題:
高頻水電解如何工作?
Friend of Kim
2014-02-22 04:48:51 UTC
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我讀到,將直流電流與高頻交流電流結合在一起,水的電解速度加快了。這是真的?在這種情況下,如何減少浪費的熱量?還是僅僅是催化這一過程?

您有資料來源嗎?另外,將直流電和交流電結合起來意味著什麼?我假設您的意思是紋波的直流電流,那是通過覆蓋交流電而不改變極性來改變其電壓的電流嗎?
五 答案:
cbeleites unhappy with SX
2014-02-23 03:38:41 UTC
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首先,請看關於電解水的維基百科頁面。

  • 我也喜歡這篇評論: Zoulias et al。:《水電解評論》,TCJST,4(2)(2004)41-71
    具體來說,它們列出了一些實際存在的裝置(上下文:可再生能源)及其實際達到的效率。

  • 加速不一定與更高的效率有關。在電解中,通常是相反的情況:如果要擠出最大自由能,則需要無限緩慢地進行反應(儘管熱力學具有動態名稱,但它看起來總是無限緩慢的過程)。

  • 因此,通常加快的速度意味著您找到了一種通過系統增加功率的方法。最大的問題是找到一種在不降低效率的前提下做到這一點的方法。

  • 脈衝/調製直流電:通過幾篇論文,我很喜歡這篇論文: Shimizu et al。:一種新穎的製氫方法通過使用超短脈衝電源進行水電解,Journal of Applied Electrochemical(2006)36:419-423,DOI 10.1007 / s10800-005-9090-

    它們旨在避免通過使脈衝足夠短以使沒有耗盡區發生擴散來控制情況。請查看這些圖:

    H2 output over input power efficiency over input power

    因此,他們報告了一種設置脈衝電解的設置實際上在其單元中比DC更有效。

    對此進行了更多的研究,但是我發現的論文報導了與純DC電解相比效率有所提高,但絕對效率約為10%。但是,將其數量與該評論中引用的工業鹼性電解效率的80%進行比較。請注意,所施加的電壓是一個很大的不同:對於DC,它約為1.85-2.05 V,因此過電壓要小得多。還要注意,當他們說較高的電壓加快了離子的傳輸速度時,這種過電壓就會轉化為熱量(離子在行進時會遇到介質中的摩擦),因此基本上失去了作用。 >看起來很真實的另一條線是,如果您升高溫度,則可以通過熱量提供一小部分能量。由於熱量便宜,這可能會有所幫助。但必須要注意的一點是,效率計算可能僅針對電能(忽略熱量輸入)進行,因此看起來很虛假(如冷凝鍋爐的效率相對於較低的發熱量計算)。

  • 我在互聯網上發現了一堆關於水共振頻率有助於分裂債券的廢話

    • 首先要意識到的是,水沒有 one 共振頻率。利用適當的能量,您可以激發旋轉,振動和電子狀態(我忽略了平移-那裡的過渡能量很小)。根據常識,您可以說,在室溫下,大多數分子將處於激發的旋轉狀態,但處於振動和電子基態。旋轉的激發能量在遠紅外或微波能量/頻率範圍內。廣泛使用放在2.45 GHz(約12厘米)的微波爐中。實際上,整個區域到處都是吸收水的條帶。注意,微波加熱水不會引起電解。振動躍遷約為2.9μm= 105 THz = 3500 cm -1和6μm= 50 THz = 1635 cm -1,在整個近紅外區域都有許多組合和泛音。非常例外的是,可見區域基本上沒有吸水。電子躍遷(鍵的斷裂)需要 UV 中的能量,在這裡我們遇到導致光解離的譜帶,例如在 166nm 上(摘自Wikipedia)。這對應於1.8 PHz = $ 1.8 \ cdot 10 ^ {15} $ Hz。將此與您的鏈路要求分離的kHz和MHz進行比較。
  • 這並不意味著脈衝直流無濟於事,也不意味著阻抗譜不會提供重要信息。但是, kHz範圍內的共振頻率是LC電路的電氣共振,具體取決於電池和電極的幾何形狀以及雙電層等。但是,振動和水分子鍵的斷裂都無關緊要。

  • 要給出“方法”,您要詢問一些實際數字,

    • 在Wiki頁面的末尾,工業水電解通常被引用為50%至80%。
    • 然後,論文提出在內燃機中燃燒氣體。由於可以調節這種固定過程,以使發動機達到最大效率,因此在這裡我們可以假設效率為1/3或35%。
    • 然後我們需要一個發電機將機械能轉換為電能。幸運的是,這一步驟相當有效。比方說95%。
    • 燃料電池比燃燒-發電機組合的效率更高。根據Wikipedia的比例為40-60%。
    • 不幸的是,電池充電也不是100%有效。假設80-90%(摘自Wikipedia上的鋰離子電池),對於以較高電流(或電流密度)充電的電池,效率較低。例如用於汽車的鉛酸電池。 Wiki引用的效率介於50%和80%之間。

    將這些數字加在一起,得出的結論是,經過提議的“永久移動”循環之後,有8-24%的能量保持在“有用狀態”,而76 -92%變熱。使用燃料電池,我們可以將能源效率“提升”到43%。


有用的常識(除了節能規律外)

  • 美國專利制度不同來自例如在德國專利制度中,德國專利申請必須具有商業/工業可用性。這包括技術論點為什麼起作用(根據物理定律)。永久移動器將基於這些理由而被拒絕(當然,發明人可以用原型證明他的情況)。美國專利沒有這項技術檢查。

  • 發電機(機械->電轉換)是電流的來源,而電池(原電池)是電壓的來源>。

我不是化學家,但我認為電解效率是相對於某種能量的理想狀態進行測量的,以實現完全有效的運行,也就是說,根本不考慮所產生氣體的電勢。 (與通過電解生產它們所需的能量相比,我認為這是巨大的。)因此,將電解過程的效率與內燃機中燃燒氣體的效率進行比較似乎不合邏輯。看看是否有淨收益,不是嗎?
-1
“將電解過程的效率與內燃機中燃燒氣體的效率進行比較以查看是否有淨收益是不合邏輯的”,這確實是不合邏輯的-如果僅僅是因為根據節能法則*不能*是淨收益。但是OP再次與水解->(氣體存儲)->燃燒->發電機->(電池存儲)->水解的循環有關。因此,您可以計算一輪後還剩下多少能量。 (或者,您必須為該存儲選項“支付”多少能量)。
嗯,我說不通,但這幾乎可以肯定是因為我對所涉及的過程甚至所使用的術語不完全了解。但是,謝謝您的嘗試。我認為,通過交換意見來嘗試了解這些問題將非常低效。我將嘗試找人在對話中向我解釋。再次感謝。乾杯!
我同意,如果在水解中使用脈衝或交流進行了任何改進,則與共振頻率沒有任何關係。從邏輯上講,由於DC沒有頻率,並且確實會斷開鍵合,因此它以非諧振的方式進行,因此,嘗試進行任何類型的頻率修改似乎都沒有意義。就是說,也許脈衝可以改善結果,但在機械上(聽上去嗎?)可以改善結果,如為水解產生更多的表面積(簡單地使DC電解更有效)。不知道
關於(電極的)表面積,增加它會有所幫助,但是將其增加幾百個或數百個數量級,例如,通過添加催化劑(該催化劑充當數万億個納米電極),應該會大大改善反應。有趣的是,有研究表明,這裡:http://www.labmanager.com/news/2016/12/new-approach-to-water-splitting-could-improve-hydrogen-production#.WFmrT33fRLF
Klaus-Dieter Warzecha
2014-02-22 12:36:25 UTC
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在您鏈接的站點上:

電池將用作電能,將氫氣/氧氣分解為氣體。然後,這些氣體將為內燃機供能,內燃機將為發電機提供動力,以便為電池連續充電並傳遞可用的機械能。如果可以使這種電動機運轉,那麼地球上的能源危機將永遠結束。

聽起來有人提出了一種第一類永動機”。強>。我非常感動!該頁面上的其餘部分是相同質量的技術廢話。

編輯這並不意味著可能沒有對使用恆定DC以外的其他東西進行電解的認真研究,例如PWM(脈衝寬度調製)。

粗略搜索(可能還有其他來源)得出:

K。 Mazloomi,N.Sulaiman,S.A.Ahmad,N.A.Yunus,《水電解槽的頻率響應分析》, Int。 J.電化學。科學 2013 8 ,3731-3739, PDF

