www.tranzistor.sk www.tranzistor.cz

Hľadať

Newsletter zadarmo



Výroba elektriny
Výroba elektriny

Určite už každý z vás počul o aute, ktoré chodí na vodu. Veľa z vás určite aj obviňuje korporácie, že nám neumožnia jazdiť zadarmo len na vodu, ktorej je všade neúrekom a je prakticky zadarmo. Bohužiaľ musím vás sklamať, až také jednoduché to nie je, aj keď pravda je niekde uprostred.

Pre tento experiment som zaobstaral zariadenie, ktoré sa volá palivový článok. Palivový článok je modul, ktorý dokáže priamo premieňať chemickú energiu na energiu elektrickú a táto premena prebieha takzvanou studenou cestou. Pri chemickej reakcii nie je prítomný oheň. Neprítomnosť ohňa je veľmi dôležitá, lebo sa zbytočne neplitvá energiou a neuniká vo forme tepla.

Môj palivový článok pracuje na báze vody. Presnejšie povedané je schopný rozkladať vodu na vodík a kyslík a následne vie vodík a kyslík premieňať spätne na vodu. Finta je v tom, že v prvom kroku keď rozkladá vodu na vodík a kyslík musíte energiu dodávať. Ja som ju dodával z tužkových batérií. Keď si modul vyrobí dostatočné množstvo vodíka a kyslíka, odpojíte batériu a modul je schopný pracovať reverzne. Pri tomto reverznom procese premieňa vodík a kyslík na vodu a vyrába pri tom elektrickú energiu.

Ako v skutočnosti funguje výroba kyslíka a vodíka?

  1. palivový článok má dve elektródy, medzi ktorými je membrána prepúšťajúca len protóny.
  2. na jednu elektródu pripojíme kladný pól batérie
  3. na druhú elektródu pripojíme záporný pól batérie
  4. za pomoci katalyzátora a elektrickej energie sa voda rozloží na vodík a kyslík (katalyzátorom je väčšinou platina)
  5. atóm vodíka sa ďalej rozbije
  6. vodík je následne katalyzátorom rozbitý na protón a elektrón
  7. kladne nabitý protón je priťahovaný záporným pólom batérie a prejde cez membránu na záporne nabitú elektródu kde sa spojí s elektrónom a vytvorí molekulu vodíka
  8. kyslík nedokáže prejsť cez membránu, je príliš veľký a vytvára na tejto strane membrány molekuly kyslíka
  9. hadičkami sú molekuly vodíka a kyslíka odvádzané vo forme plynu do kontajnerov.

Ako  v skutočnosti funguje výroba elektriny z kyslíka a vodíka?

  1. odpojíme batériu a prepojíme elektródy elektrickým vodičom
  2. na elektródach za pomoci katalyzátora (platina) je rozkladaný vodík na protón a elektrón
  3. protón prejde membránou na druhú elektródu, kde sa spojí s molekulou kyslíka a elektrónom, ktorý prešiel cez elektrický vodič pričom vznikne voda.
  4. proces prebieha spontánne kvôli prítomnosti katalizátora a tomu, že voda je stabilná aj pri nižšej energii ako samostatné molekuly vodíka a kyslíka.

Technické fakty:

  • Doba nabíjania dvomi (1,2V AA) tužkovými nabíjacími batériami 2min 35s
  • Doba vybíjania cez merač prúdu v skrate 1min 50s
  • Napätie palivového článku 1,41V
  • Doba vybíjania cez merač prúdu v skrate 1min 50s, nameraný prúd max 2,5A, každých 5s klesol o 100mA a ustálil sa pri hodnote 1,1A až 1,3A
 
Palivový článok vyfotený z obidvoch strán. Vľavo vodíková a vpravo kyslíková. Prakticky sa velmi nelíšia.
Rozobratý palivový článok. V ľavej časti je membrána (PEM) Proton Exchange Membrane. Cez túto membránu môžu prechádzať protóny (vodíkové jadrá) ale neprejde cez ňu atóm kyslíka, ktorý je príliš veľký.
 
