2.2 Thiết kế, chế tạo bình sinh khí hydroxyl
2.2.4 Chế tạo bình sinh khí hydroxy cung cấp cho động cơ
Hình 2.3 Sơ đồ bình sinh khí HHO
1- Bình ắc quy; 2- Dây dẫn điện; 3- Thiết bị điện phân; 4- Ống dẫn dung dịch điện phân; 5- Bình chứa dung dịch điện phân; 6- Ống dẫn khí HHO; 7- Đầu ra HHO; 8- Bình chứa HHO; 9- Ống dẫn khí HHO.
b) Ắc quy
Hình 2.4 Bình ắc quy
* Cấu tạo:
4
3
5
2 1
8 7
9
6
- Bình ắc quy axit gồm vỏ bình, bên trong có các ngăn riêng. Số ngăn tùy thuộc vào điện áp định mức bình:
Ắc quy 12V có 6 ngăn.
- Vỏ bình:
+ Chế tạo từ các loại nhựa ebonit, axphantopec.
+ Để tăng độ bền vững và khả năng chịu axit, người ta ép vào bên trong bình một lớp lót chịu axit dày 0,6 mm bằng poluclovinlim để làm tăng tuổi thọ vỏ bình.
+ Phía trong vỏ chia thành những vách ngăn riêng biệt, ở đáy mỗi ngăn có 4 sống đỡ khối bản cực tạo thành khoảng trống để tránh được hiện tượng chạm chập do sunfat lead tạp ra khi xả.
+ Các ngăn ắc quy được nối tiếp với nhau bằng cầu nối.
- 2 Điện cực +, - từ Cell đầu và Cell cuối battery.
- Dung dịch điện phân: H2SO4 + nước.
- Tấm lưới điện cực: Tạo độ bền cần thiết cho điện cực, mặt khác nó tập trung dòng điện làm giảm điện trở cho điện cực.
- Mỗi ngăn (Cell) gồm vài điện bản cực âm và dương, từ chì nguyên chất và oxit chì có độ xốp và độ bền cao để điện dung ắc quy lớn và tuổi thọ đảm bảo.
- Khối bản cực và xen kẽ cách điện với nhau qua qua tấm ngăn có độ xốp cao. Các bản cực cùng loại (+, -) được hàn vào vấu cực theo số lượng quy định và tạo thành khối bản cực.
Cấu tạo một cell của quy axit - lead acid battery
A lead-acid cell cấu tạo gồm: Điện cực (anode + cathode) và chất điện phân.
- Cực âm: anode (bản cực làm từ chì – lead - Pb).
- Cực dương: cathode (Bản cực làm từ oxit chì - lead dioxide- PbO2).
- Thông thường các tấm cực dương, âm của battery không bằng nhau.
- Tấm ngăn cách điện giữa 2 điện cực phải có độ thẩm thấu lớn. Một mặt phẳng hướng về phí cực âm, mặt còn lại có hình sóng hoặc gồ hướng về cực dương.
- Nước cất + H2SO4 được pha chế theo nồng độ quy định phụ thuộc vào điều kiện khí hậu mùa và vật liệu làm tấm ngăn. Nồng độ của ắc quy có thể từ 1,21g/cm3 đến 1,31g/ cm3.
* Nguyên lý:
- Phóng điện + Tại cực âm: Pb
Pb trong dd điện phân Pb2+ + 2e- (cọc âm có rất nhiều e) + Tại cực dương: PbO2
4
2 2
PbO +H O→Pb ++OH− (nhiễm điện dương)
+ Cực âm dư e, cực dương thiếu e. Nếu nối dây dẫn qua 2 cực qua 1 bóng đèn tạo dòng điện, bóng đèn phát sáng.
Khi đó: Battery phóng điện chì sunfat được hình thành ở hai điện cực tạo nước làm cho nồng độ dung dịch và sức điện động ắc quy giảm dần.
- Nạp điện
Có khí thoát ra từ hai điện cực.
Bản cực dương nối với nguồn điện có PbO2, bản cực còn lại có Pb, đồng thời gây hụt nước do thoát khí thì phải thêm nước cất.
c) Thiết bị diện phân
Hình 2.5 Thiết bị điện phân
3
4 4
1 6
8 7
3
1 8
2 4 5
6
1 – Mặt bích; 2 – Tấm điện cực trung gian; 3 – Tấm điện cực dương; 4 – Tấm điện cực âm; 5 – Đệm su; 6 – Vít cố định; 7 – Đầu vào dung dịch điện phân; 8 – Đầu
ra khí HHO.
Nhiệm vụ điện phân dung dịch ra khí HHO
* Cấu tạo: bình chứa dung dịch, ống dẫn dung dịch, van dẫn dung dịch vào, van dẫn khí ra, 9 tấm điện cực, 11 vòng xu đệm ngăn cách các tấm điện cực, 2 mặt bích bằng mê ca trong.
* Nguyên lý:
Dung dịch NaOH là chất điện phân tốt, do đó độ dẫn điện của nước tăng lên đáng kể. Dung dịch điện phân từ bình chứa dung dịch điện phân theo ống dẫn xuống thiết bị. Ở đây dung dịch qua các lỗ trên các tấm điện cực làm đầy thiết bị, có 9 tấm điện cực 2 tấm điện cực âm nằm ngoài cùng, 1 tấm điện cực dương nằm chính giữa, 6 tấm điện cực trung gian nằm giữa các tấm điện cực âm và tấm điện cực dương tạo nên 8 ngăn điện áp ở mỗi ngăn sẽ là 1,5V. Chất điện phân tách thành cation và anion; các anion lao về phía cực dương và vô hiệu hóa sự tích tụ H + tích điện dương ở đó; tương tự, các cation lao về phía cực âm và vô hiệu hóa sự tích tụ của OH tích điện âm - ở đó. Điều này cho phép dòng điện liên tục.
Phản ứng trên cathode: 2H O2 +2e− →H2+2OH−
Phản ứng trên anode: 2 2 1 2 2
OH−→H O+2O + e−
Kết hợp một nửa cặp phản ứng tạo ra sự phân hủy tổng thể của nước thành oxy và hydro:
Phản ứng tổng thể: 2H O2 + điện năng →2H2+O2 c) Bình an toàn.
Hình 2.6 Bình an toàn
Nhiệm vụ ngăn phản ứng hydro và oxy sau quá trình điện phân, nếu phản ứng sãy ra sẽ là một vụ nổ điều đó rất nguy hiểm.