efficiente water electrolyse

Ik heb een vraag en hoop dat ik hier geholpen kan worden. Ik ben nieuw op deze site en op dit forum, dus ik hoop dat jullie enig geduld met me hebben. Ik ben wel bang dat dit een lang verhaal wordt. Heb je daar geen zin in zoek dan een ander draadje ;-)

Op het internet vond ik allerlei informatie over electrolyse van water. Tussen alle knutselaars in, vond ik er 1 met een aparte invalshoek namelijk die van Stanley Meyer. In de beschrijvingen staat dat hij gebruik maakt van een intermitterende (pulserende) blokgolf. Ofwel een blokgolf van ca 20 - 24 kHz die in een (veel) lager tempo aan- en uit gezet wordt. De belangrijkste claim van deze manier is dat hij veel gas kan produceren met wat lijkt weinig input. Het grappige is dat ik niets vindt over waarom dit wel of niet zou kunnen werken. Dat is de reden dat ik hier dit bericht post.

Volgens mij gebruikt hij een band-sper-filter. De RVS platen in het water vormen de condensator en deze staat parallel met een spoel. Door de juiste frequentie aan te leggen, komt de kring in resonantie en spert het filter. In het filter loopt voldoende stroom voor de electrolyse, maar tegelijkertijd hoeft er maar weinig energie toegevoegd te worden. Alleen maar om de verliezen van het filter te compenseren. Het pulsen van de frequentie doet hij denk ik om te compenseren voor de veranderingen in het dielectricum (water) als gevolg van de electrolyse.

Ik heb twee vragen:
1) voor zover ik het duidelijk heb kunnen maken wat ik bedoel, hoor ik graag van anderen of dit een plausibele verklaring is.
2) zou het mogelijk zijn om een puls generator te maken die altijd de optimale frequentie gebruikt door continue het dielectricum te meten?

Nou, een heel verhaal. Ik had je gewaarschuwd. :-)

P.S.1 Ik heb hier op dit forum wel gezocht maar specifiek mijn vraag niet eerder gevonden. Wel veel andere interessante zaken over electrolyse. Onverwacht veel chemie kennis op dit forum!
P.S.2 Ik heb als kind wel veel met electronica gedaan, maar dat is 30 jaar geleden. Ik zou het dus fijn vinden als reacties niet al te diep technisch gaan.

edit:
Ik heb de tekst aangepast vanwege de reacties die niet de kant uit gingen die ik wilde. Ik hoop dat het zo duidelijker is.
/edit

Stanley Meyer was een oplichter: LINK.

Het ontbinden van water kost energie, waar denk je dat die vandaan komt?

Het voorstellen van die platen als condensators lijkt me nogal bullshit; reken de capaciteit maar eens uit (formules staan op wikipedia), die is waarschijnlijk veel te klein om een fatsoenlijke reactantie te hebben bij 25kHz. Daarbij is de weerstand van het water niet echt groot, als de platen groot zijn en met kleine tussenruimtes geplaatst zijn.

Maar het is nog veel simpeler: je begint met water, stopt daar energie in om het te scheiden, en met de resulterende gassen laat je een verbrandingsmotor draaien, die een dynamo aandrijft welke het elektrolyse proces van energie voorziet. Aan het eind van het proces heb je weer water. Waar zou die extra energie vandaan moeten komen?

Op 19 juni 2009 17:23:38 schreef 6502:
Stanley Meyer was een oplichter: LINK.

:-) Die had ik wel verwacht. Ik ken de link en claims en de hele toestanden er om heen. Ik wil ook niet bewijzen of een perpetuum mogelijk is of niet. Ik wil alleen weten of de 'oplossing' die ik bedacht heb technisch zou kunnen. Met andere woorden, het kan me niet schelen of er net zoveel energie in gaat als dat er uitkomt. Wat wel misschien mogelijk is, is een efficiente manier (en daardoor bijvoorbeeld heel compact) om waterstofgas te maken. Met dat gas kan ik weer andere leuke experimenten doen ;-)

edit
Ik lees m'n eigen verhaal nu terug en snap dat ik jullie op het verkeerde been heb gezet. Het verhaal van Stanley was voor mij alleen maar de aanleiding
/edit

Op 19 juni 2009 17:47:03 schreef SparkyGSX:
Het voorstellen van die platen als condensators lijkt me nogal bullshit; reken de capaciteit maar eens uit (formules staan op wikipedia), die is waarschijnlijk veel te klein om een fatsoenlijke reactantie te hebben bij 25kHz. Daarbij is de weerstand van het water niet echt groot, als de platen groot zijn en met kleine tussenruimtes geplaatst zijn.

