Термический генератор CO2

Slavkin29 окт 2011, 10:02 23395

Slavkin Появилась бредовая идея: а почему бы не получать СО2 термическим разложение пищевой соды?

Собрал тестовый термогенератор СО2 на сухой соде.
В стеклянную бутылку 0,5 литра засыпал 200 грамм пищевой соды, в качестве нагревателя внутрь соды поставил галогеновую лампочку на 12 вольт 35 Вт и подключил ее к блоку питания на 5 вольт. Ток через лампу получился 1,5 ампера, то есть лампочка работает как нагреватель мощностью 7,5 ватт.
Через несколько минут началось выделение газа. Посчитал количество и объем пузырьков: примерно 1 пуз/сек объемом 0,22 мл.
То есть за минуту выделяется 13 мл СО2 или 780 мл в час.
Пока установка работает в тестовом режиме всего полтора часа на момент публикации сообщения. Снаружи бутылка чуть теплая, не более 50 градусов.
Реакция разложения обатима и в зависимости от давления идет в ту или другую сторону:
2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O-125.6 кДж
При повышении давления СО2 в бутылке скорость прямой реакции замедляется и давление стабилизируется на каком-то определенном уровне, то есть система самостабилизируется.
Сама реакция требует очень немного тепла, в основном тепло нужно на разогрев и поддержание температуры. Можно сделать хорошую теплоизоляцию и тогда затраты электроэнергии будут совсем небольшие.
Получится ли из такого генератора удобная и стабильная установка покажет время и эксперименты, если кто-нибудь заинтересуется и доведет конструкцию до ума. Не уверен что я это сделаю, так что дарю идею энтузиасту.
Производительность реакции: из пачки соды 500 грамм получится 130 грамм или 66 литров СО2. Никаких левых газов кроме небольшого количество водяных паров в реакции не образуется.

alwspb29 окт 2011, 10:26

Slavkin Никаких левых газов кроме небольшого количество водяных паров

Объем паров воды равен объему выделяющегося углекислого газа.

Ю.В.29 окт 2011, 10:30

Slavkin Сама реакция требует очень немного тепла, в основном тепло нужно на разогрев и поддержание температуры. Можно сделать хорошую теплоизоляцию и тогда затраты электроэнергии будут совсем небольшие.

Другими словами, воткнув лампочку в термос (не стеклянный, а какой-нибудь из пластиковых) и поставив ее на таймер, подобрав продолжительность включения, можно получить вполне рабочий девайс?

Slavkin Не уверен что я это сделаю

Очень надеюсь, что у тебя всеж получится нащупать основные параметры)
Кстати, что там еще получается при разложении соды?

Slavkin29 окт 2011, 10:50

Лампочка не очень подходящий нагреватель - сильно нагревает соду вблизи и слабо дальше от лампочки. Нужен более равномерный нагрев, но это не проблема.
Реакция разложения написана - образуется карбонат натрия, СО2 и вода и поглощается 125,6 килоджоулей тепла. Всё, никакого водорода, кислорода и прочих радостей не будет.
Основные параметры нащупать попробую, нужно сначала сделать подходящий нагревательный элемент и герметичную завинчивающуюся крышку на стеклянную бутылку (крышки от ПЭТ бутылок плохо подходят для стеклянных). Ну или термос найти ненужный и выдерживающий нужное давление :) Возможно для достижения давления в 1 атм температуру придется поднимать не знаю до какого значения, поэтому ПЭТ и другие пластиковые емкости вряд ли подойдут.

Добавлено спустя 3 минуты 58 секунд:

alwspb Объем паров воды равен объему выделяющегося углекислого газа.

Ну вода нам совсем не помеха, из 500 грамм соды получится всего 54 грамма воды.

alwspb29 окт 2011, 12:19

Slavkin Лампочка не очень подходящий нагреватель - сильно нагревает соду вблизи и слабо дальше от лампочки. Нужен более равномерный нагрев, но это не проблема.

