Il 06/11/2012 14:25, Drakelive ha scritto:
> Vi ringrazio per i vostri contributi, purtroppo quando si entra nel tecnico ho dei seri problemi a seguire..... Vediamo se mi spiego meglio.
>
> Volevo fare delle prove di elettrolisi al fine di produrre Idrogeno e Ossigeno a partire da una cella alimentata a 12V e assemblata, semplificando, da un barattolo di vetro,
ti consiglio di tagliare una vecchia tanica di plastica, e
di separare i comparti con un grosso vaso di coccio poroso
non verniciato (più economico è, più permeabile è in genere)
> ed elettrodi composti da lamelle di acciaio inox per avere una superficie maggiore.
al polo negativo dovresti tentare di nichelare.
Prova a sciogliere galvanicamente la parte bianca delle
monete da 1 o 2 euro (oro nordico). Depositando lentamente
col minimo della tensione, dovrebbe prima RAMARSI la lamiera
(anche in solo ferro), successivamente a potenziale più
negativo dovrebbe anche nichelarsi. Il rame su ferro attacca
mediamente, il nichel su rame non me lo ricordo, a naso
direi a sufficienza, ma non so.
Questa lamiera cupro-nichelata, la userai come CATODO (al
negativo)
All'anodo, se è un inox proprio buono, tipo il 316-B,
potrebbe durare un po'. Ma l'anodo è molto critico per i
metalli. In mancanza di grafite, suggerivo una lastra in
piombo perché passivabile. Anche lo stagno è passivabile (ma
non a pH più basici di tanto)
>
>
> Cosa vorrei ottenere:
> ------------------------------
> Sciegliendo il giusto elettrolita ( economico e facile da reperire in commercio)
sono tutti economici
sia Na2CO3, che Na2SO4 che H2SO4 (anche NaOH)
> produrre i due gas o al limite la miscela dei due.
della miscela non te ne fai niente, a meno di non voler
saltare per aria. E' troppo pericolosa (non è un caso che
viene chiamata miscela TONANTE)
> Ho capito che l'uso di alcuni tipi di elettrolita frena la produzione
alcuni elettroliti fanno tutt'altro, non solo frenano.
Il freno vero e proprio sono le sovratensioni sulle lamiere.
Per questo suggerivo di, almeno, nichelare il catodo. Non
dico di comprare il platino platinato
> quindi vediamo di capire quali siano ...... e se possibili evitarli.
>
>
>
> Cosa dovrei capire :
> ------------------------------
>
> 1) Esiste un modo per stimare la quantità di gas prodotto?
si, lo raccogli con un tubo di plastica spostando l'acqua da
bottiglie PET o taniche capovolte su una larga teglia, tipo
l'abbeveratoio da uccellini.
Per l'idrogeno è ESSENZIALE raccoglierlo su acqua, in
recipiente bello pieno e senza bolle, in modo da non
raccoglierlo mixato all'aria (con cui forma misture
pericolosamente esplosive)
Di raccogliere l'ossigeno, a meno che tu non voglia fare
fiamme ossidriche casalinghe, mi devi spiegare che te ne
fai, dato che nell'aria ce n'è quanto ne vuoi.
Se vuoi fare un cannello (comprato !), raccogli i gas
separatamente !!!! Devono mescolarsi solo all'uscita
dell'ugello (da 2 bombole distinte). Con una sola bombola
riempita di mix stechiometrica, appena accendi la fiamma,
dopo un decimo di secondo o un secondo, secondo la lunghezza
del tubo, ti raccolgono col cucchiaino.
> O meglio quanto gas si riesce a produrre a parità di acqua e Elettrolita iniziali ?
L'elettrolita adatto (o meglio la sua conduttività, che
dipende molto anche dalla concentrazione) fa si che tu possa
assorbire più potenza e quindi generare gas più rapidamente.
Di norma non ha quella enorme influenza sulla resa energetica.
Le sovratensioni agli elettrodi invece ti cambiano proprio
il rendimento energetico in modo marcato. Es. se una cella
richiede 1,5 volt "termodinamici" (ideali) e racimoli 0,4 V
di sovratensione anodica e 0,8 V di catodica (H su mercurio
acido è molto più alta di così, per intenderci, pure su
carbone), dovresti lavorare (al netto della caduta ohmica
i*R, che c'è sempre) con 1,5+0,4+0,8 = 2,7 V
Cioè quale che fosse la tua resa energetica SENZA
sovratensioni, scenderebbe al 56 % di quella precedente.
MA non è solo questo il problema : sovratensioni elevate
(tipiche dei GAS) a volte possono farti proprio cambiare
processo. Non è il caso precedente, se usi sali di sodio o
potassio (o calcio, magnesio e alluminio).
Ma se ad es. usassi un elettrolita sale di zinco, facilmente
depositeresti zinco al catodo invece dell'idrogeno a cui
toccherebbe il diritto prioritario (Zn non soffre di
sovratensioni di scarica significative).
Hai già assaggiato questo problema nell'uso del sale da cucina.
il potenziale di scarica (ossidazione) del cloruro è alto :
1,35 V circa indipendente dal pH.
Quello dell'H2O/ossigeno, anche a pH acido dove resiste al
meglio, sarebbe inferiore 1,23 V. Di conseguenza in teoria
dovrebbe scaricare l'acqua ad ossigeno.
Ma nella realtà le sovratensioni di scarica di O2 sono
largamente più alte di quelle dello ione cloruro, e difatti
dai cloruri si libera cloro e non ossigeno.
Gli elettroliti che ho indicato non creano grossi problemi,
specialmente con densità di corrente ragionevoli.
A densità molto elevate si possono ossidare anche gli anioni
(solfati a perossidisolfati ad es.).
