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:
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 commerciële elektrolyser.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. Één liter is gelijk aan één 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 172.3977â¦/5254.8â¦*100≈3.28%
Groetjes,
Jurrien
