Waterstofgenerator en -brander

Over de instrumenten en chemicaliën in het chemisch laboratorium.
User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 11 Dec 2011, 17:11

Staalwol (het zijn meer stalen strips dan echt wol) lijkt niet echt aangetast, water is licht verkleurd naar geel (kan ook goed dat doekje zijn).

Hij heeft ongeveer een minuut gelopen, toen hoorde ik een klikje (ik dacht dat dat de voeding was) en het vlammetje was uit.
Vervolgens weer aangestoken, en na 30 seconden (net nadat ik mijn telefoon gepakt had om te filmen en weer ging zitten) hoorde ik een verassend luide knal.

Ja toen ik met puur H2 werkte hoorde ik wel kleine plopjes en hoe hoger de gasflow hoe sneller de plopjes, (dat is vaak als de flashback arrestor zijn werk goed doet) maar omdat puur H2 niet kan verbranden stopte dat waarschijnlijk, en niet zozeer omdat daar de flashback arrestor zat.
Last edited by Reap on 13 Dec 2011, 16:08, edited 2 times in total.

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 13 Dec 2011, 16:07

Oke, ik heb nu een aansteker gesloopt en dat "witte schuim cilindertje" verwijderd en 1 cm in dat pasteurspipetje gedaan.
Werkte zeer goed. Ik zag een lange spitje lichtgele/oranje vlam die een zoemend geluid maakte (ondertussen brandde de flashbackarrestor (het witte schuim cilindertje) weg. En het pasteurs pipet puntje smolt).
Ik heb het idee dat de vlam de neiging heeft om terug het slangetje in te gaan. Ik zie zelf ook geen reden waarom niet, er is namelijk gewoon zuurstof aanwezig, maar ik vraag me dan af hoe ze dat sochiometrische mengsel dan gebruiken om bijvoorbeeld mee te lassen of snijden.

Ik dacht dus eraan om een injectienaald te gebruiken met een diameter van 0,9mm. Alleen de apotheker wilde die mij niet meegeven..
Ze zei dat het in nederland op recept besteld moest worden, terwijl ik op internet verscheidene maten per 100 stuks gewoon zou kunnen kopen...
Dus even bij school gaan schooien. :D

Ik kan ook de generator wat ingewikkelder maken zodat het H2/O2 gescheiden blijft. En dan alleen de H2 gebruiken.
De vlam wordt wat minder heet en het is veel minder efficient. Of pas vlakbij het brandpuntje de O2 toevoegen. Dan zou het in geen van de 2 buisjes terug kunnen branden.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by spidey » 13 Dec 2011, 22:29

Dat laatste is de mooiste oplossing, maar technisch ook relatief lastig. Het is het best om dan de O2 toevoer concentrisch binnen de H2 toevoer te plaatsen.

De reden dat er geen flashback optreedt bij goed werkende branders is dat de terugbrandsnelheid lager is dan de uitstroomsnelheid en dat er vaak een stoffelijke barriere zit, waar de vlam niet doorheen wil. Ten dele heeft ook dat te maken met een lokaal hogere stroomsnelheid, ten dele ook met thermische isolatie door de barriere.

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 13 Dec 2011, 22:37

Dus dat bronswol zorgt ervoor dat er een een kleinere effectieve doorsnede is en dus een hogere doorstroomsnelheid.
En als de vlam terug wil branden leidt dat branswol de warmte weg waardoor het gas ervoor in de buis niet kan reageren?

Mja dat is inderdaad technisch veel moeilijker, ik denk voor de vaardigheden en materiaal dat ik hier heb te moeilijk. (vooral op deze kleine schaal)


Ik kan misschien ook aan een naald komen met een kleinere diameter waardoor de gasflow nog hoger is. (die was al best hoog in mijn vorige brandertje, een vlam van 3 cm is behoorlijk voor de hoeveelheid gas die ik maak)
Bij de vorige brander had ik dus van dat gele poetsdoek materiaal in de pasteurspipet gedaan (en de buis zelf) hierdoor is er ook een hogere druk op het generatortje en bubbler gekomen.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by spidey » 14 Dec 2011, 15:23

Die druk in je generator kan best oplopen als je met heel kleine diameters werkt. Houd in dat geval de buislengte kort, om het doorstroomvolume niet te veel te beperken, anders heeft je vlam weer geen vermogen.

Ik koop naalden bij Poly-Service. Die gebruik ik voor het injecteren van allerlei dingen, bijvoorbeeld polyester in kleine gaatjes. Je zou een messing buisje kunnen nemen voor de buitenste buis (als je concentrisch wil werken, verkrijgbaar bij o.a. muco zelfbouw). Ik denk eigenlijk dat je dit met soldeerwerk wel in elkaar kunt zetten.

Plaatje van het idee:
H2-O2 brander.png
Naald in messing buisje vastsolderen.

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 15 Dec 2011, 17:33

Oke de test met de injectienaald mislukte. Er vond de hele tijd flashback plaats tot de basis van de naald (waar dus mijn arrestor zit).
Volgende stap is het scheiden van de 2 gassen tot men bij het brander kopje komt.

Ik zat te denken 2 elektrolyse bakjes met 1 elektrode en een zoutbrug. (veel minder goed (knoeiboel enzo) en al ook veel lagere opbrengst geven door de grote elektrodeafstand denk ik.)
OF een elektrodebak met een scheidingswand die tot de top van de elektrodes reikt, en dan aan een kant een elektrode en aan de andere kant een. (of gewoon scheiden met een plaat die niet corrodeerd).
En dan de elektrodes zo dicht mogelijk bij de plaat en elkaar plaatsen, maar toch zodanig dat de geproduceerde bubbeltjes niet naar de andere kant kunnen gaan. (soort hoffman apparaatkom je op uit.).

Mijn ideeën beginnen op te raken. ;)

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 16 Dec 2011, 19:39

Ik heb een nieuw brander design verzonnen, H2 door de naald en O2 door het blauwe buisje.
Het blauwe buisje zorgt er alleen voor dat er meer zuurstof beschikbaar is, dus niet stochiometrisch maar meer dan gewoon in de atmosfeer.
IMG_0541.JPG
Ik zou de elektroden kunnen verpakken in een klein pastic buisje en die naast elkaar hangen.
Alleen ben ik er niet zeker van in welke mate dit de stroomsterkte beperkt, welk materiaal ik zou moeten gebruiken (die buisjes zijn maar klein) en ik krijg waarschijnlijk problemen alles luchtdicht te houden. Ik weet ook niet zeker of dat gas lekker naar boven in het buisje gaat of dat het de vloeistof naar beneden gaat drukken. Of ik moet terug gaan naar mijn Al + NaOH cel die ik op de een of andere manier moet koelen. En dan O2 produceren met wat H2O2 en MnO2. Zijn er misschien andere opties of ideen om de generator gassen gescheiden te houden? (vind ik alleen een beetje zonde van mijn H2O2, het is nota bene optioneel).

lapidee
Helium
Posts: 47
Joined: 02 Apr 2011, 12:57
Chemistry interests: Inorganic
Location: Den Haag
Contact:

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by lapidee » 17 Dec 2011, 00:26

Met alle respect, en veel conclusie's heb ik helaas geen inzicht in.
Maar ik heb zo'n apparaat staan K&K van de fabriek. 270 Watt voor een mager vlammetje maar wel 3200 C.
Een naaldje van 0,6 mm binnen diameter max. M'n normale diameter is 1.2 mm. Bij de oude apparatuur.

De electrodes zijn van RVS/ inox met een flinke capaciteit. 1 liter electroliet ongeveer. Natriumhydroxide denk ik. Gezien de vorm en reactie met water.
daarna drogen in steenwol cilinder en toevoegen van Mec ?? en 75 % spiritus om de vlam zichtbaar te maken.
Eindresultaat flink hete vlam van bescheiden omvang, dus bij-verwarming kan nodig zijn. Maar zeer welkom op vele momenten.

Terugslag van de vlam is wel bekend en dus ook de keus voor een nieuwer apparaat.
Wees voorzichtig en weet wat je doet. Dit is spelen met gas waar je geen hebt hoe gevaarlijk het is.

Groet Ruud

Maar als je wilt meten nodig ik je graag uit om te ervaren wat de kracht van water is.

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 17 Dec 2011, 00:52

Ja, ik heb die apparaten gezien. Toen ik even nadacht over de technologie die daarbij betrokken is leek het mij wel leuk zelf eens te proberen te maken. (Ik werk speciaal op kleine schaal om het gevaar een tandje terug te schakelen.)
Dat zou wel mogelijk moeten zijn om zo iets te maken. Het zal natuurlijk niet de kracht van zo'n apparaat evenaren maar het is wel iets wat je dan zelf hebt gemaakt. ^^
Mijn ouders vonden het al speciaal dat het knalletjes kon maken. :D

En volgensmij zit de kracht hem niet in het water, maar de elektrische stroom die je er door heen laat lopen. ^^

lapidee
Helium
Posts: 47
Joined: 02 Apr 2011, 12:57
Chemistry interests: Inorganic
Location: Den Haag
Contact:

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by lapidee » 19 Dec 2011, 00:17

Uiteraard zijn het aantal amperes die je doorheen knalt die de geleverde kracht geven.