Auto na palivový článok.
Našej Andrejke sa strašne páčilo, hlavne keď chodilo.

Na jedno nabitie 2-3minúty (naplnenie kontajnerov vodíkom a kyslíkom) chodí autíčko zhruba 10minút.

Záver:

Palivový článok je efektívny technický prostriedok na premenu chemickej energie na energiu elektrickú. Rozhodne to ale nie je perpetum mobilie, ako si niektorí ľudia myslia. Auto nechodí na vodu, to je len zlá interpretácia. Voda ja výsledný produkt. Zdrojom energie je vodík a kyslík a až chemickou reakciou sa z nich získa energia a voda.

Porovnanie efektivity:

  • benzínový motor: 15% až 20%
  • dieselový motor: 25% až 35%
  • palivový článok 45% až 65%. Je ťažké uveriť, že ešte stále používame benzínové motory. Je naozaj zarážajúce, že je možné zakázať klasické žiarovky a nie je možné zakázať benzínové automobily a nahradiť ich aspoň dieselovými.

 

Auto na vodu Auto na vodu 82.59 € (vrátane DPH 20 %) do košíka

 !!! Pozor tento experiment nikdy nerobte, ak na to nemáte príslušné vzdelanie, toto nie je návod na stavbu. Vysoké napätie je životu nebezpečné a môže vás vážne zraniť, alebo aj usmrtiť, aj keď už napájanie nie je pripojené. !!!

   Trochu som upravil predchádzajúcu verziu generátora vysokého napätia. Pridal som k nemu násobič napätia a usmerňovač v jednom. Teraz sa tie elektrické výboje zväčšili na 15 až 20mm, čo je zhruba napätie 40 000V až 60 000V. Tiež som vymenil tranzistor za výkonnejší s kolektorovým prúdom 15A a max výkonom 50W. Ale aj tento sa dosť prehrieva.

Násobič napätia a usmerňovač v jednom zo starej TV

Vysokonapäťové trafo zo starej TV

 

Násobič napätia som pripojil na voľné konce vysokonapäťového trafa. V schéme nie je zakreslený, ale bol by na pravej strane.

Na dlhé výboje už prúdovo nestačila 9V batéria, tak som použil olovený článok 12V

 

Iskrenie je sprevádzané aj zvukmi, na čom je pekne vidieť, že nie každú iskru dokázala kamera zachytiť.

Záver:

    Napätie už mám dosť vysoké, takže teraz popracujem na tom, aby ho obvod dokázal dodávať nepretržite. To znamená umiestniť tranzistor na dobrý chladič a všetko zapracovať do nejakej krabičky.

    Keď to budem mať hotové, začnem pracovať na podomácky vyrobenom LASERY a na teslovom článku, ktorý vie vytvárať napätie niekoľko stotisíc voltov a iskrenie niekoľko desiatok centimetrov.

 !!! Pozor tento experiment nikdy nerobte, ak na to nemáte príslušné vzdelanie, toto nie je návod na stavbu. Vysoké napätie je životu nebezpečné a môže vás vážne zraniť alebo aj usmrtiť, aj keď už napájanie nie je pripojené. !!!

    V sobotu som konečne dokončil zdroj vysokého napätia. Trochu som sa s tým natrápil, ale už to funguje. Celý zdroj budem používať v ďalších zapojeniach, postupne ich aj tu uverejním.

    Základom zdroja je trafo vymontované zo starého televízora. Trafo vidíte na obrázku nižšie. Tie nožičky, ktoré smerujú dohora boli pôvodne pripájkované na plošnom spoji TV a sú nezapojené. Jedna z nich tá hore v pravo je vysokonapäťový výstup, priletoval som k nej drôt a zaizoloval. V strede je druhá časť vysokonapäťového výstupu.

!!! Pozor, k týmto častiam sa nepribližujte, je tam skutočne vysoké napätie, niekoľko tisíc až desiatok tisíc voltov a podľa trafa tam napätie môže byť aj po odpojení zdroja (v prípade ak sú jeho súčasťou kondenzátory) !!!

    V ľavej časti som na feritové jadro namotal 30 závitov cievky z klasického izolovaného drôtu priemer 1mm s odbočkou na 25 závite. Toto je primárna časť kondenzátora, bude napájaná 9V batériou a tranzistorovým oscilátorom.

 

Vysokonapäťové konce trafa som prilepil k umelohmotnej trubičke, tak aby sa ich konce nedotýkali a aby bola medzi nimi medzera 1mm až 2mm

Nafotené v tme.

Pozrite si aj video. Dĺžku oblúka som zväčšil tým, že som pod vysokonapäťové elektródy zapálil kahanec, ktorého plameň ionizoval vzduch a tak umožnil vznik dlhšieho elektrického oblúka.

Celé zapojenie na stole. Vľavo je alobal, ktorý som na začiatku používal ako jednu elektródu, druhá bola koniec vodiča.

Je to jednoduchá schéma. Cievky sú nasledovné: 1-5 pôvodná cievka VN transformátora TV, 4-3 päť závitov z drôtu 1mm, 3-2 dvadsaťpäť závitov drôtu 1mm.

Záver:

    Naozaj jednoduchým zapojením sa dá vyrobiť z 9V batérie životu nebezpečné napätie niekoľko tisíc voltov. Tranzistor musí byť vysokovýkonový a bude sa veľmi hriať. Tento môj som pripájal len na krátky čas  a napriek tomu sa mi podarilo prehriať ho a zničiť.

    Prúd, ktorý preteká tranzistorom ak se nevytvorí elektrický oblúk je 0,4A, ak vznikne elektrický oblúk prúd stúpne na 8A čo je zhruba výkon 72W.

    Z dĺžky elektrického oblúka sa dá usúdiť aké napätie je na elektródach vysokého napätia podľa tabuľky nižšie. Mne sa teda podarilo vytvoriť napätie zhruba 10 000V podľa dĺžky oblúka. Už sa teším na ďalšie experimentovanie.

 1mm         4 600V

 5mm       17 100V

10mm      31 600V

20mm      59 600V

25mm      73 000V

50mm    138 000V

60mm    164 400V

100mm  264 000V

150mm  386 000V

160mm  412 800V

200mm  510 000V

    Tento zdroj použijem na vytvorenie lasera, teslovho článku a vznášadla, takže sa máte na čo tešiť.

Ahojte, dnes som sa rozhodol spraviť ďalšiu zo série batérií, presnejšie olovený akumulátor. Na rozdiel od predchádzajúcich amatérsky vyrobených batérií má tento akumulátor pomerne slušný výkon.

Použil som na to olovká, ktoré používajú rybári ako závažie. Tieto olovká majú v sebe vyvŕtanú dieru, do ktorej som vložil elektrické vodiče a kliešťami som ich zalisoval (olovo je pomerne mäkké). Tieto olovká slúžia ako elektródy.

Olovká som ponoril do nádoby, do ktorej som nalial 34% kyselinu sírovú a dolial rovnakým množstvom vody. Kyselinu som kúpil v obchode farby - laky, predávali to tam ako kyselinu do autobatérií. Takto ponorené olovká, pozor káble by sa nemali ponoriť, som pripojil na dve tužkové batérie zapojená do série, čím som tento akumulátor nabíjal.

Už po krátkej dobe sa na jednej olovenej elektróde spraví hnedý povlak, druhá ostane pekná, olovito strieborná. Ten hnedý povlak je PbO2, je to oxid olova, ktorý vzniká nabíjaním a rozkladá sa vybíjaním.

