Ćwiczenia 1 |
Temat ćwiczenia: Elektroliza wody |
|
Zespół: 2
|
Międzywydziałowa Szkoła Energetyki, rok III, gr.4 |
Data: 18.10.2006 |
Nazwisko i imię:
|
Ocena: |
|
1. Cel ćwiczenia.
2. Schemat stanowiska pomiarowego.
3. Wyniki pomiarów.
Tab.1.1. Charakterystyka prądowo-napięciowa elektrolizera polimerowego.
Lp |
R [Ω] |
U [V] |
I [A] |
1 |
∞ |
0 |
0 |
2 |
33000 |
0,410 |
0 |
3 |
10000 |
0,537 |
0 |
4 |
5000 |
0,711 |
0 |
5 |
1200 |
1,105 |
0,01 |
6 |
100 |
1,521 |
0,04 |
7 |
47 |
1,546 |
0,08 |
8 |
10 |
1,642 |
0,34 |
9 |
8,2 |
1,669 |
0,42 |
10 |
6,2 |
1,703 |
0,54 |
11 |
3,9 |
1,772 |
0,8 |
Tab.1.2. Zależność objętości wydzielonego wodoru i tlenu od czasu elektrolizy.
Lp |
t [s] |
VH2 [ml] |
VO2 [ml] |
U [V] |
I [A] |
1 |
0 |
0 |
0 |
1,644 |
0,34 |
2 |
60 |
3,5 |
2 |
1,647 |
0,34 |
3 |
120 |
6 |
3 |
1,648 |
0,34 |
4 |
180 |
9 |
4,2 |
1,648 |
0,34 |
5 |
240 |
11,5 |
5,5 |
1,649 |
0,34 |
6 |
300 |
14 |
7 |
1,649 |
0,34 |
7 |
360 |
17 |
8,3 |
1,650 |
0,34 |
8 |
420 |
19 |
9,8 |
1,650 |
0,34 |
9 |
440 |
20 |
10 |
1,650 |
0,34 |
Tab.1.3. Zależność objętości wydzielonego wodoru od natężenia prądu elektrolizy.
Dla t=180 [s]
Lp. |
I[A] |
VH2 [ml] |
VO2 [ml] |
1 |
0,08 |
1 |
0,4 |
2 |
0,34 |
7 |
3 |
2 |
0,54 |
12 |
5 |
2 |
0,8 |
19 |
8 |
4. Opracowanie wyników.
Zależność prądu płynącego przez elektrolizer od napięcia elektrolizera I=f(U)
2) Napięcie rozkładowe wody dla badanego układu elektrolizera wynosi
U=1,55[V]
3) Wykresy zależności objętości a)wodoru i b)tlenu w funkcji czasu:
a)
b)
4) Współczynnik regresji liniowej V=at dla wodoru i tlenu przechodzącej przez początek układu współrzędnych oraz współczynnik korelacji.
a) współczynnik regresji:
-dla wodoru a=0,044669
-dla tlenu a=0,0223453
b) współczynnik korelacji:
-dla wodoru: 0,998906
-dla tlenu: 0,998562
5) Wykresy zależności objętości a)wodoru i b)tlenu w funkcji natężenia prądu elektrolizy
a)
b)
6) Współczynnik regresji liniowej V=bI dla wodoru i tlenu przechodzącej przez początek układu współrzędnych oraz współczynnik korelacji.
a) współczynnik regresji:
-dla wodoru: b=0,041515
-dla tlenu: b=0,098702
b) współczynnik korelacji:
-dla wodoru: 0,997897
-dla tlenu: 0,997872
7) Stosunki współczynników pochyleń otrzymane dla obydwu regresji
a) regresja V=at: 
b) regresja V=bI: 
W procesie elektrolizy powstaje objętościowo dwa razy więcej wodoru niż tlenu. Wynika to stąd, że cząsteczka wody składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. Stąd też wynika dwukrotnie większy współczynnik nachylenia prostej regresji dla wodoru niż dla tlenu. Dlatego stosunek tych współczynników powinien być równy 0,5 co w przybliżeniu udało się otrzymać.
8) Sprawdzenie zgodności otrzymanych wyników z prawami Faradaya
a) dla wodoru:
b) dla tlenu:
Wykres zależności objętości wodoru w funkcji czasu (otrzymany z wyników doświadczenia oraz teoretyczny)
Wykres zależności objętości tlenu w funkcji czasu (otrzymany z wyników doświadczenia oraz teoretyczny)
Jak widać wykresy teoretyczne nachylone są pod mniejszym kątem. Wynika z tego to że teoretycznie powinniśmy otrzymać mniejsze objętości tlenu oraz wodoru. Do obliczeń teoretycznych użyliśmy parametrów (ciśnienie, temperatura) dla warunków normalnych a w laboratorium mogły panować inne warunki. Poza tym mógł nastąpić również nasz błąd w odczytach objętości. Stąd mogą brać się te rozbieżności.
9) Obliczenie sprawności faradajowskiego elektrolizera:
10) Obliczenie sprawności energetycznej elektrolizera:
Sprawność faradajowska którą otrzymaliśmy jest większa niż 100% co oznacza że otrzymaliśmy więcej wodoru niż wynikałoby z teoretycznych obliczeń. Natomiast sprawność energetyczna jest równa niemal 100%. Stąd wniosek, że niewiele traci się energii dostarczonej do przeprowadzenia elektrolizy w stosunku do możliwej do uzyskania energii powstałej podczas spalania wodoru.
5. Wnioski.
W pierwszym etapie ćwiczenia wyznaczyliśmy charakterystykę prądowo-napięciową, która jest liniowa. Na podstawie obliczeń stwierdziliśmy, że zależności objętości wydzielających się gazów podczas elektrolizy od czasu przeprowadzanej elektrolizy jak i od natężenia prądu przepływającego przez elektrolizer są zależnościami liniowymi.
Z powyższych obliczeń wynika że objętość wydzielającego się wodoru jest dwukrotnie większa od objętości tlenu.
Podejrzewamy, że sprawności które otrzymaliśmy nie pokrywają się rzeczywistością. Gdyby bowiem sprawność energetyczna takiego procesu była bliska 100%, to okazałoby się, że jest to doskonały sposób na konwersję energii elektrycznej na paliwo jakim jest wodór.
2
Wyszukiwarka