Water is toch juist een isolator? Hier op het forum staan allerlei andere posts over electrolyse en daar staat juist in dat je iets moet toevoegen omdat er anders geen vrije ionen zijn.

Overigens heb ik geen idee, daar is het te lang voor geleden, hoe groot een capaciteit zou moeten zijn om een sperfilter te kunnen maken. Is daar iets over bekend in termen van minimale capaciteit? Of een andere minimum factor?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (33%)]

Water ontleerd zich zo: 2H2O + 2 elektronen --> 2H2 + O2

Om een watermolecuul te ontleden heb je dus 1 elektron nodig. In een ampère zitten ongeveer 6.242 × 1018 elektronen, waarmee je dus altijd net zo veel watermoleculen kunt ontleden.

Als je een mooie blokgolf van 24KHz hebt die je aan en uit zet, produceer je dus gewoon minder waterstof en zuurstof. En het is geen condensator: aan de + pool ontstaat O2, aan de - pool onstaat H2. Er wordt verder geen lading opgebouwd.
Als je zin hebt om er wisselspanning op te zetten, ga je gang, maar je krijgt dan dus dat de zuurstof eerst van de ene, en dan weer van de andere pool af komt, wat niet handig opvangen is.

Ik weet niet precies wat de spanning ermee doet, maar volgens mij heb je minimaal 1,23V nodig om de reactie te laten plaatsvinden. Iedere volt meer zorgt alleen voor meer stroom, maar zal de efficientie dus niet ten goede komen.

Ja, zuiver water is een isolator. Alleen uhm, er zit altijd wel het een en ander in opgelost waardoor het toch een beetje geleid.

Maargoed. afgezien van dat je energie uit een draaiende motor haalt, omzet (met verlies) in electriciteit, wat je (met verlies) door een transformator haalt en (met verlies) water mee ontleed (en opwarmt) evenals de erin opgeloste spulen (=verlies), en daar weer de motor op laat draaien, vind ik het al gek om elektrolyse te doen met wisselspanning... (edit: ok, de platen hoeven niet op te lossen, is zelfs ongewenst. Ok, dan kan het, afgezien van het probleem in de post boven me: eerst zuurstof hier, dan daar = niet handig)

Met pulserende gelijkspanning zou nog kunnen. Is misschien zelfs goed. Waar gasbelletjes op de platen zitten maken ze geen contact meer met het water. Door even de spanning uit te schakelen en de gasbelletjes op te laten stijgen zou je misschien meer gas in een kortere tijd kunnen krijgen. Hoewel, als de spanning uit staat komt er ook geen gas bij natuulijk...

Hoe dan ook: een auto ga je er niet op kunnen laten rijden. Al had je 100% efficientie. Immers: er gaat ook nog energie zitten in het optrekken van de auto (en dat is nog wrijving buiten beschouwing gelaten).

Het lijkt mij ook wel eens leuk een natuurwet te overtreden. Het schijnt alleen niet te kunnen.

Ik krijg hier toch een enorme déjà vu..

Alleen zinvol als je hem voed met een zonnepaneel op je dak.
En de opbrengst meer is dan het vermogen dat je nodig hebt om het extra gewicht mee te zeulen.

Leuk die reacties!

@SparkyGSX: Ik heb op Wikipedia gekeken. Zoals ik het daar lees wordt de capaciteit/permitiviteit juist groter a) van water (dipool, polariseerbaar) en b) naarmate de platen dichter op elkaar staan. Ik kan het alleen niet berekenen. Ik zie geen formules waar de oppervlakte van de platen en hoe dicht ze op elkaar staan in meegenomen wordt.

@muddy: Ik snap dat aan de polen gassen ontstaan, maar ik snap niet waarom er dan geen lading kan ontstaan. Als ik een spanning aanleg ontstaat er toch een lading?

@Lucky luke: Ik heb hier osmose water. Daar zit echt heel weinig in. Die pulserende gelijkspanning is wat ik wel bedoelde alleen kennelijk niet duidelijk genoeg beschreef :-) Vergeet svp die auto, dat was niet mijn doel maar de aanleiding.

Natuurwetten worden inderdaad niet overschreden maar soms wel herschreven.

@ de rest: Alsjeblieft, negeer het deel over de auto en Stanley. Dat was de aanleiding, niet het doel. Het enige dat ik probeer te bereiken is veel gas produceren op een efficiente manier zodat het apparaat waar ik dat mee doe niet het formaat van een hutkoffer heeft.

Ik zou er niet op rekenen dat je met geringe kennis van elektronica en scheikunde een veel efficiëntere manier van electrolyse gaat ontdekken. Het beste is te kijken wat de gebruikelijke manieren zijn, en dat proberen ongeveer na te bouwen.

Edit: Bij mijn weten heb je voor de elektrolyse van water een frequentie van oneindig hertz nodig, cq gelijkspanning.

[Bericht gewijzigd door Hagdos op (20%)]

Op 19 juni 2009 18:42:18 schreef refthoom:
Natuurwetten worden inderdaad niet overschreden maar soms wel herschreven.

True. Bij gebrek aan de mogelijkheid ze te overtreden is dat ook the next best thing.

Verder weet ik niet of die wisselspanning eigenlijk wel zo'n slecht idee is. Je elektrodes zouden met wisselspanning minder op moeten lossen (dwz: bij gelijkspanning lost de een op een groeit de ander aan als je electrodes mee gaan doen aan de reactie, bij wisselspanning lossen ze allebij op en groeien ze allebij aan, en ongeveer even snel, waardoor ze ongeveer niet op lijken te losen).

Zijn koolstofelectrodes een idee? Lost niet op (reageert wel met de ontstande zuurstof oid, iig werden ze bij mij aangetast).

Moet het per-se zelfgemaakte waterstof zijn? Is een gasfles kopen geen optie? (ik noem maar wat, weet niet of er eigenlijk wel makkelijk aan te komen is. Heb wat uit google gevist: http://www.multiweld.com/gassen.aspx )

Op 19 juni 2009 18:42:18 schreef refthoom:
Leuk die reacties!

Da's nou een forum he :-)

Ik zie geen formules waar de oppervlakte van de platen en hoe dicht ze op elkaar staan in meegenomen wordt.

C = e*A/d

Waarbij e (eigenlijk epsilon) de diëlektrische constante van de isolator is, A de oppervlakte van de platen en d de afstand ertussen.

Maar wat wil je nou precies testen? Of een elektrolyse-apparaat dat gebruik maakt van een condensator en spoel in resonantie efficiënter werkt dan een systeem met gelijkspanning? Dat lijkt me niet, je raakt geen verliezen kwijt als je kring in resonantie zit.

Water is geen isolator. Bij pH=7 zijn H30+ en OH- elk in 1.E-7 Molair aanwezig. Als je iets aan het water toevoegt hangt het van de onderlinge plaats op de verdringingsreeks af wat er uit de elektrolyse gewonnen wordt.

@Plankgas:

Dat er ionen in je water zitten betekent nog niet dat het water automatisch elektronen kan geleiden.

Zuiver (gedemineraliseerd) water geleid geen stroom. Kraan- en bronwater wel.

Op 19 juni 2009 18:53:26 schreef Robin F.:
Maar wat wil je nou precies testen? Of een elektrolyse-apparaat dat gebruik maakt van een condensator en spoel in resonantie efficiënter werkt dan een systeem met gelijkspanning? Dat lijkt me niet, je raakt geen verliezen kwijt als je kring in resonantie zit.

Ik weet dat niet zeker maar het lijkt me wel. De elektronen die in de kring 'rondgaan' worden immers als het ware 'hergebruikt' omdat ze steeds weer 'rondgaan'. Het lijkt mij dus dat ik minder verliezen heb dan met alleen gelijkstroom waar de elektronen maar 1 keer 'gebruikt' worden.