Да, я думаю, было бы неплохим вариантом проложить нихромовую спираль внутри банки.

Добавлено спустя 45 секунд:

Slavkin ПЭТ и другие пластиковые емкости вряд ли подойдут.

Пластик плохо подходит, поскольку он будет деформироваться от нагревания

Slavkin29 окт 2011, 12:49

alwspb было бы неплохим вариантом проложить нихромовую спираль внутри банки

Не, попробую сделать внешний нагреватель, в который будет просто вставляться бутылка с содой. Тогда сильно упрощается технология: не нужно делать гермовводы нагревателя, не будет проблемы с заполнением бутылки содой (с внутренним нагревателем это очень проблематично), то есть к стеклянной бутылке просто делается резиновая пробка, в которую втыкается игла шприца и в неё шланг.
Внешний нагреватель в виде стеклянного стакана со спиралью вокруг и внешней теплоизоляцией.
Установка пока работает, немного снизилась производительность, но это я и ожидал с таким нагревателем :-): Внутренние стенки бутылки в капельках росы, все по плану :)
Собранный в 50-кубовый шприц газ выпустил в установленный в аквариуме колокол для проверки растворения. Как и следовало ожидать, выход реакции чистый СО2 и растворяется как ему и положено. За 30 минут растворилось половина газа в колоколе. Так что первый эксперимент считаю удачным :-):
Попробовал увеличить напряжение до 12 вольт, реакция заметно ускорилась, пузырьки пошли много веселее, но долго ждать не стал, опасаясь за перегрев лампочки, вернул на 5 вольт.
На фото растворение газа в колоколе, на момент публикации растворилось еще половина от остатка.

alwspb29 окт 2011, 12:51

Slavkin попробую сделать внешний нагреватель

Хм... Помнится, видел в продаже поллитровый термостакан со встроенным нагревателем - для автомобилистов, на 12В.

Slavkin29 окт 2011, 13:48

alwspb поллитровый термостакан со встроенным нагревателем

у меня такое чувство, что я тоже когда-то давно видел готовые нагреватели такого типа. Надо пройтись по соответствующим магазинам :)
Но и сделать самому мне не сильно сложно, работая в институте делал экспериментальные печки как раз по такому принципу, так что конструкция нагревателя в голове уже есть :)

Добавлено спустя 48 минут 54 секунды:
На сегодня эксперимент заканчиваю (вик энд). Газ в колоколе на текущий момент растворился почти полностью. Принципиально идея оказалась работоспособной, остальное дело техники - китайцы доработают и скоро можно будет недорого купить готовую установку :-):
Вчера зашел в гастроном, и не обнаружил в продаже лимонной кислоты, так что генераторы СО2 Юрия-TPV похоже стали популярны :-) Надеюсь хоть соды на всех хватит (по дороге домой прикуплю на всякий случай килогамм). :hi_hi_hi:

Ю.В.29 окт 2011, 14:43

Слав, попробуй подогреватель детского питания. Баня, термореле.

Slavkin29 окт 2011, 14:59

Ю.В. подогреватель детского питания. Баня, термореле

Гляну (внуку сегодня 2 месяца, так что интерес к такому нагревателю двойной). Но скорее всего слабоват будет, думаю температура будет до 150 градусов доходить, хотя термоизоляция решит вопрос температуры.
Термореле наверное и не понадобится, при температуре 100-150 градусов колебания комнатной температуры сказываться не будут, и температура в генераторе будет определяться мощностью нагревателя (напряжением) и теплоизоляцией. В качестве датчика температуры попробую бытовой кухонный термометр:

dimetrius23 ноя 2012, 10:37

greblin Меня терзают смутные сомнения что как раз об этом думать то и не придется

Поделишся мыслями ?

dimetrius23 ноя 2012, 15:11

А если использовать аквариумный нагреватель, для водяной бани, как думаете, не сгорит ?

dimetrius24 ноя 2012, 18:37

Продолжу тему,
Вот мой эксперимент : бутылка от шампанского, 20 г. соды, винная пробка с палочкой от чупа-чупса, ЛН 15 Вт под бутылкой, высота водного столба 20 см. Реакция началась через 2 минуты, скорость - 1 п/2 сек. при старте, 2-3 п/1 сек. после прогрева. Температура - ? :nez-nayu: Бутылка сверху примерно 35-40 Градуса, дно - рука не терпит.

