[electrolyseur] mon 6 stacks full DIY

[MonsieurB]

Bonsoir à toutes, bonsoir à tous

Je vous présente mon premier électrolyseur en cours de conception/fabrication.



Il s'agit d'un 6 stacks de configuration "+ N N N N N -" . Les plaques sont en inox de récupération, il y a du 1.5mm d'épaisseur et du 0.8 mm d'épaisseur.  Les joint sont des joint pour pot de confiture  de 110mm de diamètre externe et 80mm de diamètre interne.  Il y a 4mm d'épaisseur de joint. L'électrolyte utilisé est de la soude à 3% m/m.



Les plaques ressembles à cela:

Comme je n'arrivais pas à remplir l'électrolyseur j'ai augmenter le diamètre des trous à 10mm (initialement 4mm sur la photo)






En ce qui concerne l'électrolyte:


La conductance et l'inverse de la resistance. Elle s'exprime en Siemens et vaut (1/R) .


La  loi de Kohlrausch va nous aider. Cette loi exprime al conductivité d'une espèce ionique. Et  elle dit:



Et comme j'utilise de la soude Na+  et OH-


J'ai 19.86 UI pour OH- et 5.01UI pour Na+

Ma solution est une solution à 3% m/m (masse sur masse).  J'ai donc 30g de NaOH dans 1000g de solution.  La masse molaire de la soude est à peu près 40g/mol, j'ai donc une solution de soude à:
C= 0.75mol/L

Ma conductivité (le sigma de l'équation du haut) est donc:
sigma= 19.86*0.75 + 5.01*0.75 =18.65 siemens par mètre

Mes plaques conductrices sont "circulaires". Le diamètre est de 80mm.   La surface S est à exprimé en mètre carré.  
S=Pie*R carré= 3.14*0.04 carré= 0.0050265 mètre carré

Et la longueur entre deux plaques est à peu près 4mm soit en mètre 0.004m
Ce qui me fait une conductance G en Siemens entre deux plaques de:
G=(18.65*0.0050265)/0.004
G=23.4 siemens








Conductance entre deux plaques et courant maximal:

on a calculé G=23.4 siemens.  Cela équivaut à g=1/R soit on peut écrire R=1/G
Resistance entre deux plaques= 0.04 Ohm Ce qui est très faible, le courant devrait bien circuler!!

Selon la loi d'Ohm, on peut calculer le courant circulant. tout à l'heure j'avais fait des essais avec une tension de 12V entre 7 plaques, soit cela revient à une tension de 2V entre deux plaques.  
Avec U=R*I   et donc I= U/R  j'obtiens

Courant circulant maximum:
I= 2V/0.085
I= 47.6A  !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!






Conclusion à propos d'un électrolyte à 3% m/m
Mon électrolyte semble fortement conducteur. De plus d'après ce diagramme la zone d'optimum se situe entre 10 et 15% m/m .

 Là je suis à 3%, soit à peu près trois fois moins que l'optimum. Je trouve cela pas trop mal. La soude est une solution corrosive et attaque très fortement les yeux. 3% c'est déjà pas mal du tout!! De plus c'est capable de faire circuler 40A. Je compte tourner à 8 ou 10A.  Cette solution me convient.





Premiers essais:


J'ai un petit courant.........





Bon OK 140mA c'est pas vraiment un courant standard, mais je n'en suis qu'au stade de maquette!! je rempli l'électrolyseur par le haut par un tout petit trou, je souvent obligé de remplir de temps en temps tellement c'est mal rempli!  

  Il y a du progrès à faire quoi!!!

[mbhho]

Salut B,

Bienvenue, le forum a besoin d'un peu d'activité.

... courageux de faire DIY ... me permets tu quelques commentaires ?

Je vois que tu as de la bonne littérature, (mais la prochaine fois donne le lien de wiki) ou synthétise tes calculs (moi je n'y suis pas réfractaire ... quoique ... mdrr)

Il est tard alors je te fais 3 commentaires, pour relancer le débat :

* joint trop épais ... ta formule parle d'elle même. 2 mm c'est bien, mais 3 serait optimal. Vrai qu'avec des plaques de 0.8mm attention aux courts jus

* je comprends les joint ronds, mais dommage de perdre toute cette surface.

* et surtout, si je comprends bien tes plaques sont horizontales .. c'est ça !!!

On en reparle, c'est donc du "+ N N N N N -"  en 6 stacks ... gros loup vu le courant .. Confirme si les plaques sont horizontales ..

A+ MBHHO

[Lancêtre]

Bonjour M. B
Je vois que tu ne recules pas à manier les formules et les graphiques, avec MBHHO cela promet de l'animation sur ce forum!
Perso, je ferais deux remarques:
- si je distingue bien sur tes clichés, tu mets deux joints entre tes plaques, un seul suffit largement ; j'utilise les mêmes et pour gagner en surface je les ai retaillés côté intérieur en supprimant la moitié de la largeur, il reste bien assez de caoutchouc pour avoir une bonne étanchéité...
- sur le cliché montrant une plaque, on ne voit qu'un seul trou... et de plus tu as l'air effectivement de faire marcher ton générateur avec les plaques horizontales...
Épluche un peu tout ce qui c'est dit sur ce forum, tu verras que tu as sauté des chapitres, mais courage, tu as déjà franchi un grand pas!

[MonsieurB]

mbhho wrote

 me permets tu quelques commentaires ?

Je vous en prie, je suis un curieux, mais j'ai tant à apprendre sur cette technologie

mbhho wrote

 Confirme si les plaques sont horizontales ..

oui elles le sont. je me suis dis que les gaz sortiront bien et que le liquide y rentrera bien aussi. ....  Mais mes premiers essais semblent indiquer un problème de remplissage en électrolyte et le gaz ne sort pas de façon continuel. Il faut peut être que je fasse d'autres petits trous sur les plaques.

[MonsieurB]

Lancêtre wrote

si je distingue bien sur tes clichés, tu mets deux joints entre tes plaques, un seul suffit largement ; j'utilise les mêmes et pour gagner en surface je les ai retaillés côté intérieur en supprimant la moitié de la largeur, il reste bien assez de caoutchouc pour avoir une bonne étanchéité...

Hum OK ....je me suis dis, un joint c'est fin. avec les tensions superficielles le liquide ne pénétrera pas facilement. OK pour un seul joint dans ce cas

Mais quelle est l’influence de l'épaisseur du joint?  En premier abord, je vois la "résistance équivalente ohmique" entre plaque qui va monter. Mais peut être que je vais perdre en rendement en chauffant tout ce volume.


Merci pour le tips du joint découpé!

Lancêtre wrote

sur le cliché montrant une plaque, on ne voit qu'un seul trou... et de plus tu as l'air effectivement de faire marcher ton générateur avec les plaques horizontales...

Oui les plaques sont à l'horizontal, avec un seul trou.  Mais ca se rempli mal. Quand bien même je dispose d'un trou de 10mm.  J'ai aussi un soucis de connectique. Je n'arrive pas à trouver une connectique sympa pour disposer sur le carter supérieur. Une connectique qui me permettrait de branchait une durite d'acheminement de liquide.






Quelles sont mes erreurs majeurs de conception?

[mbhho]

Salut à tous, salut B,

Alors erreurs de conception ? oui, et si je vois bien .. assez nombreuses.

Un conseil ? patrouille le forum (mes posts et ceux des collègues) il y a de TRES nombreux trucs intéressants. Moi c'est conception et essais, tu trouveras donc pas mal de choses. Utilise la "recherche"

Sinon on peut déjà lister :
• Donne une photo de ton installation complète, le pot, grosseur, ses entrées et sorties, le séparateur de gaz en sortie,, son installation par rapport au géné, les tubes diamètre, longueur, position, l’alimentation (tu dis 12V) batterie ?? ..
• Le géné les plaques … bon on va dire que ça peut pas marcher comme ça !! Voir mon image.
• Alors comment ça fonctionne un géné ?? toute proportions gardées, comme une cafetière électrique, donc  pompe à bulles (de HHO) : le liquide arrive par EN BAS !! (toi on sait pas), remonte dans les plaques, noie 100% de l’espace, puis en l’absence de courant remonte dans le tube de sortie (tube en U) Là comme ça on sait que tout est alimenté.
• On met le courant, les bulles de HHO remontent entre les plaques, passe dans le tube de sortie et remontent vers le pot. La branche gaz est plus légère à cause des bulles que la branche alimentation : conclusion ça pousse en bas, pour remplacer ce qui est parti en gaz. Même mieux, selon les dimensions etc .. c’est complexe, on peut avoir un vrai gros débit avec du liquide qui remonte avec le gaz
• D’où le séparateur. Arriver en haut, tube vers le bas, départ liquide en bas, et départ gaz en haut aussi. Ne pas faire arriver le gaz dans le liquide mais au-dessus.
• Les trous des plaques : au moins 8 mm, alternés (fuites de courant) et en bas et en haut
• Les joints : entre 2 et 3 mm, la capillarité est un problème pour qq dixièmes de mm, pas là.
• Qu’est ce qui se passe entre les plaques ? Des bulles sont formées sur toute la hauteur, mais en haut, il y a plus de bulles qu’en bas .. donc en haut ça conduit moins bien !!! . Comment régler ce problème ? avec une circulation rapide pour que la proportion de liquide soit élevée, donc des tuyaux gros, courts, et une hauteur suffisante entre le pot et le bas du géné
• Tuyaux en silicone TRES flexibles, c’est mieux. Diamètre intérieur 8mm mini.
• Et l’alim ? 2V par cell, c’est pas suffisant, il faut au moins 2.3 à 2.5V .. ceci dit le courant monte très fort avec la tension (voir mes posts). ça veut dire pour toi, enlever au moins une plaque par stack à 12V, ou alors passer à 13.5V

Ça fait déjà qq points … on en reparle.

A+ MBHHO

Un schéma possible pour une dry-cell :


Courant (densité de courant) versus tension

[MonsieurB]

Houllala J'ai déjà fait un max de bêtises!!!!!


Voilà l’installation complète...si si complète. Je suis tranquille dans mon atelier en train de mettre au point tout cela.

L’installation est composé d'un électrolyseur, d'un générateur de tension stabilisé 12V 5A qui est caché sous le tissus jaune, un ampèremètre et d'un réservoir unique composé d'une seringue de 50mL de cathéters. Le seringue est fixé au colson sur la perceuse à colonne.





Mes plaques ben......elles ne sont pas vraiment aux "normes".  Elles sont composé d'inox 1.5mm, certaines 0.8mm d'épaisseur qualité industriel (surement en provenance de l'usine agroalimentaire du coin). Le trou sur la photo est du 4mm, mais maintenant c'est du 10mm.

Donc je suis bon pour percer de nouveaux pour obtenir un équivalent de trou oblong.  4 trous de 4mm de diamètres suffiront?





Mon système est alimenté uniquement par le haut. Et........bêtise encore!!!   Je me suis dis que cela irait...ben l'expérience me prouve que non!  Et votre expérience me prouve...que non aussi!  donc à remédier.





Le séparateur...inexistant pour l'instant.  forcément avec une alimentation unique.....Cela ne m'était pas semblé utile. Je sais....bêtise!





Les trous des plaques 10mm




Les joints: 4mm chez moi. Mais je peut réduire à 3mm en serrant ou 2mm en en enlevant un



tuyaux: cathéter du genre feuille anglaise medical/laboratoire  diamètre 4mm interne.




L'alim: générateur de tension stabilisée sensé me donner 12V, mais plutôt 11.7V mesuré sur le dispositif. Cette alim sera remplacé par le système électrique du véhicule, ou une batterie pour les essais, ou un géné 13.1V de laboratoire.






aujourd'hui nouveau "record"  700mA (600 sur la photo mais 700mA)


Ca marche mieux quand je penche mon dispositif





J'ai aussi un problème technique.  Je n'arrive pas à adapté quelques choses pour mes durites/cathéter.

