Springen naar inhoud

Elektrolyse rendement


  • Log in om te kunnen reageren

#1

JurrienSchaaf

    JurrienSchaaf


  • 0 - 25 berichten
  • 5 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 februari 2010 - 11:38

Hallo,

Ik zit met een klein probleempje. Ik heb het rendement van een elektrolyser bepaalt.
Nou was dit geen commercieel apparaat, maar gewoon een ding op school dat ze hadden staan, zag er ook aardig oud uit.
We hebben hier 29V op gezet met een W-meter ertussen.
We hebben eerst de W bekeken die de spanningskast verbruikt. En deze afgetrokken van de totale W die we aflazen tijdens de elektrolyse. Hier de verdere berekening:

De spanningskast bleek dan 8.4 W te verbruiken. Na de elektrolyse opstelling te hebben aangesloten, verbruikte de spanningskast 12.75 W.
Oftewel  er werd 12.75-8.4=4.35 W gebruikt voor de elektrolyse.

Het gebruikte aantal Joule per seconde is dus 4.35. De proef duurde in totaal 20  minuten en 8 seconden, oftewel 20*60+8=1208 seconden.
Er is dus in totaal 1208*4.35= 5254.8 Joule gebruikt.

Gedurende de proef werd er in totaal 13.5 milliliter waterstof gevormd uit water. Met behulp van de dichtheid kunnen we nu berekenen hoeveel gram waterstof er gevormd is.

De dichtheid van waterstof is 0.08988 kg/m3, oftewel 0.08988 gr/dm3.  Gedurende de proef werd er 13.5 milliliter omgezet, oftewel 0.0135 liter. …ťn liter is gelijk aan ťťn dm3, dus weegt het water 0.08988 gram per liter. Er is dus 0.0135*0.08988=0.00121338 gram waterstof omgezet.

Water bestaat uit 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. De verhouding van de ontstane waterstof en zuurstof is dus 2:1. Er is 13.5 milliliter waterstof omgezet, dus 13.5/2=6.75 milliliter zuurstof. Dit komt overeen met onze gemeten waarde van 6.8 milliliter. Voor de verdere berekeningen is telkens gebruikt gemaakt van de meetwaardes en niet van de berekende waardes. In dit geval zijn de verdere berekeningen dus uitgevoerd met 6.8 milliliter in plaats van 6.75 milliliter.

De dichtheid van zuurstof is 1.429 kg/m3.  Na een soortgelijke berekening als bij waterstof is er dus 0.00675*1.429=0.00964575 gram zuurstof gevormd.

Nu we weten welke hoeveelheden waterstof en zuurstof gevormd zijn, weten we ook uit hoeveel water dit gebeurd is.
De hierboven genoemde hoeveelheden waterstof en zuurstof zijn ontstaan uit 0.00121338+ 0.00964575= 0.01085913 gram water.

Door middel van de moleculaire massa van water is vervolgens het aantal mol water te berekenen.
1 mol water weegt 18,01528 gram. 
Er is gedurende de proef 0.01085913 gram water omgezet. Dit komt overeen met 0.01085913/18.0148=0.00060278... mol water.

We hebben aangenomen dat de energie die nodig is om 1 mol water in vloeibare toestand te vormen gelijk is aan de energie die nodig is om 1 mol water in vloeibare toestand te ontleden. De vormingswarmte van water in vloeibare toestand bedraagt -2.86*105 Joule per mol.

Er wordt dus 2.86*105 Joule per mol water gebruikt om dit te ontleden in 2 waterstofatomen en 1 zuurstofatoom. Bij deze proef is er 0.00060278... mol water omgezet. Er is dus 2.86*105*0.00060278...=172.3977… Joule gebruikt.

Nu weten we hoeveel energie het theoretisch zou kosten om 0.0015444279 mol water te ontleden.
In totaal heeft de opstelling gedurende de proef 5254.8 Joule gebruikt exclusief de stroom die de spanningskast gebruikt.
Het rendement van de elektrolyse van water bij onze proef bedraagt dus 172.3977‚Ķ/5254.8‚Ķ*100≈3.28%


Dit is natuurlijk een erg laag rendement. Hier heb ik dan ook niks aan voor mijn werkstuk. Ik vroeg me af of iemand een fout ziet in deze berekening en mocht dit niet zo zijn, of iemand misschien een berekening heeft van het rendement van een echte commerciŽle elektrolyser.

Groetjes,

Jurrien

Veranderd door JurrienSchaaf, 25 februari 2010 - 11:39


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

#2

hzeil

    hzeil


  • >1k berichten
  • 1379 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 25 februari 2010 - 17:26

Jurrien,

Het rendement van een commerciele waterelectrolyse schat ik op ruim 72%.
Dit is (1.23/1.70) maal 100%. 1.23 volt is de theoretische celspanning voor de electrolyse en 1.70 Volt de praktische waarde, inclusief de energieverliezen door de weerstandverliezen en de overspanning voor de beide electrochemische reakties.
Ik zie geen gegevens over je electrolysecel. Zoals de electrodematerialen en de stroomdichtheden.
Ik denk dat je stroomdichtheid heel laag geweest is. Als een groot deel van de zuurstof die je aan de anode maakt weer gereduceerd wordt aan de kathode geeft dit een flink rendementsverlies
Een vermogen van 4 Watt is heel gering. Ongeveer het vermogen van een fietsdynamo tijdens het rijden.
Je werkt nauwkeuriger als je de celspanning in Volts meet en gelijktijdig de electrolysestroom in Amperes. En kies een stroomdichtheid van omstreeks 20 mA/cm2. Misschien kom je dan tot een beter rendement.
Uitleggen is beter dan verwijzen naar een website

#3

woelen

    woelen


  • >1k berichten
  • 3145 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 februari 2010 - 08:59

Sowieso is het gebruik van 29 volt niet echt handig. Electrolyse doe je met volts, niet tientallen volts. Alle extra spanning leidt tot extra warmte ontwikkeling.

Wil je echt een goed rendement halen, dan zul je hoge concentraties van de te electrolyseren stof moeten nemen, zodat er flinke stromen kunnen lopen en je moet electroden nemen met een redelijk groot oppervlak.

#4

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 februari 2010 - 11:00

Lees ook dit topic: http://www.chemiefor...?showtopic=8790
Hydrogen economy is a Hype.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures