Главная 

Статьи 

Книги 

Юмор 

Разное 

О себе 

Обратная связь

Бондаренко Ю.Н.

ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

*

Изготовление газоразрядных источников света

для лабораторных целей и многое другое

Предисловие  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Содержание

Глава 9. Электролизёр для получения гремучего газа.

Водородно-кислородные горелки известны чуть ли не с позапрошлого века. В начале ХХ века с их помощью был синтезирован искусственный рубин. В семидесятых годах в журнале «Моделист-конструктор» была опубликована конструкция электролизёра для получения разложением воды готовой кислородо-водородной смеси — гремучего газа.

Автору неизвестно, были ли подобные электролизёры описаны ранее, или это была первая конструкция такого рода, но позже, в начале катастройки, такие аппараты выпускались серийно. Где они делись потом — неизвестно. (Есть сведения, что они производятся и поныне). Автор пользуется самодельным электролизёром собственной конструкции.

Он устроен так: ряд пластин из железа или лучше никеля толщиной 1-1,5мм с небольшими (6-7мм) отверстиями для протока электролита и газа с проложенными между ними резиновыми кольцами диаметром 200 и толщиной 25 мм стянуты шестью шпильками диаметром 10 мм из железа. Шпильки изолированы с помощью гетинаксовых шайб от крайних пластин. Для изоляции от средних пластин шпильки обмотаны слоем пропитанной эпоксидной смолой стеклоткани.

Торцовые (крайние) пластины сделаны из железа толщиной 6 мм, одна из них — глухая, а на второй приварена трубка для заливки электролита и выхода газа (см. рис. 22). Сверху к ней привинчена на резьбе 20х1,5 через прокладку ёмкость для отстоя пены и щёлочного тумана. Готовый газ через промывалку с водой, осушитель с силикагелем, вторую промывалку с бензином и краном для регулирования соотношения газ-бензин через пламегаситель идёт в горелку.

Рис.22

Практика эксплуатации показала достаточную безопасность такой конструкции. Даже подрыв самого электролизёра привёл лишь к смещению резиновых колец. В целях большей безопасности сам электролизёр установлен в отдельном помещении.

Проскоки пламени в промывалки, которые сделаны из баллонов высокого давления (150 атм) от углекислотных огнетушителей ёмкостью 5 л. полностью безопасны и не приводят к авариям.

Электролизёр на половину своей ёмкости заполнен раствором едкого натрия концентрацией 15%. Электролит готовится из чистой щёлочи (ХЧ, ЧДА) на хорошем дистилляте, который добавляется в электролизёр по мере разложения воды. Щёлочь при работе не расходуется, но весь электролит заменяется раз в два года из-за загрязнения органикой из резины и продуктами разрушения пластин. Их стойкость составляет около десяти лет.

Питается электролизёр током до 50 ампер от трансформатора через тиристорный «мостик», дроссель и балласт из железной проволоки сопротивлением около 0,2 W. Блок питания электролизёра может использоваться как сварочный аппарат с диаметром электрода до пяти миллиметров. Мощный дроссель обеспечивает хорошую стабилизацию дуги. Ток сварки регулируется омическим балластом в цепи дуги.

Тиристорный мостик управляется от реле давления, подключенного к газовой магистрали. При достижении избыточного давления свыше 0,4 атм. ристоры выключаются.

Если этого не произойдёт, то, при повышении давления, с выходного штуцера электролизёра будет сорвана специально подобраная резиновая трубка и давление будет сброшено. Работа электролизёра такой мощности «на помещение» в течении нескольких часов даже при полном отсутствии вентиляции безопасна. Наш электролизёр имеет «эквивалентный ток» (ток одной ячейки, умноженный на их число) около 600 А.

Его мощности вполне достаточно для работы со стеклом «Пирекс» диаметром до 40 мм и (условно) с кварцем диаметром до 20 мм.

Стабильное давление газа позволяет использовать набор сменных горелок примитивной конструкции без кранов, в которых величина пламени регулируется диаметром сопел-капилляров из меди или нержавеющей стали. Эти диаметры от 0,9 до 0,1 мм. В нашем наборе таких горелок четыре.

Непременным условием работы с такими горелками является режим работы, при которым горелку можно легко задуть. Горелки большого диаметра гасятся быстрым прижатием к резине. При гашении горелок погружением в воду возможны неприятные проскоки пламени.

Практическая работа: в мыльнице среднего размера приготовить небольшое количество пенящегося раствора мыла в воде. В полуметре от неё поставить зажжённую бензовоздушную горелку. Из самой малой горелки напустить пузырьков гремучего газа в несколько слоёв, закрыть рукой одно ухо и поджечь пену спичкой. После этого поджечь погашенную воздушной волной соседнюю горелку. Пока в открытом ухе будет проходить звон, думать о том, что будет, если вблизи от пользователя взорвётся скажем, воздушный шарик, надутый таким газом. (Справка: автор не знает, может ли такой шарик взорваться самопроизвольно при заполнении).

К электролизёру можно подключить ресивер из одного или нескольких кислородных баллонов (рассчитанных на давление 150 атмосфер!). Это позволит на короткое время резко повысить мощность горелки.

Давление в самом электролизёре, вообще говоря, следует делать возможно большим, так как при этом уменьшается газонаполнение электролита, нагрев электролизёра и растёт его КПД. Но нужно помнить, что при подрыве это давление возрастёт раз в десять. Электролизёр следует делать с возможно большим количеством шпилек для фиксации снаружи резиновых колец и рассчитывать на давление не меньшее, чем двадцатикратное рабочее.

Все детали, на которые попадает электролит или его брызги, следует делать из чёрного металла, стойкого к растворам щёлочей. (Медь и алюминий щёлочами быстро разрушаются).

Электролизёр может использоваться для повышения температуры пламени бензо-воздушной и газо-воздушной горелки, для обработки стекла и кварца, пайки мягкими и твёрдыми припоями. С его помощью можно паять без флюса железо с присадкой никелевой проволоки или стружки, что эквивалентно автогенной сварке. С его помощью можно нагревать различные предметы, наклеивать стеклянные детали на блоки и использовать его для других целей (например, охоты за мухами и комарами). Для пайки твердыми припоями следует к гремучему газу добавлять пары бензина или пропан до удлинения центрального конуса пламени в полтора раза.

Резка железного листа толщиной до трёх миллиметров проводится чистым гремучим газом.

Практическая работа: на массивную алюминиевую подложку положить свёрнутую алюминиевую фольгу от электролитического конденсатора. Фольгу смочить слюной и присыпать окисью хрома или кобальта. Сжигая фольгу горелкой и сплавляя полученную окись алюминия, за несколько минут можно получить поликристаллический рубин (сапфир). Глаза при работе следует защищать тёмными стёклами.

Более подробно теория таких электролизёров описана в книге (В.Н.Корж, С.Л.Дыхно. «Обработка металлов водородо-кислородным пламенем»).