Voilà à quoi cela ressemble sur mon carter supérieur

J'ai collé un truc, mais évidemment ca ne tient pas. D eplus c'est du petit diamètre 6mm.  Il me faut 10 ou 13mm


  Et le carter supérieur et inférieur sont composés de 2 plaques d'inox de 10mm d'épaisseur....pas facile à travailler!




Avez vous une idée pour que je puisse raccorder un gros tuyau sur ce genre de plaque?  





Je démonte tout. Je corrige et je reviens!!!!
Je vous remercie d'avoir pris le temps!

[Lancêtre]

Une chose me tracasse : tu utilises comme flasques deux plaques de 10 mm, pourquoi si lourd, si épais ? Et si ces plaques sont en contact avec l'électrolyte, elles sont donc au même potentiel, étant reliées électriquement par les tiges filetées... j'ai du mal à imaginer le schéma électrique de ton montage.
Quant à trouver un raccord de sortie (il en faut deux, un pour la sortie du gaz + liquide et un autre pour le retour du liquide) qui puisse s'adapter sur la plaque épaisse et ne réduise pas trop la section de passage, il faudra des trucs assez minces... si tu peux souder sur ce métal, ou bien avec écrou et contre-écrou, ou mieux si tu peux tarauder la plaque... Bref, tu n'as pas choisi la facilité !

[mbhho]

Ah Maurice .. regarde ...

avec 6 stacks, même sans les joints jaunes isolants, ça marche encore, car les extrémités sont ++
Avec 5 stacks ... faut que les joints jaunes soit non seulement étanches mais isolants.

Lourd et épais, parce que son inox est gratuit .. mdrr. Et aussi pour que ça plie pas en serrant. Sinon Mr B, faut faire ça propre , un raccord de 8 mm intérieur, fileter l'inox, et un joint torique (si possible). Eviter le téflon ... mais bon ça marche aussi .. et ça fuit aussi.

A+ MBHHO

[MonsieurB]

La vache vous êtes réactifs les loulous......même pas eu le temps d'expliquer!!!!    




Retour sur mes expériences:
J'ai sorti mon vieux générateur 13.1V 12A. Celui ci a fonctionné qu'une heure avant de "brûler" (ca sentais le transfo dont la résine à cédée) . Cependant il m'a permit de délivré un petit 12V...et d'obtenir 1.5A    oui oui ......  1500mA   Trop content le MisterB!

Bon évidemment après j'ai tout démonté. Avec toutes les fautes de conception ....


Les plaques reliées à l'alimentation


Les plaques dites "neutres"


Un petit sceau de joints


le socle "inferieur" pas encore percé .....


le socle "superieur" en cours d'usinage façon cosaque

Je vais t'y mettre un raccord bien large. Là je perce à 10mm. Mais c'est long!

[MonsieurB]

Pour le trou de remplissage de l'électrolyte. Il est préférable qu'il soit au milieu de la plaque, ou dans un coin, ou en bas?

L’électrolyseur doit être disposé horizontalement ou verticalement?

[mbhho]

pourtant il est clair mon dessin ..

trous en bas, alternés, et en haut oblong ou alternés aussi. Tu le vois vertical mon dessin ?? les plaques verticales off course, les bulles montent ... mdrr

A+ MBHHO

[Lancêtre]

L'est têtu, le loulou !!

[MonsieurB]

Arrrf c'est vrai que je suis têtu......  Et un peu "lent à la détente" !!

Je corrige tout cela et je mets à jours dès que possible!

[MonsieurB]

voici la dernière mise à jour

Plaques en cours de préparation selon ce modèle


Et j'ai même réussi à usiner le carter supérieur.  La connectique est traversante et scellé au mastic (genre répare tout)


Ca c'est le derrière de la plaque


Reste plus qu'à usiner l'autre grosse plaque de 10mm....et ca va buller!!!!

