HIDROGENO Y CELDAS DE ELECTROLISIS

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Hidrógeno

Primer elemento de la tabla periódica. En condiciones normales es un gas incoloro, inodoro e insípido, compuesto de moléculas diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón. Tiene número atómico 1 y peso atómico de 1.00797. Es uno de los constituyentes principales del agua y de toda la materia orgánica, y está distribuido de manera amplia no sólo en la Tierra sino en todo el universo. Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa 1, que se encuentra en más del 99.98% del elemento natural; el deuterio, de masa 2, que se encuentra en la naturaleza aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa 3, que aparece en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede producirse artificialmente por medio de varias reacciones nucleares.

Usos: 
El empleo más importante del hidrógeno es en la síntesis del amoniaco. La utilización del hidrógeno está aumentando con rapidez en las operaciones de refinación del petróleo, como el rompimiento por hidrógeno (hydrocracking), y en el tratamiento con higrógeno para eliminar azufre. Se consumen grandes cantidades de hidrógeno en la hidrogenación catalítica de aceites vegetales líquidos insaturados para obtener grasas sólidas. La hidrogenación se utiliza en la manufactura de productos químicos orgánicos. Grandes cantidades de hidrógeno se emplean como combustible de cohetes, en combinación con oxígeno o flúor, y como un propulsor de cohetes impulsados por energía nuclear. 

Propiedades: El hidrógeno común tiene un peso molecular de 2.01594. El gas tiene una densidad de 0.071 g/l a 0ºC y 1 atm. Su densidad relativa, comparada con la del aire, es de 0.0695. El hidrógeno es la sustancia más inflamable de todas las que se conocen. El hidrógeno es un poco más soluble en disolventes orgánicos que en el agua. Muchos metales absorben hidrógeno. La adsorción del hidrógeno en el acero puede volverlo quebradizo, lo que lleva a fallas en el equipo para procesos químicos.

A temperaturas ordinarias el hidrógeno es una sustancia poco reactiva a menos que haya sido activado de alguna manera; por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas elevadas es muy reactivo.

Aunque por lo general es diatómico, el hidrógeno molecular se disocia a temperaturas elevadas en átomos libres. El hidrógeno atómico es un agente reductor poderoso, aun a la temperatura ambiente. Reacciona con los óxidos y los cloruros de muchos metales, entre ellos la plata, el cobre, el plomo, el bismuto y el mercurio, para producir los metales libres. Reduce a su estado metálico algunas sales, como los nitratos, nitritos y cianuros de sodio y potasio. Reacciona con cierto número de elementos, tanto metales como no metales, para producir hidruros, como el NaH, KH, H2S y PH3. El hidrógeno atómico produce peróxido de hidrógeno, H2O2, con oxígeno. Con compuestos orgánicos, el hidrógeno atómico reacciona para generar una mezcla compleja de productos; con etileno, C2H4, por ejemplo, los productos son etano, C2H6, y butano, C4H10. El calor que se libera cuando los átomos de hidrógeno se recombinan para formar las moléculas de hidrógeno se aprovecha para obtener temperaturas muy elevadas en soldadura de hidrógeno atómico.

El hidrógeno reacciona con oxígeno para formar agua y esta reacción es extraordinariamente lenta a temperatura ambiente; pero si la acelera un catalizador, como el platino, o una chispa eléctrica, se realiza con violencia explosiva. Con nitrógeno, el hidrógeno experimenta una importante reacción para dar amoniaco. El hidrógeno reacciona a temperaturas elevadas con cierto número de metales y produce hidruros. Los óxidos de muchos metales son reducidos por el hidrógeno a temperaturas elevadas para obtener el metal libre o un óxido más bajo. El hidrógeno reacciona a temperatura ambiente con las sales de los metales menos electropositivos y los reduce a su estado metálico. En presencia de un catalizador adecuado, el hidrógeno reacciona con compuestos orgánicos no saturados adicionándose al enlace doble.

Compuestos principales: El hidrógeno es constituyente de un número muy grande de compuestos que contienen uno o más de otros elementos. Esos compuestos incluyen el agua, los ácidos, las bases, la mayor parte de los compuestos orgánicos y muchos minerales. Los compuestos en los cuales el hidrógeno se combina sólo con otro elemento se denominan generalmente hidruros.

Preparación: Se pueden aplicar muy diversos métodos para preparar hidrógeno gaseoso. La elección del método depende de factores como la cantidad de hidrógeno deseada, la pureza requerida y la disponibilidad y costo de la materia prima. Entre los procesos que más se emplean están las reacciones de metales con agua o con ácidos, la electrólisis del agua, la reacción de vapor con hidrocarburos u otros materiales orgánicos, y la descomposición térmica de hidrocarburos. La principal materia prima para la producción de hidrógeno son los hidrocarburos, como el gas natural, gas de aceite refinado, gasolina, aceite combustible y petróleo crudo.

Efectos del Hidrógeno sobre la salud

Efectos de la exposición al hidrógeno: Fuego: Extremadamente inflamable. Muchas reacciones pueden causar fuego o explosión. Explosión: La mezcla del gas con el aire es explosiva. Vías de exposición: La sustancia puede ser absorbida por el cuerpo por inhalación. Inhalación: Altas concentraciones de este gas pueden causar un ambiente deficiente de oxígeno. Los individuos que respiran esta atmósfera pueden experimentar síntomas que incluyen dolores de cabeza, pitidos en los oídos, mareos, somnolencia, inconsciencia, náuseas, vómitos y depresión de todos los sentidos. La piel de una víctima puede presentar una coloración azul. Bajo algunas circunstancias se puede producir la muerte. No se supone que el hidrógeno cause mutagénesis, embriotoxicidad, teratogenicidad o toxicidad reproductiva. Las enfermedades respiratorias pre-existentes pueden ser agravadas por la sobreexposición al hidrógeno. Riesgo de inhalación: Si se producen pérdidas en su contenedor, se alcanza rápidamente una concentración peligrosa.

Peligros físicos: El gas se mezcla bien con el aire, se forman fácilmente mezclas explosivas. El gas es más ligero que el aire.

Peligros químicos: El calentamiento puede provocar combustión violenta o explosión. Reacciona violentamente con el aire, oxígeno, halógenos y oxidantes fuertes provocando riesgo de incendio y explosión. Los catalizadores metálicos, tales como platino y níquel, aumentan enormemente estas reacciones.

Elevadas concentraciones en el aire provocan una deficiencia de oxígeno con el riesgo de inconsciencia o muerte. Comprobar el contenido de oxígeno antes de entrar en la habitación. No hay advertencia de olor si hay concentraciones tóxicas presentes. Medir concentraciones de hidrógeno con un detector de gas adecuado (un detector normal de gas inflamable no es adecuado para este propósito).

Efectos ambientales del Hidrógeno: Estabilidad ambiental: El hidrógeno existe naturalmente en la atmósfera. El gas se disipará rápidamente en áreas bien ventiladas.

Efecto sobre plantas o animales: Cualquier efecto en animales será debido a los ambientes deficientes de oxígeno. No se anticipa que tenga efectos adversos sobre las plantas, aparte de la helada producida en presencia de los gases de expansión rápida.


La energía necesaria para extraer el hidrógeno de un litro de agua se obtiene a partir de la energía de formación del agua líquida a partir del hidrógeno y oxígeno moleculares que es de 285,8 KJ/mol. 18 gramos de agua forman un mol; luego en un litro hay 1000/18 = 55,56 moles de agua. Por tanto la energía necesaria para disociar un litro de agua (por electrólisis por ejemplo) en sus componentes Oxígeno e Hidrógeno es: 

E = 55,56 x 285,8 KJ = 15793,31 KJ 

Esta cantidad expresada en Kw.h resulta ser: (1 Kw.h = 3600 KJ) 

E = 4,39 Kw.h 

(Si aplicáramos una potencia de 4,39 Kw al proceso de electrolisis durante una hora, disociaríamos completamente un litro de agua) 

Tras la disociación, 2 H2O ---> 2 H2 + O2, se obtienen dos moles de hidrógeno y un mol de oxígeno por cada dos moles de agua, por tanto de un litro de agua se obtienen: 

27,78 moles O2 = 27,78 x 32 = 888,9 g O2 
55,56 moles H2 = 111,1 g H2 

Esto es, habremos obtenido 0,1111 Kg de hidrógeno. 

Podemos recuperar energía del hidrógeno por combustión; puesto que el calor de combustión del hidrógeno es de 284,5 KJ/mol, de la cantidad de hidrógeno obtenida anteriormente podríamos extraer por combustión: 

E = 284,5 x 55,56 KJ = 15806,8 KJ = 4,39 Kw.h 

No se han considerado las pérdidas de energía que se producen tanto en la electrolisis del agua como en la combustión del hidrógeno pero la conclusión es que la obtención de hidrógeno a partir del agua para obtener energía por combustión no es aceptable porque lo que se obtiene es prácticamente igual a lo que se consume. El balance sería incluso muy negativo si tenemos en cuenta el bajo rendimiento del proceso de generación de electricidad si, para obtener ésta se han utilizado combustibles. 

