Инструкции за калкулатора за електролиза

[mzk]

Калкулаторът използва два метода за изчисление ефективността на електролизер.

При въвеждане на данните използвайте за десетичен знак точка ".", а не запетая "," !!!

Чрез първия (1. Общ) метод се изчисляват входна електрическа енергия (ток*напрежение*време). Получава се резултат във ват-секунди. В графата "Количество газ" въвеждате общото количество газ (водород и кислород). Заложили сме теоретична енергия на 1 литър газ - 10050 джаула, така че предварително знаем енергията на полученото количество газ.
Следва проста сметка, която изчислява отношението на енергията на добития газ спрямо входната енергия.

Този метод е по-прост, и малко по-неточен, тъй като не включваме параметрите температура и налягане. Стойността за енергията на литър газ е 10050 джаула за 1 литър газ при 1 атмосфера и 15 градуса. По тази причина ще има леки грешки в резултата, които ще зависят най-вече от температурата.

Общият метод е необходим, тъй като е възможно да заложите погрешно входните данни в подробния метод. Освен това, когато правите електролиза по други методи (примерно плазма; електромагнитно и т.н.) не е възможно да използвате подробния метод (в електромагнитния вариант например няма брой електроди, който да заложите като входен параметър).


Чрез втория (2. Подробен) метод се прави строго изчисление на параметрите на електролизера. Входните данни са напрежение, ток, времетраене, количество газ, брой клетки, налягане, температура.

Тук проблемен параметър е броят клетки. Сметката важи за електролизер тип последователно свързване. Например електролизер с 10 пластини, при който са свързани първа и последна пластина +nnnnnnnn- съставлява 9 клетки (първа пластина е означена с "+", последна с "-", останалите 8 са неутрални (не са свързани с кабели)).

Налягането трябва да си е в рамките на 1 атмосфера, освен ако изрично не правите експеримент, при който електролизерът е под налягане (или вакуум).

Фарадеева или електрическа ефективност?
Чрез законът на фарадей за електролиза, за изчисление на ефективността се взема само броят кулони, преминал през електролита (т.е. само токът). По тази причина, ако имаме електролизер от 2 пластини (катод и анод), измерваме само тока между тях, но не и напрежението. По този начин имаме представа за самия електрохимичен процес, но не и за ефективността на електролизера

В нашия случай нямаме кулонометър, поради което използваме амперметър и засичаме времето - 1 кулон = 1 ампер * 1 секунда

За да придобием представа за същинската ефективност на електролизера, е необходимо да измерим и напрежението. На теория е необходимо напрежение (потенциална разлика) между катода и анода от 1,23 волта (минимум). Повишаването на напрежението над 1,23 волта води до загуби, т.е. в най-често срещания случай електрическата ефективност ще е по-ниска от фарадеевата.

Има случаи, обаче, в които е възможно нарушаване на законите по един или друг начин. Така например, ако успеете да напрвите електролиза при напрежение под 1,23 волта, и ако имате фарадеева ефективност (примерно 100%), електрическата ефективност ще е по-висока!

Съществува и друг случай, при който е възможно да нарушите самия закон на Фарадей и да получите повече газ, отколкото кулони сте вложили в електролита.

И двата варианта изглеждат еднакво възможни, например, за редуциране на потенциалната разлика, са правени опити да използване на електроди от различен материал (примерно и само примерно: платина и неръждаема стомана). Получава се потенциална разлика в рамките на няколко десети от волта, и процесът става по-ефективен.

За Фарадеевия закон - например електролизер на проф. Канарев - използва по-малък (или никакъв ток), но газ се получава, т.е. молекулата се разкъсва благодарение само на напрежението, но електрони в уравнението не са нужни.

[mzk]

The calculator uses two methods to calculate the electrolyser efficiency.

For decimal sign, please use dot "." instead of comma "," !!!

Method 1 (1. Simple) uses the input electric energy (current * voltage * duration). The result is energy in watt-seconds. In the field "Gas volume" type the measured oxyhydrogen gas volume (hydrogen + oxygen volume). We use theoretical value of 10050 joules per liter gas (we know it already). After that we use simple calculation - the ratio of the measured gas energy vs. the input energy.

This method is simpler, and not so accurate, because we don't include several parameters (temperature and pressure). The theoretical value per liter gas is 10050 joules at 1 atm and 15 degrees Celsius. Therefore you will get little error in the result, most because of the temperature.

The simple method is required, because it is highly possible to make a mistake at the data input when using the complex method. Furthermore, when you are doing electrolysis in different ways (like plasma, electromagnetic and so on) it is impossible to use the complex method (in the electromagnetic water electrolysis, for example, there are no electrodes, which you can set as input parameter).


Using the second (2. Complex) method, there is more complex calculation of the electrolysis parameters. The input values are voltage, current, duration, gas volume, number of cells, pressure, temperature.

Here the most common mistake is at the number of cells value. The calculation is correct for series-cell electrolyser. For example, electrolyser with 10 electrodes, where the first and the last plate is connected to the power supply (+nnnnnnnn-) contains 9 cells (the first plate is marked as "+", the latest with "-", and the remaining are neutral (they are not connected with wires)).

The pressure should be normally 1 atm, except if your experiment is different (electrolysis under pressure, vacuum and so on).

Faraday's or electrical efficiency?
With the Faraday's law for electrolysis, to calculate the efficiency, it is needed only the number of coulombs, passing the electrolyte (only the current). Therefore, if we have two plates electrolyser (cathode and anode), we measure the current between them, but the voltage. This way we have picture about the electrochemical process, but the overall efficiency.

In our case we don't have coulombmeter, so we should use amp-meter and measure the duration - 1 coluomb = 1 amper * 1 second

To measure the efficiency of the electrolyser, we need to measure the voltage too. In theory are needed at least 1,23 volts (minimum) (potential difference) between the cathode and the anode. Increasing the voltage above 1,23 volts lead to losses, that is to say, in the most common scenario, the electrical efficiency should be less than the Faraday's one.

There are cases, where it is possible to violate the laws by some way. For example, if you make electrolyser, where the potential difference is below 1,23 volts, and if you have Faraday's efficiency, for example 100%, the electrical efficiency will be greater!

There is another case, when is is possible to violate the Faraday's law and to get more gas, than coulombs are passed through the electrolyte. For example, the prof. Kanarev's low current electrolyser uses very little, or no current at all, but there is gas production, namely, the water molecule is broken  because the voltage, but there are no electrons needed (or very little).

The two methods seems to be possible, for example, to reduce the potential difference you can use electrodes from different alloys (only for example: stainless steel and platinium). There is little potential difference about tens of volt, and the process becomes more effective.

[mzk]

Как использовать калькулятор для электролиза