Springen naar inhoud

chemisch absorberen zonlicht


  • Log in om te kunnen reageren

#1

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 september 2007 - 16:38

Voor school ga ik een profielwerkstuk maken. Dit gaat over het omzetten van zonne-energie in elektriciteit, alleen dan niet via zonnepanelen. Ik wil de zonne-energie opvangen/absorberen in een chemische stof/gas. Dit zal door een reactie/faseovergang plaatsvinden. Daardoor hoop ik de zonne-energie/lichtenergie op te slaan. Uiteindelijk is het de bedoeling dat die energie er weer uit komt als elektriciteit. Hoe weet ik nog niet. Het uiteindelijke doel is om een zo hoog mogelijk rendement uit de omzetting te halen.

Nu zoek ik een geschikte stof/stoffen om die energie op te slaan, en weer af te geven. In de eerste plaats gaat het me om het opnemen van de zonne-energie. Dit zal door een reactie/faseovergang plaatsvinden. Zelf zie ik niet zoveel in iets als zout verwarmen, omdat je dan moet isoleren en meer van dat gedoe. Ik zal een convergente lens (loep) gebruiken om het zonlicht te bundelen. Hierdoor komt er een hoge temperatuur op een 1 klein plekje. Hoe hooo die temperatuur wordt,weet ik nog niet. De stof wil ik het liefst zo mensvriendelijk hebben. Op school zal ik het apparaat voor de omzetting gaan bouwen. Daarom zijn sommige erg gevaarlijke stoffen uitgesloten, maar ik wil ze wel graag horen voor het complete beeld. De stof wil ik ook vaak kunnen gebruiken, dus niet dat je het na elke omzetting moet vernieuwen. Dat is zo duur. Waarschijnlijk wordt het dan iets van een omkeerbare reactie. Het mooiste zou natuurijk een stof zijn die direct zijn energie vrijgeeft door een elektrische stroom (dus redox).

Graag wil ik zoveel mogelijk stoffen horen met hun eigenschappen: hoe gezond/ongezond, nodige temperatuur voor de reactie/faseverandering, prijs, direct elektricteit. Dank u en dit was een lang verhaal.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 september 2007 - 18:14

Je zoekt een omkeerbare reactie die bij hogere temperatuur de ene kant op loopt, en bij lage temperatuur de andere kant op. Dit zou je rechtstreeks kunnen bedenken (dus ergens bij een tussenliggende temperatuur een chemisch evenwicht), of via een tussenstap (A->B bij hoge temperatuur, en dan B+C=BC met iets anders laten reageren, en dan bij lage temperatuur BC -> A + C). Als je meteen elektriciteit wilt maken is die tusenstap misschien een mogelijkheid, maar een voorbeeld kan ik niet verzinnen. Een evenwicht kan niet de ene kant op redox zijn, en de andere kant op "zomaar thermisch".

In de praktijk gebruikt men voor dit soort systemen water -> stoom en dan stoom->water in een generator om elektriciteit op te wekken.

Als je weet hoe heet het oppervlak van de zon is, dan weet je ook hoe heet je het theoretisch kunt krijgen (dat volgt uit de zogenaamde Tweede hoofdwet van de Thermodynamica). Praktisch zal het iets lager liggen.

Zie ook: http://en.wikipedia...._thermal_energy

#3

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 september 2007 - 15:43

In de praktijk gebruikt men voor dit soort systemen water -> stoom en dan stoom->water in een generator om elektriciteit op te wekken.

Dat wil ik dus liever niet. Dan verlies je namelijk veel energie aan de omgeving en heb je een generator nodig. Het evenwicht loopt waarschijnlijk ook weer gelijk terug, waardoor je snel moet omzetten in elektriciteit. Dat is ook niet echt wat ik zoek. Dat geval van die letter, daar zie ik meer in. Is het een idee om eerst iets van een thermolyse te doen, en daarna met de producten en een derde stof een redoxreactie te doen. Dan moet de stoffen wel weer terug naar de beginstaat kunnen. Dus zoiets:

1/meer startstoffen ---thermolyse--->> tussenproducten

1/meer tussenproducten + geen/1/meer hulpstoffen ---omkeerbare redoxreactie--->> eindproducten.

Dat de thermolyse stap hoeft niet per se omkeerbaar te zijn, als het maar niet al duur wordt.

#4

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 september 2007 - 21:32

Warmteverschil omzetten in elektriciteit kan met een behoorlijk rendement. Ik denk dat je dat onderschat. Een chemisch proces zal niet zo gauw de zelfde efficiŽncy halen!

#5

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 13 september 2007 - 13:49

Het gaat niet om warmteverschil omzetten. Je start met zonne-energie en eindigd met elektriciteit. Aangezien er een grote lens, kan het zo heet worden dat metaal lokaal smelt. Nu zoek ik alleen nog een geschikte stof om die energie te binden. Een aantal stoffen die aan thermolyse kunnen doen:
AgBr // AgI// Al2(SO4)3 // BaSO4 // CaS // CaSO4 // CuCl2 // Cu2O// CuSO4 // KSCN // K2O // MgS // MgSO4 // MnS // PCl5 // SiC // Pb(NO3)2 // PbCO3 // SnO // SnO2 // SnS2 // zinkcarbonaat // zinksulfaat

Nu zijn dit een aantal kandidaten. Liefst wil ik een stof die nuttige reactieproducten heeft die gebruikt kunnen worden voor een redoxreactie. Er zitten een aantal sulfiden en sulfaten tussen. Het lijkt me mogelijk dat met een sulfide ook een redoxreactie gedaan kan worden. Ook moet de stof niet te giftig/gevaarlijk zijn om op school mee te experimenteren. Welke stof is het meest geschikt en werk ook goed in de praktijk. kaliumoxide kan je bijv schrappen omdat die bij hoge temp gelijk weer verbrand.

#6

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 september 2007 - 21:08

Je droomt.

Voor het bereiken van een thermolyse (bijvoorbeeld van water, bij 2500 graden) is eerst heel veel warmte nodig om het materiaal op te warmen. Daarna wordt slechts een klein stukje van die energie omgezet in chemische energie. Dit gaat nooit zo goed worden als de 40-50% rendement van een stoomturbine.

#7

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 13 september 2007 - 21:11

Nog even: wat is zonne energie? Straling! Wat ga je met die straling in jouw geval doen? Warmte genereren! Dat is de eerste omzetting. Daarna volgen er nog een aantal. Bij elke stap gaat energie verloren.

De tweede hoofdwet van de thermodynamica kun je formuleren als: het is onmogelijk om warmte in arbeid om te zetten. Als je eerst warmte hebt, en daarna arbeid, heb je dus meer gedaan. Wat? Nou, iets kouds warmer gemaakt. Ofwel: je zet een temperatuurverschil om in arbeid.

#8

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 17 september 2007 - 18:47

De tweede hoofdwet van de thermodynamica kun je formuleren als: het is onmogelijk om warmte in arbeid om te zetten. Als je eerst warmte hebt, en daarna arbeid, heb je dus meer gedaan. Wat? Nou, iets kouds warmer gemaakt. Ofwel: je zet een temperatuurverschil om in arbeid.

Dit volg ik totaal niet. Ik heb even overlegd en we kwamen tot de volgende ideen: hydraten, thermolyse van hout en als dat niet wil een stirlingmotor. De hoeveelheid energie die binnenkomt gaan we meten door water in een reageerbuis te doen en dan met hoeveelheid warmte Dat verhaal van dat rendement is dan jammer, maar daarom ga ik m'n plan niet afblazen. Ook al ben ik een dromer, wat soms lastig is, maar soms ook leidt tot nieuwe inzichten, ik zou toch graag antwoord willen op m'n vorige post.

#9

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 19 september 2007 - 06:02

Dat verhaal van dat rendement is dan jammer, maar daarom ga ik m'n plan niet afblazen.

Eerder schreef je:

Dat wil ik dus liever niet. Dan verlies je namelijk veel energie aan de omgeving en heb je een generator nodig.


Dus je vindt het rendement van een stoomgenerator niet voldoende, maar vindt het rendement van een redoxreactie niet belangrijk. Onthoudt dat er erg veel ervaring is in de wereld met stoomgeneratoren. Alle elektriciteitscentrales op fossiele brandstoffen en op nucleaire energie produceren als tussenenergie hitte, en in (bijna?) al die centrales wordt een stoomgenerator gebruikt vanwege de betrouwbaarheid en het te behalen rendement.