"de kracht van water"is metaforisch, als je bedenkt dat met water staal kan snijden, energie kan opwekken, de bijna heetste vlam kan maken, maar ook dagelijks van geniet om te drinken of om je geliefde in een bubbelbad te verwennen.
Ongekende kracht dus... (;-))

Volgens de gebruiksaanwijzing is het 42 Volt Dc ( uiteraard) 10 amp wat deze generator levert.
Het totaal is zeer simpel van opzet. Drukvatje is een rvs plaat met buis. ( waterdicht gelast ) hierover een rvs plaat met smallere buis eveneens waterdicht gelast ( met een toevoer buis). hiertussen wat rubbers en isolatoren om de 2 delen elektrische te scheiden en gas af te sluiten. een gasafvoerbuisje gaat naar een rvs droogunit ( buis met 1 kant afgesloten en schroefdop ) met steenwol en daarna naar een unit waar het gas door een vluchtige vloeistof gaat waardoor de vlam zichtbaar wordt. Mec ?? + 75 % spiritus. alleen spiritus werkt ook trouwens.

Vandaar naar een brandertje voorzien van een injectienaald als branderkop.
Kwa beveiliging zit er een gaasfiltertje tussen maar dat werkt amper.
Gaat je naaldje op in de vlam is er maar 1 oplossing zo snel mogelijk de toevoer knijpen, anders volgt er een doffe plof en knallen er wat slangen af in het apparaat, ( uit ervaring ) 4 schroeven los, slangen terug steken ( of vervangen als ze verouderd zijn) en vrolijk verder gaan.

Strategisch gezien zijn er ook verschillende slangen die geen slangklem hebben zodat een plof geen schade oplevert door uitlopende vloeistof.

Tuurlijk is een prof apparaat voorzien van diverse regelaars en drukmeters maar feitelijk zijn die nutteloos.
Feit is dat in gebruik ik het apparaat 2 keer volledig drukvrij laat lopen voordat ik de vlam ontsteek omdat er anders nog te veel lucht in het slangenstelsel zit.
Dus voor iedere soldering staat het apparaat al enige minuten gas te produceren voordat het gas bruikbaar is.

Dat zal ook zeker komen omdat het gas niet gescheiden opgevangen word en niet pas in het brandertje gemengt. Al snel na het uitzetten van de generator is het aanwezige gas gereduceerd tot waterdruppels.
Die overigens flink in de weg kunnen zitten als je wilt solderen en de slang een te krappe hoek maakt voor het gas.
Je apparaat moet dus ruim lager staan dan je soldeerplek zodat de waterdruppels weer terugvloeien in de Mec.-unit.

Is dit een beetje duidelijk??

Groet Ruud

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 19 Dec 2011, 18:46

Mja ik ga vanavond nog even kijken of ik wat kan knutselen of aluminium vijlen (kost meer werk dan ik verwachtte). Moet het een beetje meezitten met schoolwerk.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by spidey » 20 Dec 2011, 18:20

Lapidee, ik ben wel wat teleurgesteld dat dit de kwaliteit is van een gekocht, "professioneel" apparaat. Wat is nou de reden dat H2 en O2 niet gescheiden naar de brander worden gebracht? Zo moeilijk is dat toch niet construeerbaar. (Voor wat ik wil gaan bouwen is dat een absolute vereiste.)
lapidee wrote:"de kracht van water"is metaforisch, als je bedenkt dat met water staal kan snijden, energie kan opwekken, de bijna heetste vlam kan maken, maar ook dagelijks van geniet om te drinken of om je geliefde in een bubbelbad te verwennen. Ongekende kracht dus... (;-))
Wel oppassen met infecties :p ;)

lapidee
Helium
Posts: 47
Joined: 02 Apr 2011, 12:57
Chemistry interests: Inorganic
Location: Den Haag
Contact:

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by lapidee » 21 Dec 2011, 11:10

Gezien de prijs van die apparaten is het bedroevend hoe simpel ze in elkaar zitten. En de werking, technisch gezien is hier veel ruimte voor verbetering van de werking.
Maar aangezien mensen in mijn vak niet snel klagen over de apparatuur blijft het bij het oude.