Хочу поставить 20 Вт/230В галогенку с отражателем и диммером от 150Вт светильника.
Вопрос по диммеру, как его подключить ?

Я правильно понял, контакты 2 и 3 к лампе, 1 и 4 к сети ?

Добавлено спустя 57 минут 50 секунд:

dimetrius Реакция началась через 2 минуты

;;-))) Расширение воздуха. Когда начинается реакция - ХЗ
Обратный клапан - обязательная вещь.
Поставил ГЛ. Ждём :-):

dimetrius25 ноя 2012, 01:29

Постоянного наблюдения не проводил, но после 2-х часов работы "булькание" было стабильное, примерно 3 п/с. Я думаю стоит задуматься о теплоизоляции, это позволит снизить мощность нагревательного элемента и использовать в тумбе не боясь пожара. Завтра попробую регулировку диммером (разобрался, "кулибин" блин :hi_hi_hi: )

Добавлено спустя 2 минуты 33 секунды:
Где мой друг Slavkin :-(

alwspb25 ноя 2012, 01:30

А решена ли проблема равномерного прогрева всего объема? Мне кажется, это важно.
Теплоизолция нужна, конечно. Вот, например, как можно:

dimetrius25 ноя 2012, 01:32

Кто подскажет, какую температуру выдерживает монтажная пена ?
Эти тубы я видел но как они с нагревом дружат?

Ю.В.25 ноя 2012, 01:34

dimetrius как они с нагревом дружат?

50 градусов- без проблем. Пена тоже.

alwspb25 ноя 2012, 01:37

можно стекловатой. А можно все в металлический термос засунуть.

Надо эксперимент до конца продолжать. Ибо по мере разложения углекислый газ будет улетать, а вода в значительной степени будет оставаться. Постепенно все расплывется в кашу. Как тогда будет идти разложение?

dimetrius25 ноя 2012, 01:48

alwspb проблема равномерного прогрева

Вот по этому и взял "шампанку", она имеет примерно вот такую форму -

Как видиш нагрев идёт с боков и дна одновременно.
50 град. думаю маловато, надо минимум до 100 расчитать :dr_ink:

Добавлено спустя 2 минуты 58 секунд:

alwspb а вода в значительной степени будет оставаться

После 6-ти часов работы - воды в каких либо заметных объемах не наблюдаю, может испаряется ?

Добавлено спустя 2 минуты 56 секунд:

alwspb Постепенно все расплывется в кашу

Если она испарится - возникнет другая проблема, с реактором :-)

alwspb25 ноя 2012, 01:54

dimetrius воды в каких либо заметных объемах не наблюдаю, может испаряется

Во-первых, конечно, испаряется.
Во-вторых, мало времени прошло. Если, допустим, 6 часов по 3 п/сек, то это 1 литр газа. И воды выделилось около 0.8 грамма - все поглотилось содой. А когда разложатся все 20 грамм, то должно выделиться 4.3 грамма воды. Немного, ничего не расплывется. Образовавшийся карбонат натрия весьма активно поглощает воду, все нормально должно быть.

Кстати, по этому расчету твоя система должна проработать еще 26 часов, после чего сода закончится. Проверим? :)

Добавлено спустя 1 минуту 3 секунды:

dimetrius Если она испарится - возникнет другая проблема, с реактором

Да ну, ерунда... Все равное ведь через счетчик пузырей пробулькиваешь.