Пятница, 29.03.2024, 04:23
Мой персональный сайт Добрым людям smart & sober

Главная Регистрация Вход
Приветствую Вас, Гость · RSS
Калькулятор


Меню сайта
Календарь
«  Май 2012  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031


Форма входа


Архив записей
Мини-чат


Категории раздела


Наш опрос
В чем заключается ваш смысл жизни
Всего ответов: 154
 
Главная » 2012 » Май » 22 » Импульсный электролиз на Google Science Fair
19:10
Импульсный электролиз на Google Science Fair


Как и было обещано организаторами конкурса Google Science Fair, 21 мая объявлены региональные победители.

Планета поделена на три региона:
— Северная и Южная Америка;
— Европа, Ближний Восток и Африка;
— Азиатско-Тихоокеанский регион.
В каждом регионе представлены три возрастные группы:
— 13-14 лет;
— 15-16 лет;
— 17-18 лет.
В каждой группе выбрано по 10 проектов, итого получилось 90 научных трудов.

Через несколько недель организаторы выберут 15 финалистов, которые поедут на финальный розыгрыш в США, где и определятся победители.
Итоговые результаты и проекты победителей можно посмотреть на сайте:
www.google.com/intl/en/events/sciencefair/index.html английская версия.
www.google.com/intl/ru/events/sciencefair/index.html русская версия.
Количество всех участников мне неизвестно, а итоговую таблицу стран победителей я составил со страницы результатов конкурса Google Science Fair.

image

Пятерка лидирующих стран: США, Индия, Сингапур, Испания и Германия.
Интересно то, что можно с легкостью посмотреть проект, написанный на иностранном языке, благодаря встроенному переводчику. Основную идею проекта понять вполне возможно.
Из положительных сторон можно отметить то, что любой ребенок может без проблем принять участие в конкурсе. Необходима только интересная идея и красивый способ ее подачи.
Имеются различные ограничения, о которых необходимо внимательно читать в условиях конкурса. На память: не все страны могут принимать участие, запрещено использование музыки, не должно быть рекламы, и ряд других.

А теперь о грустном…
Россия в таблице отсутствует. Из бывшего СССР представлена только Украина с проектом изучения влияния выхлопных газов автомобилей на экологию крупного города – желаем им успеха!
На youtube видел несколько работ из России. Недостаток конкурса в том, что нет списка всех участников на отборочном этапе (или я не смог его найти).
К чему я это пишу? За конкурсом наблюдал со стороны участника, так как был привлечен в качестве оператора видеокамеры и изготовителя прибора для дочери, которая приняла участие в конкурсе и смогла поджечь воду, исследуя импульсный электролиз воды. К сожалению, не попала в число финалистов.
Наблюдал за ее работой, исследованиями, переживаниями. Работу приходилось делать помимо учебы, поэтому успеваемость в результате немного снизилась…

История с поджиганием воды, исследования, наблюдения, измерения и выводы находятся на сайте с описанием проекта. Пересказывать не буду, желающие могут прочесть, ссылка внизу статьи. Вопросы передам автору работы.
Не знаю, как с точки зрения науки, но для меня результаты опытов дочери показались интересными и поэтому поделюсь своей частью работы, описанием прибора «Импульсный электролизер».
Аппарат можно использовать в школе для безопасного изучения электрогидравлического эффекта, который открыл наш соотечественник Лев Юткин. Его еще называют «Русский Тесла».
И это все о нем:
книги;
биография;
фильм.

У Юткина все круто: молнии, десятки киловольт и миллионы рублей экономии.
У нас все проще:
маленькая ручная плазма,
image

огонь из воды


и Галактика в воде.


Итак.
По заданию подрастающего поколения пришлось в срочном порядке делать аналог сварочного аппарата, на котором впервые было замечено появление огня при касании воды электродом.
В первую очередь стояла проблема безопасности, поэтому решено сделать его с батарейным питанием. Можно использовать трансформатор и бытовую электрическую сеть, но практика подтвердила преимущества автономной работы.
В качестве преобразователя напряжения были использованы детали от моей первой фотовспышки Электроника ФЭ-26 «Данко». Заменил только высоковольтный диод и установил ограничение выходного напряжения, чтобы не щипало сильно.
Генератор импульсов можно было сделать на 555-м таймере, но значительный ток потребления, большое количество обвязки и отсутствие времени на поиски склонили в сторону микроконтроллера. Простенькая программа позволяет легко добиться необходимых параметров импульсов.
Полевой транзистор использовал из закромов. Для качественного управления ключевым транзистором установлена микросхема драйвера.
Как оказалось впоследствии, именно высокая скорость работы ключа способствовала проявлению в опыте электрогидравлического эффекта. В дальнейшем надо дополнительно поработать над динамикой работы ключа.
Много времени ушло на придумывание способа закрепления центрального электрода. Помогла тонкая трубочка, изготовленная из медной фольги. В нее вставляется электрод и фиксируется зубочисткой. Другой электрод для защиты от удара током и короткого замыкания закрыт пластмассовой трубкой с отверстиями.
Верхняя часть корпуса: пшикалка для очистки монитора.
Нижняя часть: баночка для витаминов с символической надписью на дне – Прометей.
Выключатель смонтирован в нижней части корпуса. Элементом питания является трех-вольтовая батарейка 123А.
image