Groet Ruud


Wel oppassen met infecties :p
Infecties ?? Hier lopen in middels 6 kinderen rond, da's veel erger. :'(

User avatar
Reap
Argon
Posts: 681
Joined: 15 Sep 2011, 16:03
Chemistry interests: Inorganic
Location: Regio Eindhoven

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by Reap » 23 Dec 2011, 17:33

Oke hij liep wel goed, met en zonder zuurstof.
Zonder zuurstof kwam de van bij de punt eruit als een brede heel licht (bijna niet te zien) oranje vlam.
Met zuurstof was de vlam niet nog minder goed zichtbaar, een heel klein blauw puntje in de penpunt bij de naaldpunt. Maar er kwam duidelijk meer warmte vanaf.
Na een paar minuten werd de vlam duidelijk geel en kwam uit de punt. Dit kwam doordat de flashback arrestor voor het zuurstof (safety first) vlam gevat had.
Iets later begon de siliconen kit die ik gebruikt had om het luchtdicht had te piepen (ontsnappend waterstof door de hoge druk), snel de vlam gedoofd en de waterstofgenerator (nu dus Al + NaOH) buiten neer gezet. Het is overigens gelukt om CuSO4 oranje te maken, zelfde geld voor CuO. Fe2O3 niet zichtbaar veranderd. (reducerende vlam denk ik?)

De generator wordt nogsteeds erg warm, desondanks hij flink groter is dan vorige versies, dus misschien weer een double cell maken.

Ik vraag me af of het probleem voor de hoge druk te fixen is. (waarschijnlijk door de kleine buis diameters, maar uiteindelijk wil ik ook een kleine sterke vlam, dus de brander punt krijgt sowieso een kleine diameter)

Maarja misschien ligt het aan mij maar ik zie nogsteeds niet hoe een mengsel van O2 en H2 geen flashback kan geven. (tenzij je gasflow hoger is dan de vlam terug kan branden)

Volgende design wordt waarschijnlijk 2 injectienaalden, of zonder zuurstof gewoon een H2 injectienaald.

spidey
Kobalt
Posts: 1367
Joined: 16 Jan 2009, 23:58
Chemistry interests: Inorganic
Location: Amsterdam

Re: Waterstofgenerator en -brander

Post by spidey » 29 Dec 2011, 01:21

Reap wrote:Het is overigens gelukt om CuSO4 oranje te maken, zelfde geld voor CuO. Fe2O3 niet zichtbaar veranderd. (reducerende vlam denk ik?)
Als dat koper roodachtig wordt, dan duidt dat op reductie. Of dat met ijzer ook lukt in een vlam, weet ik zo niet.
=======================================
Ik heb wat onderzoekjes gedaan naar geschikte electrodematerialen. Als oplossing heb ik een 1.5M NaOH oplossing gebruikt (9 gram in 150ml oplossing). Ik heb een hoesje dat om de anode van een natte loodaccu zat genomen, de randen eraf geknipt en dit gebruikt als scheidingsmateriaal tussen de beide electrodes. Ik krijg zeer sterk de indruk dat dit hoesje voor ionen doorlatend is. Er ontstond namelijk gas over het gehele oppervlak van de beide electrodes.

De resultaten zijn als volgt:

Code: Select all

       anode				 kathode    spanning (V)	stroomst. (A)
verzinkt ijzeren plaat	Ti staafje      5	         3.4
verzinkt ijzeren plaat	Ti plaat	     5	         6.9
verzinkt ijzeren plaat	Ti plaat	    15	        > 10    
RVS staafje				  Ti staafje 	  5	         3.2
RVS staafje				  Ti plaat		  5	         6.4
RVS staafje				  Ti plaat       15	        > 10
Ni schaal					 Ti plaat		  5	         6.4
  • IJzer blijkt niet geschikt te zijn voor de anode; er ontstaat allerlei donkere rommel op de electrode en die komt langzaamaan in de oplossing. Het zink dat er eerst op zat is al snel opgelost, nog voordat de spanning werd ingeschakeld.
  • Titaan is ongeschikt als anodemateriaal (anodiseert in een oogwenk). Als kathodemateriaal is het wel heel geschikt.
  • RVS wordt absoluut niet aangetast door de oplossing. Het gebruikte staafje blijft glimmen. Het heeft een veel minder grote oppervlakte dan de ijzeren plaat. Het lijkt er daarom op dat RVS een veel grotere stroomefficientie heeft dan ijzer. Waarschijnlijk gewoon doordat het niet in oplossing gaat.
  • Nikkel is eveneens geschikt. Ik zie wel een beetje corrosie op de bodem van het gebruikte nikkelen schaaltje, maar ik vermoed dat die er voor het experiment ook al zat. Aangezien er gemakkelijker aan RVS te komen is dan aan nikkel, is er voor mij geen reden om dit te gebruiken.
Ik wil nog wel nagaan of er verschil in stroomefficientie is tussen titaan en RVS als kathodemateriaal.

Ik ben zeer tevreden over de behaalde stroomsterktes bij 5V. Waarschijlijk is dit te danken aan de korte electrodeafstand. De NaOH concentratie is kennelijk ook gunstig. Omdat de voeding 20A kan leveren, wil ik de electrodes vergroten totdat deze stroomsterkte wordt benaderd.

Post Reply

Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 7 guests