elektrolyysi

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Pitäisi olla ihan simppeli juttu eli koulukirjoistahan tämä pitäisi löytyä mutta kun ei ole saapusalla... Netistä en ihme kyllä löytänyt, jos joku on löytänyt niin pistä linkki, niin se jo helpottaa.

Eli miten lasketaan paljonko energiaa tarvitaan veden elektrolyysissä?

Jotenkinhan tämä pitäisi muistaakseni laskea lähtien tiedosta paljonko on sidosenergia vesimolekyylissä jne.

Kommentit (7)

Vierailija

http://en.wikipedia.org/wiki/Electrolysis
"The energy efficiency of water electrolysis varies widely. The efficiency is a measure of what fraction of electrical energy used is actually contained within the hydrogen. Some of the electrical energy is converted to heat, a useless by-product. Some reports quote efficiencies between 50–70%[1] This efficiency is based on the Lower Heating Value of Hydrogen. The Lower Heating Value of Hydrogen is thermal energy released when Hydrogen is combusted. This does not represent the total amount of energy within the Hydrogen, hence the efficiency is lower than a more strict definition. Other reports quote the theoretical maximum efficiency of electrolysis. The theoretical maximum efficiency is between 80–94%.[2]. The theoretical maximum considers the total amount of energy absorbed by both the hydrogen and oxygen. These values only refer to the efficiency of converting electrical energy into hydrogen's chemical energy. The energy lost in generating the electricity is not included. For instance, when considering a power plant that converts the heat of nuclear reactions into hydrogen via electrolysis, the total efficiency is more like 25–40%"

Vierailija

Eli olen vain surkea hakemaan tietoa

Yksi ongelma oli että jääräpäisesti käytin hakusanaa electrolyse

Mutta kiitoksia paljon nimimerkille tietää!

Noista löytyi melkein kaikki oleellinen. Esim. se, että elektrolyysin avulla kun erotetaan vetyä ja sitten fuusioreaktiossa käytetään vety, niin saadaan enemmän hyödynnettävää energiaa kuin elektrolyysissä kuluu. Eli olisi järkevää hommaa, jos fuusio olisi hanskassa.

Mutta varsinainen kimmoke tähän asiaan oli se, kun keskustelimme miten on energiatehokkuuden laita, jos vety saadaan elektrolyysistä ja sitten käytetään se polttokennossa. Meneekö veden elektrolyysiin enemmän energiaa, kuin saadusta vedystä saadaan polttokennosta ulos?

Väittelimme. Osa oli sitä mieltä, että energiaa saadaan vähemmän kuin elektrolyysissä kuluu. Joku oli kuullut, että polttokennosta saataisiin enemmän kuin menee elektrolyysiin mutta kun otetaan huomioon varastoitiongelmat yms niin ei järkevällä tasolla energiatehokkuus. Itsellä oli sellainen näppituntuma, että aika liki voisi mennä yhtä paljon elektrolyysiin kuin polttokennosta saa ulos eli hyötysuhde aika olematon. Mutta eihän tämä ole mielipide kysymys.

Jos jostain löytyy vielä paljonko kuutiometristä vetyä saa polttokennosta ulos noin teoriassa, niin sittenhän aletaan olla asian ytimessä. Etsimpä asiaa ja vinkkiä saa laittaa!

Se kuinka paljon vetykuutiometrin erottamiseen tarvitaan energiaa elektrolyysissä löytyy yllä olevista linkeistä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26845
Liittynyt16.3.2005
ocu

Noista löytyi melkein kaikki oleellinen. Esim. se, että elektrolyysin avulla kun erotetaan vetyä ja sitten fuusioreaktiossa käytetään vety, niin saadaan enemmän hyödynnettävää energiaa kuin elektrolyysissä kuluu. Eli olisi järkevää hommaa, jos fuusio olisi hanskassa.



Fuusiossa tarvitaan deuteriumia, jota on vain yksi kuuttatuhatta normaalia vetyatomia kohti tavallinen vety ei siihen kelpaa. Deuteriumiakin käsittääkseni rikastetaan elektrolyysillä.


Mutta varsinainen kimmoke tähän asiaan oli se, kun keskustelimme miten on energiatehokkuuden laita, jos vety saadaan elektrolyysistä ja sitten käytetään se polttokennossa. Meneekö veden elektrolyysiin enemmän energiaa, kuin saadusta vedystä saadaan polttokennosta ulos?

Kyllä siihen menee. Teoriassa molekyylin hajoittamiseen menee sama energia kuin sen yhdistymisestä tulee. Käytännössä joka vaiheessa on häviöitä.

Käsittääkseni hyötysuhde on jotain reilu puolet, kun lasketaan sähköstä vedyn kautta sähköksi, mutta en muista uusien polttokennojen lukuja sen tarkemmin. Vety siis soveltuu vain energian varastointiin esimerkiksi kulkuneuvokäyttöön. Energiantuotantoon se ei missään tapauksessa sovellu, koska sitä ei vapaana missään ole.

Vierailija
Kyllä siihen menee. Teoriassa molekyylin hajoittamiseen menee sama energia kuin sen yhdistymisestä tulee. Käytännössä joka vaiheessa on häviöitä.

Käsittääkseni hyötysuhde on jotain reilu puolet, kun lasketaan sähköstä vedyn kautta sähköksi, mutta en muista uusien polttokennojen lukuja sen tarkemmin. Vety siis soveltuu vain energian varastointiin esimerkiksi kulkuneuvokäyttöön. Energiantuotantoon se ei missään tapauksessa sovellu, koska sitä ei vapaana missään ole.

Yes. Järkevä päättely.

Eli vety ei ole varsinainen energianlähde vaan sen varasto. Jollakin se vety on tuotettava.

Vierailija
Neutroni
ocu

Noista löytyi melkein kaikki oleellinen. Esim. se, että elektrolyysin avulla kun erotetaan vetyä ja sitten fuusioreaktiossa käytetään vety, niin saadaan enemmän hyödynnettävää energiaa kuin elektrolyysissä kuluu. Eli olisi järkevää hommaa, jos fuusio olisi hanskassa.



Fuusiossa tarvitaan deuteriumia, jota on vain yksi kuuttatuhatta normaalia vetyatomia kohti tavallinen vety ei siihen kelpaa. Deuteriumiakin käsittääkseni rikastetaan elektrolyysillä.

Nyt aloin vielä epäilemään sisälukutaitoa. Eli kai on niin, että elektrolyysillä vapautettu vety kun käytetään fuusioreaktiossa, niin saadaan enemmän energiaa kuin on kulutettu. Elektrolyysissä hajotetaan molekyylejä ja fuusiossa taaskin kysymys atomien yhdistymisestä -> ei ole kiertoprosessi (hajotetaan yhdistetään). Silloin voisi ajatella vetyä energian lähteenä eikä pelkkänä varastona. Lisäksi tämä vedyn varastoitavuus.

Eikö vetyä voisi teoriassa käyttää puhtaanakin tuossa fuusioreaktiossa? Käytännössä käytetään ehkä deuteriumia mutta noin periaatteessa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26845
Liittynyt16.3.2005
ocu

Nyt aloin vielä epäilemään sisälukutaitoa. Eli kai on niin, että elektrolyysillä vapautettu vety kun käytetään fuusioreaktiossa, niin saadaan enemmän energiaa kuin on kuluttu. Elektrolyysissä hajotetaan molekyylejä ja fuusiossa taaskin kysymys atomien yhdistymisestä -> ei ole kiertoprosessi hajotetaan yhdistetään.



Kyllä toki, jos vety sattuu kelpaamaan fuusioreaktorille. Käytännössä kevytvetyreaktori on mahdoton, kuten myöhemmin osoitetaan, mutta jos elektrolyysillä hajoitetaan raskasta vettä, saatu deuterium kelpaa kyllä fuusioon.

Eikö vetyä voisi teoriassa käyttää puhtaanakin tuossa fuusioreaktiossa. Käytännössä ehkä deuteriumia.

Vetyä on kahdenlaista. Toisen, tavallisen isotoopin, ytimenä on pelkkä protoni. Deuterium on raskaampi vetyisotooppi, jonka ytimenä on yhteenliittynyt protoni ja neutroni. Elektronikuoreltaan ja siitä seuraavilta kemiallisilta ominaisuuksiltaan vedyn isotoopit ovat hyvin samanlaisia, siksi niiden erottaminen on kallista. Deuterium ei sinänsä ole harvinainen aine, sitä on tosiaan noin 1/6000 normaalin vedyn määrästä. Sitten on olemassa vielä kolmas isotooppi, tritium. Sen ytimessä on protonin lisäksi kaksi neutronia. Se on radioaktiivista kaasua, jota muodostuu tietyissä ydinreaktioissa. Tritiumillakin on sovelluksia fuusiotekniikassa.

Teoriassa normaalia vetyä voidaan käyttää fuusioreaktioon. Kaksi protonia muodostavat fuusiossa deuteriumytimen. Prosessissa toinen protoni muuttuu neutroniksi heikon vuorovaikutuksen välittämässä prosessissa. Heikko vuorovaikutus on, kuten nimikin sanoo, kirjaimellisesti heikko, siksi kahden protonin fuusio on äärimmäisen epätodennäköinen prosessi. Maanpäällisissä kokeissa sitä ei ole tietääkseni pystytty ollenkaan tuottamaan. Auringossakin fuusioreaktio on itse asiassa hyvin heikko verrattuna meille tuttuihin kemiallisiin reaktioihin. Auringon teho on 4E26 W ja tilavuus 1.4E+27 m^3. Ydinreaktiot tapahtuvat muistaakseni noin 1 %:lla Auringon tilavuudesta. Ytimessäkin, jossa lämpötila ja paine ovat suunnattomia tehontuotto on vain 28 W/m^3. Vertailun vuoksi lepäävä ihminen tuottaa noin 100 W ja omaa tilavuuden 0,1 m^3. Ihmisen tehontuotto tilavuusyksikköä kohti on 1000 W, 36 kertaa suurempi kuin Auringon ytimellä. Tyypillisen voimalan teho on 1 GW. Se edellyttäisi pallomaisen reaktiokammion, jonka halkaisija on 400 m ja olosuhteet Auringon ytimen paine ja lämpötila. Käytännössä voimme siis unohtaa koko asian.

Reaktiot kahden deuteriumin, deuteriumin ja tritiumin tai deuteriumin ja helium-3:n välillä tapahtuvat vahvan vuorovaikutuksen välityksellä. Siksi ne ovat monta kertaluokkaa protoni-protoni-reaktiota helpompia toteuttaa. Niitä tutkitaan myös energiantuotantoa ajatellen.

Uusimmat

Suosituimmat