Op 19 juni 2009 18:53:26 schreef Robin F.:
C = e*A/d

De diëlektrische constante van water is 80 (bron: elders op dit forum). Zeg dat de platen 10x10cm zijn en 0,5 mm van elkaar, 10 platen gebruiken die om-en-om zitten dus tweezijdig gebruik, behalve de buitenste. Als ik uitga van meters, is de capaciteit:
80 x (9 x 2(zijdig) x 0,1 x 0,1) / 0,005 = 2880 milli? micro? Henry?
Doe ik het goed zo? En is dat dan voldoende voor een reactantie zoals SparkyGSX aangaf?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (29%)]

80 is de relatieve diëlektrische constante, die moet je nog vermenigvuldigen met e0 = 8.85 × 10^-12 F/m. Verder moet je condensatoren parallel zetten als je veel capaciteit wilt. Niet in serie, want dan wordt de capaciteit juist minder.

Op 19 juni 2009 19:46:49 schreef refthoom:
[...]
Ik weet dat niet zeker maar het lijkt me wel. De elektronen die in de kring 'rondgaan' worden immers als het ware 'hergebruikt' omdat ze steeds weer 'rondgaan'. Het lijkt mij dus dat ik minder verliezen heb dan met alleen gelijkstroom waar de elektronen maar 1 keer 'gebruikt' worden.

Sorry, maar dit is echt totale onzin. Wat hier staat is bijna poëzie, het heeft niks te maken met hoe de natuur werkt. Bestudeer eens een goed boek over natuurkunde, daar heb je uiteindelijk veel meer aan dan aan dit soort experimenten.

Kom ik dan op 2,5nF?

Overigens @sparkyGSX bovenaan: Niemand bij zijn gezonde verstand claimt natuurlijk een perpetuum mobile te maken, bij mijn weten gebruiken de serieuzere pogingen het waterstof/zuurstof-mengsel als hulpbrandstof waarbij het niet gaat om de motor op de opgewekte waterstof te laten lopen maar om de normale verbranding wat beter te laten verlopen. Of het werkt is een tweede, maar de claims van de serieuzere figuren zijn niet op voorhand belachelijk.

Bedankt voor het compliment. Over die poëzie.

Ja sorry, ik probeer het maar op mijn manier te verwoorden. De wetenschappelijke benadering is voor mij niet weggelegd ben ik bang. Daarom ga ik meer de proefondervindelijke kant op. Maar dat betekent ook dat ik hier wat vragen stel.

Is dat niet gebaseerd op het idee van waterinjectie wat ondermeer in vliegtuigmotoren wordt gebruikt ?

http://en.wikipedia.org/wiki/Water_injection_(engines)

Wet van Faraday: (electrolyse van water)
165A (gelijkstroom)gedurende een uur produceert in een cel 100L gas (luchtdruk) van mengsel zuurstof/waterstof (0,5 deel zuurstof en 1 deel waterstof)
Output (opbrengst) van industrieele electrolyse cellen varieert tussen 70 en 85%.
Theorische spanning's verschil van een cel met 100% output (opbrengst) is 1,481V/cel.
In praktijk, is de spanning's verschil van industrieele cellen tussen 1,7 en 2,1V.
Voor liefhebber, moeilijk beter dan 2,5V/cel te bereiken.
Verbruik is tussen 4 en 6 KWh/Nm3 van waterstof.
Industrieele instalaties gebruiken maar GELIJKSTROOM...geen pulserende stroom OMDAT DAT WERKT NIET...wie zegt dat het meer gaz produceert dan gelijkstroom is een knutselaar die zelfs niet weet hoe men de vermogen van pulserende stroom en spanning rekent.
Beter eerst op school gaan en wetenschap te bestuderen!!!
Enige raden om een electrolyse cel te maken:
- stroom per cm2 : minder dan 0,1A/cm2
- electroliet: gedistilleerde water met 15 tot 25% KOH (NaOH is ook bruikbaar maar KOH is beter)
- Afstand van de platen: hoe meer dichtbij, hoe beter maar dat mag probleem veroorzaken met gaz uitgang. Dus beter niet minder dan 5mm.
- Platen: roestvrij staal.
Multicel is beter, met neutrale platen.

er is iets wat ik nog niet snap....

Stel dat er door een elektrolyse-installatie een stroom gaat van 10A en dat de weerstand van de cel 10 ohm is dan verbruik ik 1KW energie/sec.
Maar stel dat de weerstand van de cel nu 0,01 ohm is, en ik laat er eveneens een constante stroom van 10 A door stromen, dan heb ik voor dezelfde produktie van waterstof slechts 1 Watt/sec nodig?
Dus kun je elektrolyse efficiënter maken door de weerstand van de cel te verkleinen?