[mbhho]

Dommage ces joints ronds tu n'utilise que 35% de la surface de la plaque...

... en fait tu refaits toutes les plaques car elles sont percées au milieu ?  ... et les trous d'échappement pas assez gros ... c'est ça ?

Les plaques d'extrémités .. pour l'arrivée liquide même au milieu disons ça va .. pour le gaz la sortie serait mieux en haut ... Sur une 6 stacks aussi épaisse, il faut des bonnes sections en sortie, comme sur les plaques. (tu as percé à combien tes trous de gaz ?)

C'est un peu mieux ... faudra aussi dépolir les plaques, et les dégraisser soigneux ..

A+ MBHHO

[Lancêtre]

Et sais-tu que tu peux percer toutes tes plaques d'un coup, d'un seul, en les serrant soigneusement et en perçant lentement, vers 5 ou 600 Tr/mn, avec du white spirit ou du pétrole comme huile de coupe ; il ne faut pas hésiter à appuyer fort. Perso je mets en plus, en dessous de ma pile de plaques, un morceau de tôle ordinaire, c'est lui qui sert de "martyr" qui sera plein de débouchures toujours ennuyeuses à ébarber...

[MonsieurB]

mbhho wrote

... en fait tu refaits toutes les plaques car elles sont percées au milieu ?  ... et les trous d'échappement pas assez gros ... c'est ça ?

oui c'est cela!  

mbhho wrote

tu as percé à combien tes trous de gaz ?

c'est du 4.5mm. Il y a 5 trous. suffisant ou je perce 7 ou 8 trous?  Je préfère percer en 4.5mm car c'est un des rares forets qui me reste. J'ai éclaté 3 ou 4 foret de 6mm!!!

mbhho wrote

Dommage ces joints ronds tu n'utilise que 35% de la surface de la plaque...

Oui mais c'est tout de même un 6 stacks. En simulation (et sans les trous) je tombe à 50cm carré de surface par plaque. et 1.1L pour 18A  564mL pour 9A.  Mais ca c'est un calcul, et c'est sans les trous!

mbhho wrote

C'est un peu mieux ... faudra aussi dépolir les plaques, et les dégraisser soigneux ..

Le dégraissage..à l'alcool? acétone? essence?   le dépolissage à la brosse métallique?

[MonsieurB]

Lancêtre wrote

Et sais-tu que tu peux percer toutes tes plaques d'un coup, d'un seul, en les serrant soigneusement et en perçant lentement, vers 5 ou 600 Tr/mn, avec du white spirit ou du pétrole comme huile de coupe ; il ne faut pas hésiter à appuyer fort. Perso je mets en plus, en dessous de ma pile de plaques, un morceau de tôle ordinaire, c'est lui qui sert de "martyr" qui sera plein de débouchures toujours ennuyeuses à ébarber...

ARRRRGFGGGGG  .....   De toutes façon j'ai encore un lot de plaques à percer. C'est que ma perceuse à colonne chauffe vite avec l'inox.  Et je n'ai pas envie de l'envoyer à la casse.  Je vais essayé cette méthode.  Pour l'instant j'utilise de l'huile moteur comme huile de coupe. Le white spirit est plus efficace?  

[Lancêtre]

D'après tes clichés, ta perceuse ressemble fort à la mienne...
L'astuce du perçage de l'inox au white spirit et à faible vitesse, je l'avais trouvée sur un site de plaisanciers, qui ont disent-ils souvent de l'inox à travailler. J'avais utilisé un foret de 3 mm pour les avant-trous, puis du 9 mm, foret modèle courant, qui me ressert toujours sans histoire ; j'avais pris du 9 mm car je pensais le bousiller en un rien de temps et c'est un diamètre peu usité...il a parfaitement tenu, mais il faut appuyer assez fort, on sort des copeaux bleuâtres, ne pas lésiner sur le white au fur et à mesure.
Bonne continuation: