Zusammenhang Elektrolyse, Hydrolyse, Chemie, Elektronik, Eigenbau und viele Fragezeichen

Hallo zusammen,

ich beschäftige mich schon eine Weile mit dem Thema der Elektrolyse und frage mich immer mehr ob denn so eine Elektrolysezelle so kompliziert aufzubauen ist,

Im Grunde sind das doch nur 2 Platten als Anode und Kathode auf die man eine Spannung gibt. Irgendwie weckt das Thema in mir die Lust hier mehr zu experimentieren.

Wenn man im Internet, oder auch hier im Forum liest, bekommt man eine Menge Infos und in Folge dessen so einige neue Fragezeichen zu dem vermeintlich so simplen Thema.

Vielleicht habt ihr ja den einen oder anderen Gedankenanstoß für mich um hier weiter zu kommen, da ich nur sehr zäh in der weiteren Recherche vorwärts komme.

Was man so liest. Bzw was ich meine soweit verstanden zu haben:

1. sog. Elektrolysegeräte gehen davon aus das man Salz(NaCl) im Pool hat wobei durch Elektrolyse das NaCl in Natrium und Chlor gespalten wird

2. sog. Hydrolysegeräte sind ansich Elektrolysegeräte, benötigen jedoch weniger Salz da sie zusätzliche Desinfektionseigenschaften haben durch Spaltung von H2O

3. Eine Elektrolyse erzeugt durch 2 inerte Leiter im Wasser eine chemische Reaktion ab einer Zersetzungsspannung von 1,23V wobei sich H2O in 2H2 und O2 spaltet. An der Kathode bildet sich Wasserstoff und an der Anode Sauerstoff welches sich nach kurzer Zeit wieder zu H2O zusammenfindet. Hierbei besitzt das O2 die oxidierende Wirkung welche den Pool desinfiziert. O2 hat nebenbei eine stärkere Desinfektionswirkung als Chlor. Der Vorgang würde dem entsprechen was die Hydrolysegeräte als zusätzliche Desinfektion versprechen

4. Wenn man Salz im Wasser hat, dann wird bei der Elektrolyse anstatt Sauerstoff Chlor erzeugt

5. Beliebte Zellen wie die hier oft verwendete Zodiac LM2-40 erzeugt 40g Chlor/h bei 24V und 9A. In anderen Beiträgen liest man immer nur von Elektrolyse im Sinne der Umsetzung von NaCI in Chlor. Demnach würde das dem Verfahren der Elektrolysegeräte entsprechen.

6. Elektrolyse/Hydrolysezellen bestehen eigentlich nur aus Metallplatten (meist Titan) als Anode und Kathode in einem gewissen Abstand zueinander und einer bestimmten Fläche um die Desinfektionsleistung zu variieren. Auf diese Metallplatten wird dann ein bestimmter Strom bei einer bestimmten Spannung gegeben... wobei der Strom sich wohl durch die Widerstände bei einer eingesetzten Spannung ergibt.

7. Der Stromfluss muss von Zeit zu Zeit umgepolt werden um Verkrustungen zu vermeiden

Wobei ich mir schwer tue die einzelnen Informationsfetzen zusammenzusetzen und einen eigenen ersten Prototypen aufzubauen:

1. Was machen Hydrolysegeräte anders um zusätzlich H2O zu spalten? Machen das die Elektrolysegeräte nicht? Was ist da genau der Unterschied der Geräte?

2. Wieso braucht man überhaupt Salz wenn man doch H2O direkt spalten kann und O2 sogar noch bessere Desinfektionswirkung hat? Rein wegen der Leitfähigkeit? Jedoch kann man ja bei 1,23V + einer in der Praxis notwendigen Überspannung von weiteren x hundert Millivolt, angeblich schon eine Elektrolyse starten die H2O spaltet

3. Wieso arbeiten Zellen wie die Zodiac mit 24V und nicht wesentlich weniger? (Siehe Zersetzungsspannung von 1,23V). Liegt es daran das bei 1,23V (oder etwas mehr) zwar der Prozess starten würde, jedoch bei der Menge an Desinfektion ein derart hoher Strom notwendig wäre dass man lieber die Spannung erhöht und den Strom senkt um die gleiche Leistung zu bekommen? Bei der LM2-40 wären es ja über 200W .. das würde bei 1,23V + z.b. 0,77V Überstrom = 2V bedeuten dass man einen Strom von 100A hätte um auf die gleiche Leistung zu kommen.

4. Ist in den Zellen noch mehr Elektronik, oder ist da wirklich nur Plus und Minus mit den Platten verbunden? (Mal abgesehen vom Gaswächter)

5. Welche Rolle spielt der Plattenabstand? Da dieser so gut wie nie erwähnt wird, vermutlich eher keinen da sicher der Widerstand wohl nicht wesentlich ändert ob man nun 1cm zwischen Anode und Kathode hat oder 50cm!?

6. Wie wird üblicherweise die Leistung einer Zelle geregelt? In einem anderen Beitrag hier lässt sich erahnen dass dies einfach über die Zeit getan wird. Sprich die Einschaltdauer jedoch in der Dimension von Stunden. Wäre eine PWM in viel höherer Frequenz auch denkbar? Z.b. PWM auf einer Basisfrequenz von 10kHz oder höher? Oder ginge dies auf die Lebensdauer der Zelle? Ich überlege auch noch ob ich die Spannung elektronisch regulieren könnte. Dies wäre evtl eine sanftere Möglichkeit der Regulierung da bei einer PWM ja quasi ständig auf Vollast ein und ausgeschaltet wird. Gibt es Vor/Nachteile bei einer Spannungsregelung? Vermute die Zelle wäre damit auch glücklich da die Elektrolyse ja schon bei ein paar Volt starten und dann wahrscheinlich einigermaßen linear mit der Spannung steigen müsste!?

Also ganz naiv gedacht... was spricht dagegen wenn die Fragen oben klarer sind, anstatt einer fertigen Zelle für mehrere hundert Euro 2(oder mehr) Titanplatten für ein paar Euro zu kaufen, daran 24V zu klemmen, diese PWM- oder Spannung- gesteuert zu regeln und über eine MOSFET H-Brücke regelmäßig umzupolen? Zumindest mal für ein Experiment. Irgendwie klingt das zu einfach

Bin gespannt auf eure konstruktive Kritik.

Danke und Gruß

Tobi

Guten Abend zusammen,

also ich verstehe nun nicht ganz was ich falsch gemacht habe... Ich habe ja nicht behauptet das mein Wissen richtig ist oder meine Ansätze richtig sind... Im Gegenteil, darum habe ich hier geschrieben um ein paar Gedankenanstöße zu bekommen.

Eine konstruktive Kritik das das alles Schwachsinn aus bestimmten Gründen wäre ja auch ok

SAL9000, es wäre nett wenn du mir erklärst warum meine Ideen "..." sind. Das würde mir mehr helfen. Mag ja sein das du recht hast. Das würde mir dann einige Stunden experimentieren ersparen.

Naja vielleicht lässt sich der ein oder andere mit Erfahrung ja noch herab und steuert was bei.

Comix, danke für deinen Beitrag, wenn ich ohne Infos starten muss, dann wirklich so das ich einfach mal Platten kaufe und experimentiere. Das größte Problem wird sein das ich die Chemischen Reaktionen nicht messen kann und nur schwer herausfinden kann ob/wieviel Chlor und/oder O2 erzeugt wurde.

Dicht würde ich es sicherlich bekommen. Hab da schon ein paar Ideen. Den Anschluss an das Stromkabel salzwasserfest ist eher noch das Problem.

Naja soweit... Danke euch für eure Mühen!

ich hatte jetzt sicherlich nicht vor den Kindern zu sagen "oh schaut mal du blubbert es schön. Schnuppert mal alle kräftig dran"

Und das das explosiv ist, ist auch klar... aber wenn du die ersten Beiträge zur LM2-40 hier liest siehst du auch das nicht von Anfang an klar war wie man es realisiert das man sicherstellt das die Zelle immer Durchfluss hat während sie angeschaltet ist. Ist das ein Grund warum man nicht weiter lernen darf?

Hallo Alf,

danke dir. Ja den kenne ich. Das ist einer der Beiträge wo sich erahnen lässt dass man die Zelle nicht per PWM ansteuert, sondern Stundenweise mit voller Leistung.. also quasi eine PWM mit seeeehr niedriger Frequenz

Die restlichen Fragen konnte ich mir hier leider nicht ableiten

Also... die ganzen Beiträge haben mich motiviert nun eine Messreihe zu starten. Zwar leider mit weniger Ausgangsinformationen als erhofft, aber spannend bleibts trotzdem.

Titanplatten sind unterwegs um Phase 1 des Projektes zu starten.

Ziel ist erstmal die chemischen und elektrischen Zusammenhänge besser kennenzulernen um weitere Schritte planen zu können oder im Worst Case herauszufinden das das Projekt aus irgend einem Grund vielleicht sogar nicht funktionieren wird.

Versuchsaufbau:

• 2 Titanplatten
• Variable Abstandshalter
• Eine definierte Menge an Wasser
• Eine definierte Menge Salz
• Ein Labornetzteil mit dem man Spannung und Maximalstrom einstellen kann
• eine Eigenbau und Referenz PH Sonde und Redox Sonde
• eine Stoppuhr
• Ohmmeter zur Bestimmung des initialen Widerstands zw Anode und Kathode
• Thermometer

Versuchsparameter:

• Unterschiedliche Abstände der Platten
• Unterschiedlichem Eintauchen der Platten und damit Fläche zur Elektrolyse
• Unterschiedliche Spannungen
• Unterschiedliche Ströme
• Unterschiedliche Menge Salz

Ziele ist eine empirische Annäherung zur:

• Bestätigung der theoretischen Formeln zur Berechnung
  • des Leitwertes vs Ohmwert
  • Zersetzungsspannung & Überspannung
  • Abhängigkeiten Spannung / Strom / Plattenabstand
  • Minderung des Wasserstandes über eine gewisse Zeit
  • Dauer des Elektrolyseprozesses um eine gewisse Menge Wasserstoff zu erzeugen
  • der Menge an umgewandeltem Wasser in einer bestimmten Zeit
  • der Menge an erzeugtem Chlor anhand des Redoxwerts über eine bestimmte Zeit
  • der Anzahl an Elektrolysevorgängen in einer bestimmten Zeit

• Bestimmung des Einfluss des Plattenabstandes auf den Elektrolyseprozess
• Bestimmung des Wirkungsgrad der Elektrolyse bei kleiner werdenden Abständen aber gleich bleibendem Strom
• Bestimmung von Wirkungsgraden zw Theorie und Praxis
• Bestimmung des Einfluss von verschiedenen Salzkonzentrationen
• Bestimmung ob Plattenfläche einen linearen Einfluss auf die Elektrolyse hat
• Bestimmung der abgegebenen Energie in Wärme
• Approximierte Hochrechnung der Erkenntnisse auf einen Pool

Soweit der Plan.

Weitere Projektphasen über die nächsten Wochen/Monate sind abhängig von den Ergebnissen oben

Falls jemand ernsthaft an den Ergebnissen interessiert ist, lasst es mich wissen. Ich werde euch diese dann gerne zukommen lassen. Da ich keine weiteren Kommentare wie oben provozieren will ist mir dieser Weg lieber.

Gruß

Tobi