是的,您在那裡引用的內容實際上是說它是一個永動機,這當然是不可能的。我只是很好奇,如果您使用的是紋波直流電流,則需要更少的能量來斷開連接。這不是我找到的唯一來源。我沒有任何這些領域的知識,所以很難知道每個人都在做什麼。有人聲稱使用高頻電流。我相信這可能只是一個自製的變壓器,上面裝有一個晶體管以保持流量正常運行。他們聲稱,與使用連續的DC流量相比,每升$ ce {H2} $所需要的能量更少。
在我看來,該資源是由不懂物理學的人撰寫的,僅僅是該人閱讀過的其他東西的摘要,這就是為什麼我好奇它是否真實。在大型物理學中,像橋樑一樣,共振頻率會使巨大的橋樑斷裂。這適用於分子鍵合嗎?
@FriendofKim:會隨著適當能量的波動而斷裂:光化學可以很好地做到這一點。看一下http://en.wikipedia.org/wiki/Visual_cycle吸收適當頻率的光,而離吸收最大值(太遠)的光則沒有。吸收的能量導致異構化。您可以說π->π*對應於破壞雙鍵(儘管不是單鍵)。
啊哈,所以這些使用波紋直流電源將無法像風一樣對橋樑產生共振。但是,有一種方法可以以更有效的方式進行電解,這是合乎邏輯的。許多能量直接轉化為熱量。我們“只是”需要弄清楚如何利用更多的能量來分離水分子。
由於雙層的容量,@FriendofKim:會產生LC電諧振。但是,離解離能還有很多(9)個數量級。脈衝直流電具有一些點,但是*不能破壞或削弱鍵。
Mikkel Revesen
2016-10-06 23:40:15 UTC
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對不起,我沒有一個明確的答案,電解帶有異常調製信號。除非他們想要科學的干草叉,否則這是一個遠離的領域。因此,很難找到本質上不完全準科學的特定實驗。但是我要在最長的答案上添加一些東西:“ ...電子躍遷(鍵的斷裂)需要紫外線中的能量,在這裡我們遇到導致光離解的條帶,例如在166nm處(取自維基百科)。對應於1.8 PHz =1.8⋅1015Hz。將其與kHz和MHz進行比較...“ ..好吧,我剛剛做了-儘管它們在頻譜上相距甚遠-從您發布的17khz脈衝測試結果來看,比常規的DC效率更高-在諧波系統中,它們不可能更接近。.(18phz-17khz)這會讓您想知道您提到的這種特定設置是否不僅在電路中實現了諧振狀態(我完全對於許多外行實驗者來說,與您達成共識是一個令人困惑的因素)。如果您可以調整設置以在LC儲罐和原子諧波水平上實現共振,那應該是非常有效的,不是嗎?同樣,在過去的100年中,人們一直認為EE可以與任何可能使我們易碎的電子設備剎車的共鳴抗衡,當我們開始研究可通過膠卷系統完成的工作時,將會獲得很多效率提升。這是特斯拉試圖告訴我們的主要內容,並且也被早期的無線電技術人員所熟知,但是它在數字時代迷失了方向,或者以許多方式轉移到了光學/核科學領域。當然,當您進入一個充滿迷信和偽造的地區-但同時也受到恥辱時,很少有嚴肅的科學家(除了一些勇敢和軍事的科學家)想要碰觸它,甚至很少發布任何非線性實驗結果,即使在那裡許多現象尚待探索,並納入教科書中。 有些人對此感興趣。因此,請繼續保持警惕,最愚蠢的科學家就是認為他知道一切的科學家。我們對100年前科學界認為我們完全正確的一無所知的事實開懷大笑,並且您可以100%確信我們會再次大笑再過一百年,關於當今大學中某些思想的思考。

這有點難以解析。您可以編輯答案以解決OP查詢的重點嗎?就目前而言,這是一段連續的段落,邊界線是一個沒有答案的地方。
Dave
2017-10-11 18:42:00 UTC
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在我所聽到的“科學”大型揚聲器中,大多數評論者都忽略了一些關鍵事實。

1)電解的大部分收益都是在極高的電壓和極低的安培下實現的。這就建立了一個帶電的電容狀態,其中氫和氧被拉至接近斷裂點,從而產生相應的電荷。

2)關於頻率,而與能量吸收無關。這是關於在分子中的一個或多個原子內創建一個基頻,然後用短暫的次級頻率脈衝擊中基頻以產生粉碎效果,就像歌劇演唱者粉碎水晶玻璃一樣。

這裡的想法是在帶正電荷和帶負電荷的板上添加絕緣體,例如將其密封在塑料或其他此類非破壞性材料的薄層中。然後建立一個基本的脈衝直流電流,最好是那個原子的自然基本頻率的諧振電流。然後間歇性地利用較高或較低的次要頻率對分子產生粉碎作用。

Robert lalum
2014-10-26 15:57:56 UTC
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我是等離子重力物理學家。可以嘗試的是用一根銅管裝滿看起來像甜甜圈的釹磁鐵。密封銅管的兩端。 1,並應永久密封。使用汽化方法將納米塗料塗在外部。這大約需要兩個星期才能完成。完成後,將未密封的一端完全密封,然後取下磁鐵。將導線焊接到納米塗層管的內部,無論導線需要多長。使氧化銅氣體處於納米狀態,並用這種材料將其填充到管的30%處,並用蒸餾水將其充滿。取一根鋅線或鎳線,將其放入管中,以使您可能需要多長的導線。現在,在中心添加一根銅線,並使銅線和鎳或鋅線遠離銅管的壁,並避免彼此接觸,並用蠟或環氧或您選擇的其他方法密封頂部。這將使您能夠拉動AC和DC電壓。將其放置在水中,並且導線甚至部分浸入水中,您將能夠測量該體積的水的頻率,然後確定電解所需的特性以使其最有效。



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