Considerações sobre volume gerado x corrente

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Considerações sobre volume gerado x corrente

Mensagem por marcelo.eletrotecnico em Seg Fev 13, 2017 4:05 pm

Achei esta informação:  http://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-eletrolise.htm

Por ela podemos definir a quantidade possível de ser gerada  por um gerador eletrolítico (sem auxílio de catalisadores ).

Se entendi corretamente, esta seria a reação que ocorrre no cátodo (eletrodo negativo):

2 H+ + 2e- = H2

Ou Seja, os cátions 2H recebem 2 elétrons e são equilibrados, passando a ser uma molécula de H2.

Então para cada molécula de H2 formada, precisamos de 2 elétrons.

1 Ampere = 1 coulomb por segundo = 6,28 x 10 elevado a 18 elétrons por segundo.

Então, com 1 ampere poderíamos produzir 3,14 x 10 ^(elevado) a 18 moléculas de gás por segundo.

Em 1 mol de hidrogênio temos 6,023 x 10 ^23 moléculas de H2.

Então para produzir 1 mol de H2, são necessários  ( 6,023x10^23  moléculas de H2 x 2 ) /  3,14x10^18 elétrons ) = 3,83 * 10^5 ampéres  (383 kilo-ampéres). Então são necessários 383.000 ampéres para produzir um único mol de H2, que corresponde a 24L de H2 à pressão e temperatura normais. No caso estamos falando de 24 Litros por segundo. Se formos produzir um único litro por minuto, isto é uma quantidade 24x60 vezes menor, ou seja, 16,67ml por segundo. Em quantidade de amperes, seriam 383000 / ( 24 x 60 ) = 265A.

Lembre-se que este valor é o valor que seria necessário se vc tivesse usando uma célula elementar, sem nenhuma placa neutra, alimentada com uma fonte de 2 V ou próximo disso.

Na prática usamos células elementares formadas por um positivo, algumas placas neutras e alguns negativos. Desta forma temos por exemplo +eNeNeNeNe- ( o e está representando os espaços onde fica o eletrólito ). Podemos ver então que neste caso, numa célula de 6 placas temos 5 espaços. Temos o equivalente a 5 células individuais ligadas em série.  Note que num circuito em série, a corrente que passa por um elemento do circuito é o mesmo que passa pelo outro. Se fossem lampadas, imagine ao inves de 1 lâmpada de 10W que consumiria 1A ligada em 10V tivéssemos 5 lâmpadas iguais de 2V formando um circuito serie. Cada lâmpada estaria submetida à corrente de 1A, porém esta mesma corrente estaria atravessando as 5 lâmpadas. A potência total do circuito continuaria sendo 10W. Isto implica em dizer que os 265 A obtidos na conta acima são para produzir com 2,7 V. Como estaremos usando uma célula com neutros, este valor cai para 265 / 5 = 53 A. Se considerarmos ainda que em 1L de HHO temos 2/3 de H2, então poderíamos produzir cerca de 666ml de H2 com  cerca de 35A.


Aí vc vai dizer: eu produzo 1 LPM com 5A somente. Mas lembre-se que vc produz HHO, e não H2. Em 1 L de HHO, 2/3 são H2 (pois 1 mol de um gás a mesma temperatura e pressão ocupam o mesmo espaço, e temos 2 mols de H2 para cada 1 mol de O2).

Deixo aberto o espaço para contestação do cálculo, porque possívelmente está errado em algum ponto, mas ainda não sei onde.

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Re: Considerações sobre volume gerado x corrente

Mensagem por marcelo.eletrotecnico em Ter Fev 14, 2017 6:50 pm

marcelo.eletrotecnico escreveu:Achei esta informação:  http://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacoes-eletrolise.htm

Por ela podemos definir a quantidade possível de ser gerada  por um gerador eletrolítico (sem auxílio de catalisadores ).

Se entendi corretamente, esta seria a reação que ocorrre no cátodo (eletrodo negativo):

2 H+ + 2e- = H2

Ou Seja, os cátions 2H recebem 2 elétrons e são equilibrados, passando a ser uma molécula de H2.

Então para cada molécula de H2 formada, precisamos de 2 elétrons.

