El electrolizador
Para realizar la electrólisis del agua no es necesario aplicar una tensión superior a 2,2Vcc, las bases que se suelen utilizar para variar el PH, están compuestas de KOH o NaOH.
Al no disponer de una fuente de alimentación de 2,2Vcc, pero sí disponer de una fuente de 54Vcc fue necesario utilizar una concentración de NaOH muy inferior a la ideal que ronda el 30%.
Otro de los problemas fué localizar los electrodos más adecuados que son de acero inoxidable para la producción de hidrógeno en el cátodo y níquel en el ánodo para la producción de oxígeno.
Todo el proceso se hace a una temperatura de entre 80 y 90°C.
Básicamente, se ha modificado la construcción del electrolizador, bajando la eficiencia, aunque es válido para generar hidrógeno y oxígeno necesario para la prueba de la pila de combustible.
Durante la construcción del electrolizador me fui sucedieron más problemas que mas adelante se explicarán.
El diseño es mediante materiales domésticos, de los que cualquiera puede encontrar donde viva.
Loa materiales empleados son los siguientes:
Un juego de minas de grafito para portaminas de punta de 6mm, que se puede encontrar o pedir en cualquier papelería (lo mejor es que sean H, yo las encontré HB ).
Juego de minas de grafito
Aunque lo mejor sería dos piezas, una de Níquel y otra de Acero inoxidable. (Pero yo la de Níquel no la encontré.)
Un par de bebederos para hamster que encontré en una tienda de animales.
Bebederos para hamster
Una garrafa de 5 litros de agua destilada que se puede conseguir en cualquier gasolinera, (atención agua destilada sin perfumar).
NaOH o sosa cáustica de la que se utiliza en electrónica para revelar placas positivas, que se puede encontrar en cualquier tienda de electrónica.
NaOH Sosa cáustica utilizada en revelado de placas de electrónica
Un tubo de plástico para riego por goteo que encontré en una tienda de jardinería, y sin ir mas lejos, transiciones de plástico para ese tubo y grifos a medida, que yo los encontré en la misma sección de la tienda de jardinería.
Grifos y transiciónes riego por goteo Tubo de plástico riego por goteo
Bote de plástico
Un tubo de silicona.
Tubo de silicona
Cable eléctrico.
Cable eléctrico
Una fuente de alimentación de 54Vcc
Éste último paso lo pedemos variar por una fuente de alimentación de 2,2Vcc capaz de mantener una corriente de 1 Amperio, si la encontramos.
Fuente de alimentación Montaje:
Se procede a montarlo todo dentro del bote de plástico, teniendo la precaución de perforar la parte inferior de los bebederos para hamster que, a partir de ahora, serán las cavidades recolectoras de gas.
Taladrado de cavidades contenedoras de gas
De manera que quede según el gráfico inferior:
Montaje electrolizador
En la parte inferior para que no se produzcan escapes de agua, ha de utilizarse silicona para unir el bote de plástico con las minas de grafito, (a partir de ahora los electrodos). Para que se mantenga en pié el recipiente, se utiliza otra pieza de plástico mecanizada como muestra la imagen.
Mecanizado soporte del recipiente
Posteriormente se refuerza con algo de cinta americana y se insertan los tubos de riego por goteo o conducciones de gas, de tal manera que queda como se muestra a continuación.
Finalmente se llena de agua destilada con la mezcla de NaOH ajustada a las necesidades del sistema.
Ajuste:
Se llena el recipiente de agua destilada y se conecta la fuente de alimentación. En el circuito se inserta un amperímetro y un voltímetro con el fin de controlar la corriente y la tensión que admite el electrolizador.
Posteriormente se prepara en un bote para hacer la disolución de NaOH y agua destilada con una alta concentración.
Se llena el bote de agua destilada y se calienta a 80°C.
Después se conecta la fuente de alimentación y si es posible, regulando la tensión a 2Vcc (al ser agua destilada la corriente ha de ser 0A), lentamente se va vertiendo la disolución concentrada dentro del recipiente del electrolizador a la vez que se
remueve el líquido del electrolizador con una cuchara de acero inoxidable con el fin de disolver el preparado formando el electrolito del electrolizador.
Intermitentemente se encenderá la fuente de alimentación con el fin de verificar el aumento de corriente hasta alcanzar 400mA por cm2, la corriente total habrá que calcularla midiendo la superficie de los electrodos.
Nota: Mientras se aplica energía eléctrica a los electrodos, se produce hidrógeno y oxígeno, ésta mezcla puede ser explosiva, por eso se ha de tener la precaución de no producir mucho gas durante los ajustes. Además el electrolizador estará instalado en un lugar lo suficientemente ventilado.
Ajuste del electrolito
Otro tema es conservar el gas en recipientes para posteriormente introducirlo de manera continuada y uniforme en la pila de combustible.
Para ello he se ha empleado botellas de plástico a presión ambiental. Ha de evitarse por un lado que el hidrógeno se mezcle con el oxígeno o con el aire.
Si se desea evitar que se mezclen los gases con el aire, lo ideal sería tener un recipiente lleno de agua e introducir el gas de manera que se vaya derramando el agua conforme se llena el recipiente. Además hay otro problema añadido que es que no hay bombas de membrana a precios asequibles que tengan una entrada de aire directamente a través de una toma para conexión de tubo, lo más asequible son las bombas de aire utilizadas para oxigenar el agua de peceras y compresores para inflado de ruedas. El problema ha sido resuelto insertando el aire en los recipientes de manera que el líquido que hay dentro de ellos sirva para expulsar el oxígeno y el hidrógeno, en primer lugar fuera del electrolizador hacia los recipientes de almacenaje y posteriormente de los recipientes de almacenaje al interior de la pila de combustible.
Sistema de intercambio de fluidos (prueba1)
La entrada del hidrógeno y el oxígeno a la pila de combustible ha de ser a la misma presión en ambas cavidades ya que si hubiese una diferencia de presiones provocaría el derrame y la rotura de la matriz que contiene la disolución de NaOH, para evitar éste efecto se introduce el mismo caudal de agua en los dos depósitos de gas de manera que los gases que se introducen en la pila de combustible tienen la misma presión, ofreciendo la misma presión en ambos lados de la matriz contenedora de NaOH. Al intentar extraer el gas del electrolizador, mediante diferencias de presión, se
observa que el recipiente que alberga las cavidades de gas y los electrodos ha de estar cerrada herméticamente, por lo que hubo que sustituir el recipiente y modificar el elctrolizador, quedando de la siguiente manera:
Versión 2 del hidrolizador distintos ángulos de visión
De esta manera queda resuelto el problema de estanqueidad de los electrodos, ya que el cierre de la tapadera es hermético, el plástico del nuevo recipiente es mas resistente al calor y a la presión, se ha acortado la longitud de las canalizaciones de gas y se ha añadido una entrada de aire para producir la presión necesaria para la extracción del gas y envío a los depósitos de almacenaje.
Observación: Durante la generación de hidrógeno una de as minas de grafito se deteriora, mientras que la otra no.
Fotografías tomadas tras generar hidrógeno durante 45minutos, lo que confirma la utilidad pero no la idoneidad del uso de las minas de grafito.
Electrodos de grafito tras 45 minutos de funcionamiento ¿Por que no utilizar sal para variar el PH del agua?
La primera prueba realizada no salió correctamente, al producirse una reacción que ensuciaba el agua, se supone que se debe a alguno de los componentes de la sal.
Primer electrolizador utilizando sal común en lugar de NaOH