La cosa cambia enormemente si se extrae energía del hidrógeno por medio de un reactor de fusión, aún inexistente pero en fase de investigación con deuterio y tritio (dos isótopos del hidrógeno con dos y tres neutrones respectivamente). Se podrían obtener valores de energía del orden de millones de veces el valor anterior, reproduciendo los procesos energéticos que tienen lugar en las estrellas.

ELECTROLISIS

La Electrólisis es un proceso para separar un compuesto en los elementos que lo conforman, usando para ello la electricidad. La palabra Electrólisis viene de las raíces electro, electricidad y lisis, separación.

El proceso consiste en lo siguiente: * Se funde o se disuelve el electrólito en un determinado disolvente, con el fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).   * Se aplica una corriente electrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.  Cada electrodo mantiene atraídos a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos al ánodo, mientras que los iones positivos, o cationes, se desplazan hacia el cátodo.

ELECTROLISIS DEL AGUA

MOLECULA DE AGUA

La molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidos por un enlace covalente. Es decir, los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno se unen compartiendo electrones. Su fórmula es:

h2o

Mediante análisis espectroscópico y de rayos X se ha determinado el ángulo de enlace entre el hidrógeno y el oxígeno, que es de 104.5°, y la distancia media entre los átomos de hidrógeno y oxígeno, que es de 96.5 pm o, lo que es lo mismo, 9.65·10-8 milímetros.

La disposición de los electrones en la molécula de agua le comunica asimetría eléctrica por la diferente electronegatividad del hidrógeno y del oxígeno. La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer los electrones compartidos en un enlace  covalente.

Como el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, es más probable que los electrones, que poseen carga negativa, estén más cerca del átomo de oxígeno que del de hidrógeno, lo cual provoca que cada átomo de hidrógeno tenga una cierta carga positiva que se denomina carga parcial positiva, y el de oxígeno, una negativa, ya que tiene los electrones más cerca. Esto significa que el agua es una molécula polar, pues tiene una parte o polo negativa y otra positiva, aunque el conjunto de la molécula es neutro. De este carácter polar derivan casi todas sus propiedades fisicoquímicas y biológicas. 

Cuando dos moléculas de agua están muy cerca entre sí se establece una atracción entre el oxígeno de una de las moléculas, que tiene carga parcial negativa, y uno de los hidrógenos de la otra molécula, que tiene carga parcial positiva. Una interacción de este tipo se denomina enlace o puente de hidrógeno, y las moléculas de agua se ordenan de tal modo que cada molécula puede asociarse con otras cuatro. Esta interacción es la que se da con el hielo.

PUENTES DE HIDROGENO

                   Animación: puente de hidrógeno

El enlace o “puente” de hidrógeno es un tipo de enlace muy particular, que aunque en algunos aspectos resulta similar a las interacciones de tipo dipolo-dipolo, tiene características especiales. Es un tipo específico de interacción polar que se establece entre dos átomos significativamente electronegativos, generalmente O o N, y un átomo de H, unido covalentemente a uno de los dos átomos electronegativos. En un enlace de hidrógeno tenemos que distinguir entre el átomo DADOR del hidrógeno (aquel al que está unido covalentemente el hidrógeno) y el ACEPTOR, que es al átomo de O o N al cual se va a enlazar el hidrógeno.

DADOR

Un enlace O-H está muy polarizado por la elevada electronegatividad del oxígeno y por el hecho de que el único protón del núcleo del hidrógeno atrae débilmente a los electrones del enlace. Así, se estima que la carga positiva sobre el hidrógeno es de 0,4 unidades. En el caso de que el átomo electronegativo sea nitrógeno la situación es similar, aunque dada la menor electronegatividad del nitrógeno la polarización del enlace va a ser algo menor menor. Los grupos O-H y el N-H van a actuar como donadores de hidrógeno en el enlace de hidrógeno. A pesar de la similitud química el grupo S-H es un mal donador, debido a la baja electronegatividad del azufre.

ACEPTOR

El aceptor del hidrógeno va a ser un átomo electronegativo (otra vez oxígeno o nitrógeno) pero con una peculiaridad: el hidrógeno se va a unir a un orbital ocupado por dos electrones solitarios. Estos orbitales tienen una densidad de carga negativa alta, y por consiguiente se pueden unir a la carga positiva del hidrógeno. 

En el caso del oxígeno, con un total de 8 electrones, se presentan DOS pares de electrones solitarios, tanto en el caso de la hibridación sp3 como de la sp2

Sin hibridar

agua

Hibridación sp3
Hibridación sp2  

Los dos pares de electrones solitarios se muestran en rojo; los orbitales en verde, ocupados por un electrón cada uno, son los que van a  participar en los enlaces. En el caso de la hibridación sp2, trigonal, como en el C=O (no mostrada la figura), también hay dos pares de electrones solitarios. En resumen, un átomo de oxígeno puede actuar como aceptor de dos puentes de hidrógeno.

Modelo de la estructura del hielo cúbico.

El oxígeno de la molécula de agua central (rojo, "spacefill") acepta dos hidrógenos (en azul) de otras dos moléculas de agua vecinas.

Note la geometría tetraédrica de los cuatro hidrógenos que rodean al oxígeno central

El nitrógeno tiene un electrón menos y por consiguiente presenta sólo un par de electrones solitarios, pero tiene tres electrones en orbitales que pueden participar en enlaces. Un átomo de nitrógeno puede actuar como aceptor de un solo puente de hidrógeno. 

Sin hibridar

amoníaco

Hibridación sp3

Por último, el carbono, que tiene un electrón menos que el nitrógeno, no presenta pares de electrones solitarios y puede formar 4 enlaces que, en la hibridación sp3 se disponen en la forma tetraédrica bien conocida. El carbono no puede actuar como aceptor de puentes de hidrógeno, porque ni es suficientemente electronegativo ni tiene pares de electrones solitarios. 

Sin hibridar

metano

Hibridación sp3

Otros aceptores de puentes de hidrógeno de importancia son los aniones monovalentes, principalmente el Cl-

Propiedades

El enlace de hidrógeno presenta un cierto carácter covalente. O, lo que es lo mismo, podemos considerar que el enlace resuena entre estas dos posibles estructuras:

En condiciones óptimas esto supone un 10% de carácter covalente. Una consecuencia importante de esta resonancia es que se pueden intercambiar los hidrógenos de una molécula con los hidrógenos del agua disolvente. Este fenómeno se aprecia fácilmente si la molécula se disuelve en agua pesada D2O; si los hidrógenos son accesibles al disolvente, se intercambian por deuterio:

La distancia interatómica entre el hidrógeno y el aceptor es menor que la suma de sus radios de Van der Waals, (0,27 nm, aprox. para un par Oxígeno-Hidrógeno), aunque están mas separados que si estuvieran unidos por un enlace covalente puro:

distancias en Angstrom

 La energía del enlace de hidrógeno depende del ángulo de enlace; es máxima cuando los tres átomos (dador-hidrógeno-aceptor) están alineados y disminuye cuando se disponen en ángulo. Es un enlace muy direccional aunque pequeñas variaciones de hasta 20º no tienen demasiada importancia. Por último, la energía de un enlace de hidrógeno depende de los aceptores y dadores. De mayor a menor energía de enlace tenemos las siguientes posibilidades:

En condiciones óptimas la energía de un enlace de hidrógeno puede alcanzar unos 23 kJ/mol (unas 15 veces más que la energía de las fuerzas de dispersión de London).

La fuerza relativamente alta de estos enlaces y su direccionalidad hacen que sean muy importantes en la estructura de las macromoléculas. Un ejemplo bien conocido es el emparejamiento de bases en el ADN. Por ejemplo, en este par GC perteneciente a un dodecámero cuya estructura en disolución ha sido determinada por RMN, lo que permite visualizar los átomos de hidrógeno:

CELDAS EFICIENTES PARA ELECTROLISIS

Electrolizador

El electrolizador se muestra en la Figura de arriba se basa en el concepto electrolizador común conducto serie de células originalmentedesarrollado y patentado por William Rhodes, Spirig Ernest BrownYull y refinado posteriormente por Bob Boyce, George Wiseman, etc... Utiliza un electrolito alcalino (NaOH, KOH) para dividir el agua destilada en los componentes de hidrógeno y el oxígeno de manera muy eficiente. Los gases de hidrógeno producido y el oxígeno no se separan en contenedores separados, pero se mantienen mixtos. El detonante del gas producido es una mezcla estequiométrica de hidrógeno (2 partes vol.)y oxígeno (1 parte vol.) y puede ser quemado en el vacío. La combinación de la topología de las celdas serie es muy eficiente, ya que permite a las celdas funcionar más cerca de su tensión óptima (1.47V).

El electrolizador funciona bastante fresco, alrededor de 30 a 50 C dependiendo de la corriente y el electrolito. El electrolizador se muestra aca cuenta con alrededor de 80-90% de eficiencia total cuando se consideran todas las condiciones (la temperatura ambiente, presión atmosférica, la medición exacta del volumen de gas y corriente) cuando está accionado por corriente DC. o (PWM) modulación de la onda de tensión de entrada puede aumentar el rendimiento aún más, ya que es sabido que en el comienzo de cada pulso mayores flujos de corriente que en lacondición de estado estacionario, lo que disminuye el voltaje de la célula necesita para empujar a través de una cierta cantidad de lacorriente y el aumento de la eficiencia ligeramente. También hay denuncias de diversos fenómenos de resonancia (Boyce, Meyer, etc)que, supuestamente, incrementan drásticamente la tasa deproducción de gas frente a la corriente de entrada cuando el electrolizador se conduce con un determinado tipo de enarmónicos PWM. 
El electrolizador tiene siete celdas con un voltaje de entrada de cerca de 12,9 a 14.1Vdc dependiendo de la temperatura. Esto hace que el voltaje de la celda sea de 1.85-2.0V.

Electrolizador de construcción
Las ocho placas electrolizador (Figura 2) son de 160 mm de espesoraproximadamente 0,8 mm x 200 mm de acero inoxidable (304grados). Un gas de 10 mm de orificio de ventilación es perforado encada plato. El nivel del electrolito es siempre de 25 mm por debajodel orificio de ventilación de gas. Hay 3 mm de diámetro de los agujeros perforados compensación de nivel de líquido en la parteinferior de cada placa (no demostrada) de tal manera que las placasadyacentes tienen orificios en las esquinas opuestas.Tambaleándose y con agujeros pequeños se minimice la pérdida de eficiencia debido a la corriente de fuga entre las células, pero hacerelleno de electrolito y compensación de nivel mucho más fácil. Lasdos placas de extremo tiene una pequeña pieza de soldados de las SS de contacto eléctrico. Después de tomar la foto de las placas selijar con una lijadora orbital para exponer el metal claro y patrón desombreado fue "grabada" en las placas con un archivo adjunto en bruto a un bloque de madera. Esto es para aumentar la superficieactiva de las placas y parece necesario para la eficacia ultra alta.Otros métodos para aumentar la superficie de la placa también existen.

Nueve espaciadores (Figura 3) se redujeron de 3 mm de espesorlámina de PVC suave y transparente con un cuchillo. El espesor de la pared es de 12 mm. La hoja de PVC es originalmente diseñada para el material de la puerta de los frigoríficos de gran tamaño de la habitación-. Los pequeños bloques cuadrados de PVC estabandestinados a mantener la distancia adecuada entre los centros deplaca de las SS, pero que resultaron ser innecesarias y no estaban acostumbrados.

Las placas de los extremos (Figura 4) se redujeron de 12 mm de espesor placa de PVC. El tamaño de las placas fue de 200 mm x 240 mm. Ocho agujeros de 8 mm se perforaron para M8 tamaño de acero inoxidable a través de pernos. Un ¼ "rosca fue intervenido en un gas11.8mm orificio de ventilación. Una válvula de la manguera y el conector de gas se pegó a la epoxi ¼ "tapping agujero en ambasplacas. Otros selladores de rosca pueden no ser compatibles con elelectrolito por lo que es mejor usar cinta de teflón o epoxi. La válvulafue alineado con el orificio de ventilación de gas en las placas de las SS. NOTA: Cuando el electrolizador pila se reforzaron las placas deextremo de PVC tienden a doblarse y bombeo. Alguna forma derefuerzos metálicos se deben utilizar para evitar que se doblen o las placas de extremo hecha de chapa gruesa de acero inoxidable.

La primera placa de acero inoxidable y un anillo espaciador de PVCse muestran en la Figura 5. Hay un anillo espaciador de PVC tambiénentre la placa de extremo de PVC y la primera placa de SS. Unapieza de 35 mm de 8mm ID manguera de goma de 12 mm OD sedesliza sobre los pernos para aislar los tornillos de las placas ymantener las placas en su lugar. Tenga en cuenta que tendría más sentido para perforar el orificio de ventilación de gas a la esquinasuperior izquierda de las placas, de modo que el drenaje de latotalidad de la salida de electrolitos del electrolizador habría sido más fácil.

lectrolizador consejos
1) La producción de gas es directamente proporcional al consumo de corriente solamente. En condiciones STP (0 ° C y 1 atm) necesita aproximadamente 1.594 amperios para cada LPH por una célula, mientras que se necesita menos si se mide el volumen de gas a temperatura ambiente.
2) El voltaje de la célula ideal sería de alrededor de 1.48V, y todo lo anterior, se pierde eficiencia. El voltaje más bajo de células práctica parece estar alrededor de 1.8V-2.0V. La tensión sólo es necesario para empujar la corriente a través del celular, no tiene relación de la cantidad de gas producido. La sobretensión de células (por encima de 1.48V) se determina por los materiales de los electrodos, la densidad de corriente, distancia entre electrodos y la conductividad del electrolito.
3) La eficiencia energética o total se define como la cantidad de vatios necesarios para producir un LPH. diseños de la serie de células parecen tener la mejor eficiencia en el rango de 2,5 a 3 vatios por LPH. El electrolizador más eficaz tendría un gran número (100) de las células en serie con el espaciado de las celdas estrechas (3 mm) a una intensidad baja (10A).
4) Mucha gente construye simples unicelulares coche electrolizadores tipo de refuerzo hidroeléctrica y de control de la intensidad de corriente mediante el uso de electrolitos débiles. El voltaje de la célula es a menudo alrededor de 13V, y pusieron lo suficiente electrolito para pasar 5A más o menos. 5A crea sólo 3.5 LPH de gas, por lo que la eficiencia es muy mala en el 18,5 vatios por LPH. Correctamente diseñado siete de células electrolizador serie produciría siete veces esa cantidad, el 24,5 de gas LPH en la misma potencia.
5) El voltaje de la célula también depende de la densidad de corriente (corriente / área de los electrodos). 
Área más pequeña de células es menos eficiente, ya que requiere un voltaje más alto para pasar la misma cantidad de amperios. Buena densidad de corriente es de alrededor de práctica o 0.5A/Sq.inch 0.1A/cm ^ 2. El electrolizador se muestra en este informe tenía un área de la placa eficaz de unos 170 cm ^ 2, con un objetivo actual de alrededor de 20A.
6) Cuanto mayor sea la corriente a través del celular (mayor densidad de corriente) más alto es el voltaje de la célula. La eficiencia energética disminuye al aumentar la corriente si el área de la placa se mantiene igual. Para mantener la eficiencia energética el mismo incremento de la superficie de la placa en proporción con el actual (mantener la densidad actual de la misma).
7) La más pequeña es la distancia entre electrodos más bajo es el voltaje de la célula. En la práctica 3 mm distancia entre electrodos es bueno hasta cerca de 10A. A mayores corrientes del electrolito se inicia la espuma y subiendo por las placas (reduce la eficiencia) y el electrolizador comienza escupiendo espuma de electrolito. Para el espaciamiento de utilizar el 10-40A-8 mm 5 mm.
8) El mejor electrolito es NaOH (1 parte de NaOH 4 partes de agua por peso) o KOH (28% en peso). Estos dan el voltaje más bajo de células práctica.
9) El mejor material del electrodo sería el níquel, el níquel, pero las placas son muy caras. Niquelado placas de acero también funcionaría. El material del electrodo más práctica es de acero inoxidable. El acondicionamiento de la superficie del electrodo es muy importante reducir al mínimo el voltaje de la célula. Mejor a la arena (patrón de sombreado) el electrodo placas para crear un montón de puntas finas.
10) Borboteador es absolutamente esencial para evitar que fracasa en la voladura del electrolizador. Burbujeo del gas a través de un baño de agua es la única manera segura de evitar que fracasa, siempre que el pelele es lo suficientemente fuerte como para contener cualquier efecto contrario y que el nivel del agua en el burbujeador es lo suficientemente alto. Como alternativa, el pelele puede tener una tapa de pop-off o un disco de ruptura.


   

FOTOS DE ALGUNAS DE MIS CELDAS

 

 

 

DOCUMENTACION Y ARTICULOS DE CONSTRUCCION DE CELDAS DE HHO

 

 

 

VIDEO DE MI CELDA DE HHO

VIDEO DE MI SOLDADOR CON GAS HHO 

Instrucciones Para construir una celda de electrolisis seca

Inicialmente se requiere placas de acero tipo 304 o 316L este último es el mejor pero un poco grueso y difícil de perforar también es más costoso. Usar espesores de 1.5mm la 316L de tres milímetros.

Para un auto que trabaja de 12 a 14 voltios donde un electrolito de NaOH o KOH establece un potencial de acción entre 1.8 y 2.0 voltios se debe instalar    14/2 = 7 siete celdas eso significa instalar 8 placas de acero de esas placas dos extremos serán electrodos principales y las dejaremos cuadradas el área recomendada es de 20x20 cm, las placas interiores llamadas electrodos neutros las despuntaremos en dos esquinas el despunte es a 3cm este despunte sirve para facilitar una conexión eléctrica.

Yo prefiero en este diseño una conexión de corriente muy eficiente y pareja en las placas exteriores para garantizar esto de forma práctica prefiero que la conexión eléctrica sea en las cuatro esquinas eso iguala las líneas de corriente que ingresan a cada placa conectar una punto o incluso dos pueden alterar la densidad de corriente en la placa y alterar su eficiencia

Lo ideal es perforar para sujetar con tornillo una terminal soldada o soldar una tira de acero inoxidable y mejora la conexión

Las láminas llevan un roto de 1 cm para que el hidrogeno viaje entre celdas el roto es alternado uno arriba otro abajo eso permite que el gas viaje de arriba a abajo obligando a que la corriente limpie la superficie de la celda y ayude a arrastrar la mayor cantidad de burbujas. Esta precaución de ir arriba abajo no es necesaria si se piensa despuntar las 4 esquinas ya que las láminas interiores quedan simétricas.

Todas las láminas llevan huecos igualadores estos garantizan que el electrolito llene de forma pareja todas las celdas ese roto debe ser pequeño un diámetro de 3 mm es suficiente. Debe hacerse opuesto al hueco grande nunca al mismo nivel.

Le recuerdo que todas las láminas deben estar satinadas o rayadas no debe emplear aceros pulidos o brillantes esto entorpece la separación de las burbujas.

Para las paredes exteriores se puede usar acero de 20 mm o teflón, de tabla picadora de cocina

Realizar la 12 (tres en cada extremo) perforaciones de 1/4" con sumo cuidado y perfectamente espaciadas como en la figura debe ser perforada en banco con ruteadora o un CNC la idea es que queden a escuadra o a 90 grados con el plano de la pared sino se hace esto será imposible ensamblar la celda.

Luego hacer una perforación en cada lámina roscada con un machuelo tipo NTP para instalar el racor de la manguera.

Las empaquetaduras se hacen con material que usan los zapateros para reparar calzado lo puede ubicar en peleterías que sea liso por las dos caras y de un material que no lo ataque el electrolito. Puede ser semejante al neopreno en Colombia se le dice neo lay. Que sea no menor a 3mm de espesor. Lo ideal sería que este material fuese transparente para ver el nivel del electrolito mirando la celda ensamblada por los cantos.

Corte para cada celda tome un cuadro de 20x20 y corte por el interior dejando un espacio de un centímetro en las cuatro caras en las esquinas el corte debe ser circular para que la celda soporte mucho mejor la presión del electrolito en su interior. Ojo corte esquinas respetando la geometría del despunte. Se cortan en total siete más dos adicionales que van entre las placas extremas y las paredes de acrílico o teflón.

Los racores los consiguen donde venden accesorios para aire comprimido o gas prefiera racoreria plástica para manguera de 1/4 " Para las mangueras use ojala calidad de laboratorio o de teflón, siendo este material excelente pero no fácil de conseguir.

El frasco de reserva lo consigue en EBAY.COM lo compra a hidroclubusa.com si no lo ve en EBay. No le recomiendo frascos caseros ya que este es anti explosión

El electrolito se prepara así en un litro de agua destilada o des ionizada se disuelven 200 gramos de carbonato de potasio más 50 gramos de hidróxido de sodio o NaOH (soda caustica pura) de tienda de químicos, ni se le ocurra usar destapador de cañerías. La celda propuesta se consume esa cantidad de electrolito de forma exacta. No se preocupe si todo el electrolito pasa a la celda y no queda nada en el frasco del depósito. Al operar el hidrogeno tiende a empujar electrolito y esa columna de electrolito desplazado llena el reservorio. Cierre la tapa cerciórese de que la celda se llena completamente si el frasco de reserva o reservorio está por encima de la celda si no se llena hay una obstrucción puede ser que con mala disposición de las empaquetaduras al ensamblar se taparon huecos igualadores.

Ensamblaje de la celda tome una cara de acrílico pásele los 12 tornillos y apóyese en una mesa para que no se le caigan tome 12 trozos de termoencogible y corte cada uno de forma que abarquen la parte del tornillo que sobresale menos lo que debe está ocupando el grueso del acrílico mas la arandela y el perno de presión. Caliente los termoencogibles si los huecos de 1/4" están bien hechos el termoencogible evitara que los tornillos se caigan si usted levanta el acrílico de la mesa. mire este video.http://www.youtube.com/watch?v=wakeDY7JxGI&feature=related

Coloque la primera empaquetadura contra el acrílico en la región encerrada por los 12 tornillos.

http://www.youtube.com/watch?v=pHTAzUAWFno&feature=related    mire este video de ejemplo.

Luego ponga la lámina extremo o electrodo que no está despuntada verifique que el hueco de la lámina este en contacto con la conexión del racor. Empiece a poner parejas de lámina-empaquetadura verificando que los huecos grandes del acero 10mm queden uno arriba en una celda y otro abajo entiéndase que el electrolito ósea el gas HHO debe ser obligado a subir o bajar en la celda respectiva al terminar coloque la última empaquetadura y ponga el otro acrílico verifique que los grupos lamina empaquetadura están ordenados o encarrados como un libro. Ponga las arandelas y los tornillos y empiece a hacer presión en varios puntos diametralmente opuesto y de forma gradual no se concentre en un solo tornillo la presión es a cada uno de forma secuencial hasta terminar bien apretados pero no abuse puede romper el acrílico o fracturar las perforaciones. 

Antes de echar el electrolito verifique que la celda tiene sello ósea que no se le escapa el electrolito use agua común y al terminar la prueba extraiga toda esa agua.

 La fuente de la celda debe ser una batería y si la celda es para otra aplicación estacionaria como un soldador de hho, debe usar una fuente de suicheo de 12v a 40 amperios puede usar una fuente de ATX o PC modificándola de la siguiente forma ábrala y cortocircuítele el stunt además estudiando el circuito electrónico se debe inhibir la protección de corriente. Le comento esas fuentes son espectaculares si son homologadas como las TERMAKATE se les puede sacar hasta 50 amperios. Si no le hace esto nunca la echara a andar ya que ellas vigilan las sobre corrientes transitorias inhabilitando la fuente recuerde que la resistencia eléctrica del electrolito no es lineal y produce una sobre corriente transitoria en la conexión.

Vea esta modificacion..http://www.webx.dk/oz2cpu/radios/psu-pc1.htm

El anti flama es fundamental cómprelos en EBay búsquelos en la sección HHO o fabríquelo usted mismo con las ayudas en video de YouTube.http://www.youtube.com/watch?v=m2Ay-M23JDg&feature=related

 Son fáciles de hacer en tubo de PVC de 1/2" DE 15cm introducir a presión y fuerte en todo el perímetro del tubo un taco de hola de bronce como el de la foto de arriba y luego coloque conexión roscada para manguera en recorría plástica también recomiendo adicionar como protección de respaldo valvulitas cheque las consiguen en tiendas de computador donde vendan sistemas de tinta continua para impresora de burbuja de lo contrario le toca ir a EBAY. Si piensa usar esta celda como soldador esta protección de respaldo es más que obligada.

OTRAS FORMAS DE PRODUCIR HIDROGENO

 

sin electricidad

 La tecnología produce hidrógeno mediante la agregación de agua a una aleación de aluminio y galio. Cuando se añade agua a la aleación, el aluminio descompone el agua, atrayendo el oxígeno y liberando el hidrógeno en el proceso. Los investigadores de la Universidad Purdue están desarrollando un método para crear las partículas de la aleación, que pueden ponerse en un tanque para reaccionar con el agua y producir el hidrógeno cuando y donde se necesite, bajo demanda. El galio es un componente crítico porque impide la formación de una capa de óxido de aluminio, normalmente creada en la superficie del aluminio después de unirse éste con el oxígeno, un proceso de oxidación. Esta capa actúa normalmente como una barrera e impide que el oxígeno siga reaccionando con el aluminio. Reduciendo las propiedades protectoras de la capa, se permite que la reacción continúe hasta que se utilice todo el aluminio para el cometido de generar hidrógeno.

Jerry Woodall, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad Purdue, inventó el proceso.

Desde que se anunció la tecnología a principios de mayo, los investigadores han desarrollado una forma mejorada de la aleación, que contiene una concentración más alta de aluminio.

Como la tecnología podría emplearse para generar el hidrógeno bajo demanda, el método hace innecesario su almacenamiento o transporte, que son dos de los mayores obstáculos para la creación de una economía basada en el hidrógeno.

El galio de la aleación es un ingrediente inerte, lo que significa que puede recuperarse y reutilizarse. Esto es importante sobre todo debido a que actualmente el costo de galio es muy superior al del aluminio. Como el galio puede recuperarse, esto hace al proceso económicamente viable y más atractivo para su utilización a gran escala. También, dado que el galio puede ser de baja pureza, se espera que su costo sea finalmente muchas veces menor que el de alta pureza usado en la industria de la electrónica.

Cuando la aleación reacciona con el agua, el aluminio se convierte en óxido de aluminio, que puede reciclarse para convertirlo de nuevo en aluminio. Este aluminio reciclado resultaría menos caro que el extraído de las minas. Este ahorro también contribuye a hacer la tecnología más competitiva frente a otras formas de producción de energía.

En la reciente investigación, los ingenieros enfriaron rápidamente la aleación fundida para hacer partículas que estaban formadas por un 28 por ciento de aluminio y un 72 de galio, por peso. El resultado fue una aleación sólida metaestable que reacciona rápidamente con el agua para formar hidrógeno, alúmina y calor.

A continuación, los investigadores descubrieron que enfriando lentamente la aleación fundida, las partículas producidas contienen un 80 por ciento de aluminio y un 20 por ciento de galio. Las hechas con esta aleación de 80-20 tienen buena estabilidad en el aire seco y reaccionan rápidamente con el agua para formar el hidrógeno. Esta aleación se encuentra bajo intensa investigación, y en opinión de Woodall y sus colaboradores, puede desembocar en un material comercialmente viable para descomponer el agua.

 

 

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