Дальше уже работа дочки – добывать огонь из воды, замерять, исследовать, делать выводы.
Насколько правильно я понял из опытов, у этого способа получения огня есть большой потенциал – уменьшать диаметр электрода и увеличивать напряжение в импульсе. Предел, при котором начинается разрушение электрода, в целях безопасности не исследовался, а увеличение выработки водорода просматривается явно.

Печатная плата не изготавливалась, был выполнен навесной монтаж и детали залиты герметиком. Все видно в начале первого фильма.
Если смотреть фильм на ютубе, то в подробном описании имеется временная шкала, которая позволяет быстро и точно попасть на любой этап опыта.

Мое.
Электрическая схема в формате pdf.
Программа работы формирователя импульсов на языке PBP.

Дочкино.
Сайт с описанием работы.

Фильм 1 «Импульсный электролиз поверхностного слоя воды».


Фильм 2 «Электрогидравлический эффект в морской воде».


Готовьтесь на следующий год!
Всем удачи, и пусть победит сильнейший!
Вопрос интересный, но как все это сравнить?
Дейтерий насколько я помню из физики содержится в обыкновенной воде в небольших количествах. Может он и работает?
В чистом виде нет, но было бы очень интересно попробовать.
В одном из разделов (не помню где) дочка писала про разные варианты повышения КПД. Вполне возможно, что в них и есть рациональное зерно. Тема очень интересная.
+1
  aldefalco #
Да уж, тема действительно интересная. У меня дипломная была по УЗ кавитации. Эх, давно это было. :)
Но использовать разряд в качестве источника — это круто! У плазмы фронты очень крутые получаются, в отличии от пьезоэлемента и ударная сила больше. Эх жаль, что этот метод мне в свое время не попался под руку.
А с дейтерием было бы действительно интересно поэкспериментировать, его достаточно и в малых объемах для подтверждения Д-Д реакции. Наморозить и накипятить и повысить процентное содержание электролизом вполне можно и в домашних условиях. Думаю, что факт реакции можно зафиксировать дозиметром, т.е. должно наблюдаться незначительное увеличение фона связанного с побочным потоком нейтронов. Единственное — нужно подобрать электролит-катализатор для дейтерия.(в этом я думаю вся «соль»).
Конечно, это эксперимент не совсем детский — на вырост, так сказать. :)
0
  Kidar #
Очень все интересно, но действительно — не для ребенка.
Мне кажется, эту идею с легкостью может проверить хорошая лаборатория. В домашних условиях что-то не тянет испытывать.
Вся логика работы прекрасно понятна из фильмов, генератор импульсов тоже расписан.
Собрать эту готовую конструкцию — дело пары вечеров.
Я бы сам смог попробовать просто запитать генератор импульсов от бытовой сети: мостик и на вход прибора. При этом и напряжение хорошо поднимется. Опасно правда, без гальванической развязки…
Если применить повышающий трансформатор, то можно поднять напряжение до 1000В.
Ключи сейчас существуют, если память не изменяет до 1200В, схема управления простая, так что огромный простор для улучшения результатов.
У дочери размеры пламени очень хорошо увеличивался в диапазоне напряжений от 120 до 145В.
Если загнать туда 1000В, то будет что-то фантастическое!
+1
  aldefalco #
Да, погуглил немного, пишут что в экспериментах электрогидроударного эффекта получают КПД > 100%. Если отбросить неофициальные теории и спекуляции, то получается только одно: реакция Д-Д, даже при незначительном уровне дейтерия в обычной воде.
А на счет раскачки действительно круто — гораздо проще можно добиться больших значений по сравнению с фотонно-лазерными методами. 1000 В — это хорошо, но если прикурить сюда качер Теслы и вторичный разрядник использовать в качестве электрогидроударного (и кстати, это одна из проблем съема энергии в качере) то получится очень ядренно, в прямом и переносном смысле. :)
Еще можно попробовать использовать несколько разрядников, по окружности ( в идеале, по сфере). Тогда в центре давление будет очень высокое, что является необходимым условием для ДД реакции.
0
Kidar #
Насчет КПД ничего сказать не могу. Дочка считала в работе что-то по выходу водорода при импульсном электролизе, получилась определенное значение. Но при этом не учитывается механическая работа, звуковые эффекты и еще что-то.
Оценить затраченную электрическую энергию легко (шаг 6 проекта), как узнать полученную, вот в чем вопрос!
С раскачками и качерами наверное очень интересно, но к своему стыду, так и не усвоил, что такое качер.
Слышал, что люди занимаются этой проблемой, но глубоко в эту тему не погружался.
Насчет нескольких разрядников, по окружности или как-то еще, это элементарно сделать, в описании проекта упоминается про возможность использования многоигольчатого разрядника.
Вот тут, пункт 16.
0
  Kidar #
Представил себе картинку: множество электродов (закрытых, как во втором фильме) вокруг центра.
Действительно, при одновременной подаче импульса на все электроды (а это сделать легко), в центре должна возникнуть зона высокого давления.
Причем каждый электрод может управляться от своего формирователя импульса.
Движение жидкости при разряде довольно направленное, что демонстрирует фрагмент с вращением шестеренки во втором фильме.
Так что осталось проверить идею на практике.
+1
  G3kas #
музыкальный инструмент
0
  Kidar #
Да уж, звучит громко!
А заметили, что во втором фильме высота тона зависит от глубины погружения?
Этот эффект можно по разному использовать.
0
  sankir #
Ждем Имперский марш на электролизере?
0
Kidar #
Вполне возможно такое сделать.
Установить несколько электродов (изолированных, как во втором фильме) на разной глубине (своеобразные ноты) и включать их в соответствии с проигрываемой мелодией.
А в такт еще и на поверхности искрить для усиления эффекта.
Хотя и с глубинными вспышками тоже красиво получится, особенно в темноте.
Своеобразный музыкальный огонь.
0
  G3kas #
именно на этом моменте больше всего и заслушался
0
  Kidar #
Был Терменвокс, появился Юткинвокс.

