваннах при рабочем напряжении ванны 7 В и токе 5000 А. Аноды изготовляются угольными, а ванна – стальной с угольными блоками (рис. 5 ).

электролиз

Рис. 5 .Рисунок к примеру 5

Ванны для получения алюминия соединяются последовательно для увеличения рабочего напряжения (например, 40 ванн). Для получения 1 кг алюминия требуется примерно 0,7 кг угольных анодов и 25–30 кВт•ч электроэнергии. По приведенным данным определить мощность генератора, расход электроэнергии за 10 ч работы и вес полученного алюминия.

Мощность генератора при работе на 40 ванн P=U•I=40•7•5000=1400000 Вт =1400 кВт.

Электрическая энергия, расходуемая за 10 ч, A=P•t=1400 кВт 10 ч=14000 кВт•ч.

Количество полученного алюминия G=14000 : 25=560 кг.

Исходя из теоретического электрохимического эквивалента, количество полученного алюминия должно быть равно:

Gт=A•I•t=0,093•5000•40•10•3600=0,093•7200000000 мг=669,6 кг.

Коэффициент полезного действия электролитической установки равен: кпд=G/Gт =560/669,6=0,83=83%.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Источник

Как рассчитать количество электричества, для выделения из раствора на электродах водорода и кислорода

Задача 704.
Какое количество электричества потребуется для выделения из раствора: а) 2 г водорода; 6) 2 г кислорода?
Решение:
Эквивалентная масса водорода равна М/2 = 2/2 = 1г/моль, а кислорода – М/4 = 32/4 = 8г/моль.
Для расчета количества электричества (Q = It) используем уравнение Фарадея:

Здесь m — масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса;
I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Решим уравнение закона Фарадея относительно количества электричества и подставим данные задачи, получим:

Ответ: а) 1,93 . 105 Кл; б) 2,4 . 104 Кл.

Задача 705.
При электролизе водного раствора Сг2(SO4)3 током силой 2 А масса катода увеличилась на 8 г. В течение какого времени проводили электролиз?
Решение:
Для расчета времени используем уравнение закона Фарадея:

Здесь m — масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса;
I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

Решим уравнение закона Фарадея относительно времени и подставим данные задачи:

(m = 8г, I = 2 A, Э = М/3 = 17,332г/моль), получим:

Ответ: 6,19ч.

Задача 706.
При электролизе водного раствора SnCl2 на аноде выделилось 4,48 л хлора (условия нормальные). Найти массу выделившегося на катоде олова.
Решение:
Схема электродного процесса имеет вид:
Катод: Sn 2+ + 2 = Sn 0 ;
Анод: 2Cl — — 2 = Cl2.
Следовательно, эквивалентная масса олова равна М/2 = 118,710/2 = 59,355г/моль, а эквивалентный объём хлора равен:

Рассчитаем количество, выделившегося хлора:

Так как n(Sn) = n(Cl2), то массу олова рассчитаем по формуле:

m(Sn) = n(Sn) . MЭ(Sn) = 0,4 . 59,355 = 23,742 г.

Ответ: 23,742г.

Задача 707.
За 10 мин из раствора платиновой соли ток силой 5 А выделил 1,517 г Рt. Определить эквивалентную массу платины.
Решение:
Для расчета эквивалентной массы платины используем уравнение закона Фарадея:

Здесь m — масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Э — его эквивалентная масса;
I — сила тока; t — время; F — постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), т.е. количество электричества, необходимое для осуществления электрохимического превращения одного эквивалента вещества.

(m = 1,517г, I = 5 A, t = 10мин = 10 . 60 = 600с), получим:

Источник

Adblock
detector