Термогенератор углекислого газа

Возникла бредовая идея сделать генератор СО2, используя термическое разложение пищевой соды.
Реакция разложения пищевой соды (гидрокарбоната натрия):
2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O-125.6 кДж
В процессе реакции получается карбонат натрия, углекислый газ и вода.
Собрал тестовый термогенератор на сухой соде.
В стеклянную бутылку 0,5 литра засыпал 200 грамм пищевой соды, в качестве нагревателя внутрь соды поставил галогеновую лампочку на 12 вольт 35 Вт и подключил ее к блоку питания на 5 вольт. Ток через лампу получился 1,5 ампера, то есть лампочка работает как нагреватель мощностью 7,5 ватт.
Через несколько минут началось выделение газа. Посчитал количество и объем пузырьков: примерно 1 пуз/сек объемом 0,22 мл.
То есть за минуту выделяется 13 мл СО2 или 780 мл в час.

Реакция разложения обратима и в зависимости от давления идет в ту или другую сторону. При повышении давления СО2 в бутылке скорость прямой реакции замедляется и давление стабилизируется на каком-то определенном уровне, то есть система самостабилизируется.
Сама реакция требует очень немного тепла, в основном тепло нужно на разогрев и поддержание температуры. Можно сделать хорошую теплоизоляцию и тогда затраты электроэнергии будут совсем небольшие.
Получится ли из такого генератора удобная и стабильная установка покажет время и эксперименты, если кто-нибудь заинтересуется и доведет конструкцию до ума. Не уверен что я это сделаю, так что дарю идею энтузиасту.
Производительность реакции: из пачки соды 500 грамм получится 130 грамм или 66 литров СО2. Никаких левых газов кроме небольшого количество водяных паров в реакции не образуется.

Экперимент продолжался 5 часов, отобранный газ поместил в колокол в аквариуме, практически полностью газ растворился за 1 час, то есть выход реакции - чистый СО2 как и должно быть.

Slavkin

Интересное решение с нагревом. Не знал, что сода выделяет со2 при столь низкой темпиратуре.
Надо поставить эксперемент.Вместо лампочки применить кипятильник, запитать его от диммера.Регулируя мощность нагревателя, меняем производительность.

сообщение Дядька-рыбомор
А лампочку саму не видно - она в соду погружена? Если сода влажная будет (всеж-таки там вода в реакции образуется) - не замкнет?
ЗЫ. Из-под чего бутылка была? ?)

Наверное надо два клапана. Чтобы в обратном режиме поглощалось СО2 из воздуха. Тогда и на соде расходы будут минимальны

сообщение Sly
Чтобы в обратном режиме поглощалось СО2 из воздуха. Тогда и на соде расходы будут минимальны

А, там 12 В, не заметил сразу. Наверное, тогда относительно безопасно в плане влажности. Кстати, можно запитать нагреватель от одного таймера со светом и СО2 будет отключаться на ночь.
ЗЫ. Про бутылку я спросил в том смысле - после какого напитка умные мысли в голову приходят.

А какое максимальное давление может создаться в бутылке при 100С и и полностью закрытом клапане, когда разложение самоостановится?

Slavkin

сообщение Sly
А какое максимальное давление может создаться в бутылке при 100С и и полностью закрытом клапане, когда разложение самоостановится?

сообщение Slavkin
Термическое разложение соды начинается примерно при 50 градусах при атмосферном давлении, нам нужно будет еще +1 атм для нормальной работы например диффузора, так что температуру наверное придется повышать до 100-150 градусов. Это надо экспериментально проверять.

"С помощью термограмм было установлено, что разложение сухого NaHCО3 при суммарном давлении образующихся С02 и Н20, равном 98 кПа (1 кгс/см2), протекает при 120°С." (из интернета).
То есть разложение начинается при 50-60 градусах на воздухе, когда парциальное давление углекислого газа очень небольшое. В атмосфере чистого углекислого газа (с примесями образующегося водяного пара) давление уравновешивает атмосферное (1 кгс/см2) при температуре 120 градусов. Для получения избыточного давления (оно нам нужно например для продавливания диффузора) температуру придется поднимать выше 120.
К сожалению это не очень технологично.

Поэтому пробую другой вариант - термическое разложение гидрокарбоната из насыщенного водного раствора. Тогда температуры разложения будут ниже, чем при использовании сухой соды.
Экспериментальная установка:
В бутылочку 0,25 литра насыпал 100 грамм соды и залил водой, чтобы уровень воды в бутылке был на 1-2 см выше уровня соды.
Нагрев на водяной бане старым аквариумным нагревателем (без терморегулятора).
Температуру измеряю ртутным лабораторным термометром (до 110 С), давление манометром, расход счетчиком пузырьков, регулировку пневмодросселем.
Цифры получились такие: при температуре 90-95 С избыточное давление стабилизируется на уровне 0,5 атм, что вполне подходит для использования в качестве реактора рябиновой веточки. При понижении температуры давление снижается и соответственно уменьшается расход. Это можно использовать для регулировки расхода не пневмодросселем, а терморегулятором (диммером), через который подключать нагреватель.
Установка тестируется второй день, пока реакция идет стабильно.
Нагреватель планирую сделать по типу такой кружки-кипятильника, в который будет вставляться бутылка с содой:

Очень интересно! Мне кажется, я впервые вижу привлекательную альтернативу баллонной системы. Соду по идее можно регенерировать в отдельном сосуде, прокачивая через нее воздух при комнатной температуре. Получается такой способ концентрации CO2 из воздуха с некой затроатой энергии. Энергия помимо самой эндотермической реакции будет затрачиваться на механическую работу по прокачке реактора, ну и какое-то количество тепла из термоса будет уносить сам теплый газ. Интересно оценить стоимость энергозатрат в расчете на килограмм газа и сравнить со стоимостью заправки баллона. В любом случае данный метод может иметь преимущество как более безопасный (правда что безопаснее: баллон под давлением или лишний электронагревательный прибор в автоматическом режиме - вопрос дикуссионный), ну и более доступный: газ в баллоне всегда заканчивается неожиданно, и времени ехать заправлять часто нету. А здесь сода всегда под рукой.
Буду с интересом следить за результатами.

Константин Кучеренко

сообщение Slavkin
Увы, на альтернативу баллонной системе такой способ не потянет, ИМХО, в лучшем случае на альтернативу брагогенератору.

а кто плиту включает-выключает? если автоматика - то это рано или поздно кирдык

сообщение Sly
а кто плиту включает-выключает? если автоматика - то это рано или поздно кирдык

сообщение kichrot
Основная идея не использовать СО2 сразу после генерации, а аккумулировать под необходимым давлением для последующего использования.

сообщение Slavkin
Производительность реакции: из пачки соды 500 грамм получится 130 грамм или 66 литров СО2.

сообщение kichrot
... Например, загружаем в скороварку 5 кг. соды. В гидроаккумуляторе получаем в идеале 1,3 кг. (660 л.) чистого СО2. Доводим давление в гидроаккумуляторе до необходимого давления и используем, как в обычной баллонной системе.

Баллона с такой заправкой должно хватить на пару-тройку месяцев.

Себестоимость СО2 примерно без первоначальных вложений:

4р. - 0,5 кг. соды
4 * 10 = 40 р....

...Первая попавшаяся ссылка по устройству гидроаккумуляторов: ...

сообщение AlexAlex

Добавьте сюда установку по "сжиживанию" СО2, посмотрите какое получится "до необходимого давления", и задумайтесь, не порвет ли СО2 под таким давлением тот гидроаккумулятор как тузик грелку?

сообщение AlexAlex

...Первая попавшаяся ссылка по устройству гидроаккумуляторов: ...

Слишком сложно и громоздко. Теряется сама идея компактного малообслуживаемого устройства. В основе работы гидроаккумуляторов резиновая "груша", которая под воздействием СО2 и угольной кислоты (при реакции выделяется не только СО2, но и вода, т.е. в резервуаре будет конденсат+СО2 угольная кислота) очень быстро выйдет из строя. ИМХО Если нет возможности использовать баллонную систему, то уж лучше бражку или Аппарат Киппа в новом исполнении или эту систему "доводить до ума", но без скороварок и гидроаккумуляторов. Чисто ИМХО.

сообщение kichrot
... Берем рабочее давление 6 атмосфер при емкости гидроаккумулятора 50 литров ...Если задуматься, то можно заправлять штатный углекислотный баллон, ...

... Угольная кислота самая слабая из всех кислот. ...А вообще резина достаточно стойкий к кислотам материал...

сообщение kichrot
Берем рабочее давление 6 атмосфер при емкости гидроаккумулятора 50 литров и давлении воздуха 1 атмосфера. Доводим давление СО2 во время генерации до 6 атмосфер. Разница 5 атмосфер. Т.е. воздух сожмется в 5 раз. Объем СО2 будет 40 литров придавлении 6 атмосфер, т. е. 240 литров или 0,472 кг.

Если задуматься, то можно заправлять штатный углекислотный баллон, включив в промежуток между «скороваркой» и балоном вакуумный насос (можно изготовить из старого холодильного компрессора). При этом скорость реакции в «скороварке» должна повысится за счет создаваемого разрежения. Единственная проблема в данном случае - осушение СО2.

сообщение kichrot
Современные бытовые гидроаккумуляторы рассчитаны на рабочее давление 6 атмосфер и максимальное давление 10 атмосфер.

Гидроаккумулятор служит для протдержания постоянного довления в системе водоснабжения

сообщение kichrot
Берем рабочее давление 6 атмосфер при емкости гидроаккумулятора 50 литров и давлении воздуха 1 атмосфера.

сообщение kichrot
Доводим давление СО2 во время генерации до 6 атмосфер.

сообщение kichrot
Угольная кислота самая слабая из всех кислот.

Уважаемые эксплуатанты, которые закладывают в свои планы покупку соды килограммами, это может привлечь внимание органов, т.к. она используется при изготовлении моджахедской взрывчатки(как и марганцовка). Друг моего отца, не помню, зачем, но начал регулярно покупать в магазине соду, по несколько пачек - довольно скоро встретили у входа. И это в Белгороде, не в Москве.
Пришлось рассказывать, что зачем и почему. Проблема была исчерпана, но удовольствие ниже среднего.

Да и первоначальная идея, кажется, претендовала на эффективность только среди малых прямоточных систем, для замены всяческих фирменных таблеток и домашних мини-браг.

Enjoy