Представляю объявление по радио: «Хор им. Пятницкого, в сопровождении Юткинвокса исполняет Имперский марш из кинофильма „Звездный войны".
+1
  roller #
Если увеличить частоту импульсов? До какого предела ее можно поднять?
0
  Kidar #
В работе описано про частоту импульсов.
Теоретически, увеличить частоту нет проблем.
Ограничением, как мне кажется будет сгорание тонкого электрода при большой частоте, как в классическом электролизе.
Если это касается поверхности, то при каждом импульсе образуется ямка на поверхности, которая затем превращается в водяную горку. Самый красивый эффект происходит при касании только поверхности. Если поверхность «пляшет», то получаются либо провалы в последовательности, либо захлебывания.
Задача — сделать так, чтобы импульс всегда приходился только на поверхность жидкости. Это можно добиться или при достаточно небольшой частоте импульсов (успокоение воды) или автоматизацией всего процесса, что достаточно сложно.
В первом фильме есть такой фрагмент:
00:39 Катод погружен в воду. Высота пламени уменьшается. Образование большого количества пузырьков и брызг. Аналогично тому, что водяная горка «наезжает» на электрод.
00:45 Катод на поверхности. Оптимальное горение.
0
  dimsmol #
В работе делается упор на использование воды как топлива.
Но энергии от соединения водорода и кислорода обратно в воду при сгорании мы получим не больше, чем потратим на гидролиз, пусть даже суперэффективный.
Разве нет?
0
  Kidar #
Главной задачей проекта было решение вопроса: «А можно ли поджечь море?»
Эксперимент подтвердил эту возможность, фильм продемонстрировал горение воды.

Все остальные вопросы возникли уже в процессе работы. В том числе и электрогидравлический эффект.
Чтобы ответить на все вопросы нужны очень глубокие знания в физике, химии, электронике.
Но их как всегда не хватает.

Опыты показали лишь направления, в которых надо продолжить исследования.

Есть очень интересная статья «Мистически уникальный Starlite: секрет, унесённый в могилу?»
В ней рассказывается о парикмахере, который изобрел термостойкую пасту, свойства которой не могут повторить до сих пор. Почитайте, очень интересно.

В нашем случае так же.
Трудно требовать от ребенка изобретения процессов с КПД более 100% и и. д.
Мне кажется, вполне заслуживает похвал то, что удалось просто зажечь воду!
Причем опыт, в отличии от множества других, повторяем со 100% результатом.
0
  dimsmol #
Да это все ок.
Просто есть подозрение, что из-за этого работа могла быть списана жюри в категорию «очередной вечный двигатель» после беглого взгляда.
0
Kidar #
Да нет, там красной линией через все проходит мысль, что морскую воду можно заставить гореть.

Вот скопировал:

Проблема.
Недавно прочитала стихотворение Корнея Чуковского «Путаница» [1], где он пишет, что лисички подожгли Синее море при помощи спичек.
Возник вопрос: «А можно ли поджечь море?»

Заключение.
Гипотеза полностью подтверждена экспериментально, морская вода горит!
0
  dimsmol #
Да, но, самый увесистый абзац раздела «Проблема» звучит так:

«Ученые пытаются использовать энергию извлеченного из воды водорода.
Но проблема в том, что кроме получения, водород необходимо хранить, перевозить, распределять.
Если научиться использовать энергию водорода сразу при его получении без промежуточных шагов, то эффективность всей цепочки возрастет. При этом процесс станет безопасным.
Если также повысить эффективность извлечения водорода из воды, то в некоторых случаях станет выгоднее использовать энергию сгорания водорода на месте, чем применять другие источники энергии.»

А гипотеза и вовсе сформулирована так:

«Гипотеза состоит в том, что морскую воду можно заставить гореть и, следовательно, использовать в качестве топлива.»

Я сначала глазам не поверил. Пришлось внимательно все прочитать, чтобы убедиться, что автор действительно предполагает получить сжиганием водорода полученного гидролизом больше энергии, чем потрачено на гидролиз.

Полагаю, впечатление жюри было похожим.
0
  dimsmol #
PS Я ничего не имею против работы, но такие рассуждения действительно могли испортить всю малину (

PPS Кстати, стоит рассказать девочке про закон сохранения энергии
0
  Kidar #
Вечером спрошу у нее, что она имела в виду.
0
  Kidar #
Спросил.
Что касается топлива. Если что-то горит, то это совсем не означает, что производится энергии больше, чем затрачено.
Пример, на поджигание бумаги тратится энергии меньше, чем она выделяет при сгорании, но для корректности расчетов необходимо использовать не только энергию поджига, но и всю энергию, потраченную на получение этой бумаги.
Аналогично и для воды с электролизом.
Никакого намека на нарушение закона сохранения энергии не было.

Рамиля пыталась своей фразой донести следующую мысль.
Допустим, стоит задача использовать энергию сгорания водорода на неком объекте в городе Z.
Ближайший завод по производству водорода расположен в городе N.
Рассмотрим, из чего складываются суммарные затраты энергии до момента, когда водород сгорит в точке назначения.
Eсумма = Епроизводства + Е хранения + Е распределения + Едоставки.
Импульсный электролиз, согласно расчетам работает эффективнее, чем классический.
Допустим, что затраты энергии для получения одинакового количества водорода, доставленного в классическом варианте при использовании импульсного электролиза составят Еимпульс.
Смысл фразы был в том, что вполне возможна ситуация, что Еимпульс будет меньше Eсумма.
Речь идет только об уменьшении потерь энергии при использовании энергии водорода в случае перехода на импульсный электролиз. То есть возможно будет выгоднее производить водород на месте. Но опять же, это гипотеза, которая требует проверки и расчетов.
Нигде не было сказано, что полученная энергия превышает затраченную, то есть закон сохранения энергии не нарушается.
Кроме того, сжигание водорода на месте безопаснее, чем классическая система доставки.
Простая аналогия – это система освещения.
Если классическую систему производства и распределения водорода можно сравнить с лампой накаливания, то в случае с импульсным электролизом речь идет уже о светодиодном освещении.
Примерно так.
0
  DimaV83 #
Пример, на поджигание бумаги тратится энергии меньше, чем она выделяет при сгорании, но для корректности расчетов необходимо использовать не только энергию поджига, но и всю энергию, потраченную на получение этой бумаги. "
Чего-чего? :)

Немного перегнули. (я так понимаю, что имели в виду просто энергию бумаги как топлива)

В самом опыте мне сильно режет глаз фраза «горит вода». Горит ведь водород, а не вода. Т.е. таким способом поджечь воду нельзя. Можно получить водород и поджечь его. Иначе выйдет как с заголовками жёлтой прессы :)
Просмотров: 841 | Добавил: Breger | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2024