1 Ampere = 1 coulomb por segundo = 6,28 x 10 elevado a 18 elétrons por segundo.

Então, com 1 ampere poderíamos produzir 3,14 x 10 ^(elevado) a 18 moléculas de gás por segundo.

Em 1 mol de hidrogênio temos 6,023 x 10 ^23 moléculas de H2.

Então para produzir 1 mol de H2, são necessários  ( 6,023x10^23  moléculas de H2 x 2 ) /  3,14x10^18 elétrons ) = 3,83 * 10^5 ampéres  (383 kilo-ampéres). Então são necessários 383.000 ampéres para produzir um único mol de H2, que corresponde a 24L de H2 à pressão e temperatura normais. No caso estamos falando de 24 Litros por segundo. Se formos produzir um único litro por minuto, isto é uma quantidade 24x60 vezes menor, ou seja, 16,67ml por segundo. Em quantidade de amperes, seriam 383000 / ( 24 x 60 ) = 265A.

Lembre-se que este valor é o valor que seria necessário se vc tivesse usando uma célula elementar, sem nenhuma placa neutra, alimentada com uma fonte de 2 V ou próximo disso.

Na prática usamos células elementares formadas por um positivo, algumas placas neutras e alguns negativos. Desta forma temos por exemplo +eNeNeNeNe- ( o e está representando os espaços onde fica o eletrólito ). Podemos ver então que neste caso, numa célula de 6 placas temos 5 espaços. Temos o equivalente a 5 células individuais ligadas em série.  Note que num circuito em série, a corrente que passa por um elemento do circuito é o mesmo que passa pelo outro. Se fossem lampadas, imagine ao inves de 1 lâmpada de 10W que consumiria 1A ligada em 10V tivéssemos 5 lâmpadas iguais de 2V formando um circuito serie. Cada lâmpada estaria submetida à corrente de 1A, porém esta mesma corrente estaria atravessando as 5 lâmpadas. A potência total do circuito continuaria sendo 10W. Isto implica em dizer que os 265 A obtidos na conta acima são para produzir com 2,7 V. Como estaremos usando uma célula com neutros, este valor cai para 265 / 5 = 53 A. Se considerarmos ainda que em 1L de HHO temos 2/3 de H2, então poderíamos produzir cerca de 666ml de H2 com  cerca de 35A.


Errata:

Então para produzir 1 mol de H2, são necessários  ( 6,023x10^23  moléculas de H2 x 2 ) /  6,28x10^18 elétrons ) = 95,9 * 10^3 ampéres  ( 96 kilo-ampéres). Então são necessários 96.000 ampéres para produzir um único mol de H2, que corresponde a 24 L de H2 à pressão e temperatura normais. No caso estamos falando de 24 Litros por segundo. Se formos produzir um único litro por minuto, isto é uma quantidade 24x60 vezes menor, ou seja, 16,67ml por segundo. Em quantidade de amperes, seriam 96000 / ( 24 x 60 ) = 66,6 A.

Lembre-se que este valor é o valor que seria necessário se vc tivesse usando uma célula elementar, sem nenhuma placa neutra, alimentada com uma fonte de 2 V ou próximo disso.

Na prática usamos células elementares formadas por um positivo, algumas placas neutras e alguns negativos. Desta forma temos por exemplo +eNeNeNeNe- ( o e está representando os espaços onde fica o eletrólito ). Podemos ver então que neste caso, numa célula de 6 placas temos 5 espaços. Temos o equivalente a 5 células individuais ligadas em série.  Note que num circuito em série, a corrente que passa por um elemento do circuito é o mesmo que passa pelo outro. Se fossem lampadas, imagine ao inves de 1 lâmpada de 10W que consumiria 1A ligada em 10V tivéssemos 5 lâmpadas iguais de 2V formando um circuito serie. Cada lâmpada estaria submetida à corrente de 1A, porém esta mesma corrente estaria atravessando as 5 lâmpadas. A potência total do circuito continuaria sendo 10W. Isto implica em dizer que os 265 A obtidos na conta acima são para produzir com 2,7 V. Como estaremos usando uma célula com neutros, este valor cai para 66,6 / 5 = 13,3 A. Se considerarmos ainda que em 1L de HHO temos 2/3 de H2, então poderíamos produzir cerca de 666ml de H2 (1 L/min de HHO ) com  cerca de 13,3 A.

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