( een cel met voldoende afstand tussen de platen (5mm) met een zeer kleine weerstand is zelfs heel gemakkelijk zelf te maken - hiervoor heb ik zojuist iets bedacht- maar klopt de theorie hierboven wel? )

[Bericht gewijzigd door Erelce op (18%)]

kilowatts per seconde?

Ik meen me te herinneren dat we zwavelzuur gebruikte om het water geleidend te maken, en geen NaOH of KOH.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (71%)]

Voor wat meer achtergrondinfo: Zoek eens op 'helmholtz layer'. Bijvoorbeeld hier: http://www.cartage.org.lb/en/themes/Sciences/Chemistry/Electrochemis/E…

Op 19 juni 2009 21:36:12 schreef Emilien:
Industrieele instalaties gebruiken maar GELIJKSTROOM...geen pulserende stroom OMDAT DAT WERKT NIET...wie zegt dat het meer gaz produceert dan gelijkstroom is een knutselaar die zelfs niet weet hoe men de vermogen van pulserende stroom en spanning rekent.

Voor je gaat lopen bleren, leg dan ook even uit waarom het niet werkt. Een van de dingen die ik me zo kan voorstellen is dat het een takkeklus is om waterstof en zuurstof van elkaar te scheiden (plus dat het redelijk riskant is om waterstof en zuurstof te mengen).

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (60%)]

er is iets wat ik nog niet snap.... <snip>
Dus kun je elektrolyse efficiënter maken door de weerstand van de cel te verkleinen

Ja, dat werkt. Alleen je berekening voor het energieverbruik klopt niet helemaal. Het opgenomen vermogen wordt verdeeld over twee posten: enerzijds ohmische verhitting van de electroliet (de vloeistof in de cel). Die is, zoals je terecht opmerkt, dus kleiner te maken door de weerstand door de cel zo laag mogelijk te maken: platen dicht bij elkaar, hoge ionsterkte (veel NaOH, KOH, H2SO4, whatever je wenst te gebruiken), etc.
Anderzijds wordt er vermogen gebruikt voor de splitsing van watermoleculen. Dit levert chemische energie en verricht arbeid (het volume neemt toe want er ontstaat gas, en er wordt dus arbeid verricht tegen de druk van de atmosfeer). De chemische energie kost wat 'ie kost, daar verander je geen iota aan. Je kunt misschien de efficiency nog iets verhogen door bij lagere druk te werken, maar ik verwacht niet dat dat een enorme verbetering is.

In een iets vereenvoudigde voorstelling van zaken kun je je een electrolytisch cel ongeveer electrisch ongeveer voorstellen als een zenerdiode in serie met een weerstand. De energiedissipatie in de zener vertegenwoordigd de productie van H2/O2, en de weerstand is de electrische weerstand van de cel. Verhoog je de spanning over de cel vanaf nul dan gebeurt er eerst niks tot een minimale spanning over de cel is bereikt (de zener begint te zeneren). De electrolytische cel werkt net zo: er is geen splitsting van water en geen stroom tot de minimale spanning is bereikt. Die spanning hangt van van alles af (electrodemateriaal, druk, temperatuur etc. etc.), maar zal ergens rond de 1.5 volt ofzo liggen. Daarna bepalen de spanning over de cel en de weerstand van de cel de stroom. De waterstof/zuurstofproductie is rechtevenredig met de stroom door de cel.

Ik zie geen voordelen van wisselstroom. Een deel van de tijd zal de spanning over de cel onder de benodigde spanning zijn, en de cel dus niks doen. Bovendien krijg je een mengsel van waterstof en zuurstof (link spul), en afhankelijk van de frequentie kun je misschien ook nog wel krijgen dat er nauwelijks nog splitsing optreed omdat het waterstof/zuurstof aan de electrode bij omkering van de spanning meteen weer teruggevormt wordt tot water. Dan heb je dus alleen een hele ingewikkelde manier gevonden om water te verwarmen.

Lange verhalen waren OK, toch :)

Bij electrolyse ontsnappen belletjes zuurstof vanuit de ene elektrode, en waterstof vanuit de andere. Precies wat je wilt, dit is alleen bij gelijkspanning en dus niet bij wisselspanning. Hoe komen mensen er nou bij dat je wisselspanning moet gebruiken ?