Avresti quindi inferiore sviluppo di ossigeno gassoso.
> E in quanto tempo la soluzione è da sostituire?
mai finché dura : devi solo aggiungere acqua distillata.
Come nelle batterie da auto.
Preoccupati piuttosto dello stato dell'anodo.
Tenderà a disgregarsi col tempo, a depositare fanghiglie e
gelatine scure (ecco perché consigliavo comparti separati
per i due elettrodi, almeno restano confinate al comparto
anodico. Sceglierei di mettere il catodo DENTRO il vaso di
coccio, così i fanghi cadono nella tanica di plastica, e non
viceversa, se no lavare il vaso è problematico).
> 2) Gli elettrodi di Acciaio inox sono validi o tendono a deteriorarsi con il tempo ?
la seconda che hai detto. PEr le tue esigenze, e se eviti la
contaminazione incrociata dei comparti, il catodo inox o
nichelato è ETERNO, l'anodo non avrà vita lunghissima, se lo
usi sul serio.
> Oppure si riempono di incrostazioni ? Nell'eventalità esiste un modo per stimare il degrado ?
Si, pesarlo dopo ogni 24 ore di utilizzo continuativo (dopo
averlo ben lavato e strofinato con uno straccio che non
perda fili). Visivamente puoi stimare l'entità della
fanghiglia e gelatina varia che lascia giù (ma sembra tanta
poi in effetti pesa poco).
Se usi la lamina di piombo ed acido solforico, durerà invece
molto a lungo per densità di corrente non elevatissime (tipo
che so, sparo a caso, 500 mA ogni cm^2, forse è già altina,
se consideri che una lamiera 10 cm x 10 cm porterebbe già 50
amper, che con 12 V significano 600 W, come un phon al
minimo). Non so però in che range di potenziali è
ragionevole lavorare, e se l'elettrodo col suo bravo strato
passivo di PbO2 sopporta stoicamente anche tensioni
sproporzionate (sempre al netto della solita caduta ohmica i*R).
Per farti un esempio molto grezzo ma solo orientativo (con
elettrolita acido solforico)
L'acqua "costa" 1,23 volt. Mettiamo sovratensione di
ossigeno di 0,6 V (forse è maggiore) e una di idrogeno sulla
nichelata di 0,2 V (forse è maggiore).
Avresti un costo vivo di 2 Volt. Facciamo 2,5 sovratensioni
incluse.
Poi tu applichi col tuo alimentatore ad es. 6 V
Allora in sostanza, assumendo che non si perda niente in
riscaldamento (anche perché non so trattare coi calcoli il
corrispettivo energetico di questa perdita, che cmq doversti
misurare con un calorimetro), cosa che non è perché si
scalda la soluzione almeno un po'.
Forse il calore (R*i^2, diviso per la corrente in cella può
essere convertito in caduta "termica" del potenziale, ma non
sono sicuro e non l'ho mai letto)
Avresti
6 = 2,5 + i*R (+ Q/i ??)
Ora tu R in modo diretto (o preciso) non la conoscerai mai,
perché dipende da TUTTO il possibile
Dipende dal tipo di elettrolita, dalla concentrazione, dalla
viscosità del solvente (e da T), dalle superfici di entrambi
gli elettrodi, dalla forma e dalla distanza, e persino, se
ci sono come consiglio dei setti o delle giunzioni, da quelle.
Una stima la puoi avere ricavando R dalla formula, almeno
l'ordine di grandezza.
Quale che sia la tensione che tu applichi la cella troverà
cmq il modo di mettersi in equilibrio e far tornare la reazione.
Essendo 2,5 un costo circa fisso, e R circa pure (anche se
dipende da T e a ben vedere la cella non è termostatata, ma
potrebbe ... anzi : DOVREBBE !), ciò che varierà aumentando
la tensione applicata sarà essenzialmente "i" (e anche Q,
cosa che non vorresti).
Tuttavia ci sono delle soglie critiche, delle resistenze di
tensione applicata sopportabile dagli elettrodi. Non puoi
attaccare 10'000 V e pensare che la natura del processo
rimanga la stessa per forza e che aumenti solo "i" o Q.
Oltre una certa densità di corrente, anche il piombo stesso
potrebbe disgregarsi. Ergo con un tester misura i e dividi
per la superficie affacciata per avere una vaga idea.
Considerazione sui fanghi
I fanghi si formano da elettrodi di acciaio o ferro in
elettroliti basici o neutri. Se lavori in acido solforico
non ne vedrai, ma la soluzione intera diventerà giallina.
Il ferro così passa in soluzione e ci rimane.
(Avresti anche una diminuzione di acidità)
Questo è al limite meno brutto a vedersi, ma non bene in
pratica.
Perché se è roba insolubile resta dov'è e non rompe i
coglioni. Ma se è solubile, allora gli ioni metallici
migrano anche al catodo (velocemente senza setti, e
lentamente anche se ci sono ... oddio, attraverso il cotto
gli ioni ferrici o ferrosi fanno fatica a passare, ma alla
lunga migrano). Qui possono ridursi loro a spese
dell'idrogeno. Questo è male.
Col piombo + acido solforico non succede.
PbO2 è insolubile, ed eventuale piombo a spasso, viene
subito pinzato dallo ione solfato e precipitato.
La condaminazione del comparto catodico è molto limitata così.
In sostanza non è mica un caso se le batterie da auto (il
catodo) durino a lungo e non abbiano nemmeno comparti
suddivisi (che a te servirebbero ugualmente, visto che la
tua è uguale solo x l'anodo, ma hai un catodo a idrogeno ben
diverso).
Ciao
CCCP
>
>
>
> Grazie
> Drake