Akumulátor má napätie 2,06V, ak naň pripojíte LED diódy, budú bez problémov svietiť. Prúd, ktorý takýto akumulátor dokáže dodávať silne závisí od plochy ponorenej časti elektród. Mne sa na okamih podarilo rozsvietiť malú žiarovku. Po chvíľke zhasla, ale keď som nechal akumulátor na pár minút regenerovať opätovne sa rozsvietila a toto som opakoval niekoľko krát. Toto je typická vlastnosť olovených akumulátorov, dokážu dodávať veľké prúdy určitý čas a presne táto vlastnosť sa používa pri autobatériách na štartovanie motorov.

V skutočných olovených akumulátoroch sa ako elektródy používajú olovené mriežky, dosahuje sa nimi veľká ponorená plocha a tým sa aj výrazne zväčšuje prúd, ktorý takýto akumulátor môže dodávať. Tieto akumulátory sa tiež zapájajú do série, aby dodávali väčšie napätie. Pre dosiahnutie 6V potrebujete tri 2V akumulátory.

POZOR, kyselina sírová je silná žieravina, v žiadnom prípade sa s ňou nesmiete oprskať, alebo poliať. Kyselinu vždy lejte do vody nie naopak. Pri práci používajte ochranné oblečenie chemické rukavica a chemický štít, alebo okuliare. Deti s kyselinou sírovou nesmú pracovať bez dozoru dospelých.

Zoznam materiálu:

H2SO4 kyselina sírová

rybárske olovká

voltmeter

2 x kábliky 20cm

nádoba

 

Palivový článok je technické zariadenie, ktoré premieňa chemickú energiu priamo na elektrickú.

Palivový článok, ktorý Vám teraz predstavím premieňa vodík a kyslík na vodu, pri tejto premene sa zároveň vyrába elektrická energia. Tento proces je reverzný k procesu v experimente: výroba vodíka a kyslíka - raketové palivo


 

Na to, aby prebiehala reverzná reakcia potrebujeme katalizátor. Katalizátor je chemický prvok alebo zlúčenina, ktorá umožňuje priebeh chemickej reakcie v prípade, ak je potrebné prekonať nejakú lokálnu energetickú bariéru.

Pri experimente s raketovým palivom sme energetickú bariéru prekonali iskrou, bohužiaľ potom už bola reakcia nekontrolovateľná a nasledovalo priamo horenie kyslíka a vodíka a premena týchto molekúl na vodu.

Keď použijeme katalizátor, tak táto reakcia bude prebiehať pomaly, priamo úmerne k množstvu katalizátora.

 

Ako katalizátor som použil platinový drôtik. Na túto reakciu je to jeden z najvhodnejších materiálov.

Drôtik som navynul na špáratko a vytvoril tvar strunky. Tieto strunky budú slúžiť ako dve elektródy

Elektródami som prepichol kartónový papier ktorý som potom položil na pohár s vodou.

 

 

Priebeh experimentu:

1. Keď zmeriate voltmetrom napätie na elektródach nebude na nich žiadne napätie.

2. Teraz napojte na elektródy 9V batériu. Na elektródach sa vytvoria bublinky na jednej elektróde bublinky kyslíka na druhej bublinky vodíka.

3. Odpojte batériu a pripojte na elektródy voltmeter. Voltmeter teraz nameria na elektródach napätie. Ja som nameral zhruba 2V potom sa to znížilo na 1V a táto hodnota sa pomerne dlho udržala.

 

Záver:

Bohužial elektródy tohto tvaru a veľkosti nedokážu urobiť dostatočne veľký prúd na zásobovanie elektrických obvodov, ale v dnešnej dobe už existujú palivové články pracujúce na tomto princípe, ktoré dokážu poháňať aj automobily.

 

Auto na vodu Auto na vodu 82.59 € (vrátane DPH 20 %) do košíka

Akcia

sale closed

Telefonické objednávky

PO - NE 8:00 - 18:00

0903 404425

skype: kocalka