Ik kan je helaas niet helpen met praktische ervaringen op het reactiegebied. Ik ken alleen de theoretische limieten die ons worden opgelegd door de thermodynamica. Als je die niet belangrijk vindt, houdt het voor mij op.

Heb je al bedacht bij welke hoge temperatuur je wilt gaan werken? En bij welke lage temperatuur voor de terugreactie?

#10

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 19 september 2007 - 14:01

Nu, bij nader inzien, vind ik het rendement niet meer zo belangrijk. Anders was ik wel een mini-elektriciteitscentrale gaan bouwen. Waarschijnlijk ga ik volgende week meten wat de temperaturen zijn. Over die thermodynamica, is er ook een formuletje misschien om uit te rekenen wat de temperatuur wordt in het brandpunt van zo'n lens?

#11

Marjanne

    Marjanne


  • >1k berichten
  • 4771 berichten
  • VIP

Geplaatst op 19 september 2007 - 17:19

Je zou wel kunnen berekenen hoeveel energie in het brandpunt van de lens wordt geconcentreerd. Je hebt de oppervlakte van de lens nodig en de stralingsenergie van de zon in Nederland per oppervlakte-eenheid. Deze is voor ons natuurlijk afhankelijk van bewolkingsgraad en de datum (seizoenen).

Wat de temperatuur dan wordt, is afhankelijk van waar die gefocuste energie op valt.

Ik herinner me dat ik vroeger een lens had van een scheepskompas, diameter zo¬īn 20 cm, brandpuntsafstand een cm of 30-40. Daar kon je op een zonnige dag mieren mee verdampen. Ze vonden het absoluut niet leuk als je probeerde ze in een klein cirkeltje half gefocust zonlicht te vangen. Maar al snel werden ze suf. Vervolgens kon je het brandpunt op de mier leggen. Ze deden dan ¬īptst..¬ī en er bleef een miniem hoeveelheidje zwart iets over.

Ik weet het: shame on me... :oops:

#12

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 september 2007 - 04:35

Je kunt de tweede hoofdwet van de thermodynamica gebruiken, of het theorema over optica van Liouville, om te bewijzen dat de temperatuur in het brandpunt van de lens nooit hoger kan worden dan de temperatuur van het "stralend oppervlak" van de zon (ca. 5500K). In de praktijk zit je significant lager.

#13

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 20 september 2007 - 05:08

Zie ook: http://www.sciam.com...umber=1&catID=1

#14

yochem_CF

    yochem_CF


  • >250 berichten
  • 385 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 september 2007 - 14:52

Hoe steekt dat bewijs van die temperatuur precies in elkaar?

#15

rwwh

    rwwh


  • >5k berichten
  • 6847 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 21 september 2007 - 06:06

Ruwweg als volgt, hopelijk het makkelijkst te begrijpen, als reductio ad absurdum: Licht kan altijd dezelfde weg twee richtingen op volgen. Liouville zegt dat de "helderheid van de bron door een perfect optisch systeem niet kan worden veranderd", ofwel je kun licht nooit geconcentreerder maken dan het bij de bron was. Als je een lenzensysteem maakt tussen de zon en een doel, dan gaat er niet alleen straling van de zon richting het doel, maar ook terug. En hoe heter je doel wordt, hoe meer het gaat terugstralen. Stel je eens voor dat je een lenzensysteem zou kunnen ontwerpen waardoor het doel hier heter wordt dan de zon. Het doel zou dan harder gaan stralen dan de zon! En de straling die eraf komt zou via het lenzensysteem netto de zon gaan verwarmen. Q.E.D.

Alternatief, via de tweede hoofdwet, ook als bewijs uit het ongerijmde: De entropie van een gesloten systeem kan niet afnemen. Als je een (lenzen)systeem zou kunnen maken dat de zon (5500K) gebruikt om een doel op te warmen tot 5501K dan zou gelden dat de entropie van de zon door de laatste joule afneemt met 1/5500, en de entropie van het doel toeneemt met 1/5501. De totale entropie van het systeem neemt dan af (1/5501-1/5500<0), en dat kan dus niet. Q.E.D.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures