Maßeinheiten der Elektrolyse

Inhalt

 

1. Einführung

1.1 Beispielzelle für Berechnungen

2. LPM (Liter Gas/Minute)

3. MMW (Milliliter/Minute/Watt)

4. WhPL (Wattstunden/Liter)

5. MDM (Milliliter Gas/Minute/Watt/Fläche in dm²)

6. Maßeinheiten im Video erklärt

6.1 Video "Watt issen dat?"


1. Einführung

 

Unter den Elektrolyseforschern werden oft Maßeinheiten verwendet, die man vorher nicht gehört hat. Eine Maßeinheit ist eine physikalische Größe, die einen eindeutigen Wert hat und es so allen Forschern ermöglicht genau definierte Messwerte untereinander auszutauschen. Die hier erwähnten Maßeinheiten sind keine SI-Einheiten wie sie in der Wissenschaft verwendet werden.

 

Die Maßeinheiten dienen dazu, die Effektivität Ihrer Elektrolysezelle zu berechnen. Wie genau, wird nachfolgend an Hand einer Beispielzelle erläutert.

 

Noch ein kleiner aber wichtiger Hinweis zu den in den Beispiel genannten Angaben Die unteren Werte sind "theoretische" Werte, die relativ nah an der Praxis liegen. Eine effektive Gasmenge stellt man mit mehr Zellen her, nicht nur mit einer Kammer. Meine Zellen haben 10 und mehr Kammern und eine einigermaßen große Gasmenge herstellen zu können mit der man etwas anfangen kann.

 

 

1.1 Beispielzelle für Berechnungen der Maßeinheiten

 

An einer Zelle liegt von außen Spannung (V) an, und es fließt ein bestimmter Strom (A). Die elektrische Leistung (W) die eine Zelle braucht, errechnet sich aus diesen Werten. P = U * I

 

Eine Elektrolysezelle benötigt je Kammer eine Spannung um die 2V.

Nehmen wir für die kommenden Berechnungen an, das unsere Zelle aus einer Kammer (2 Platten) besteht, und einen Stromverbrauch von 2A hat.

 

Dann ist die benötigte Leistung dieser Zelle:  P = 2V * 2A = 4 W

 

Wir nehmen an, das Sie dabei 0,04 Liter (40mL) Gas in 80 Sekunden erzeugt.

 

Mit diesen Werten können nun die folgenden Maßeinheiten berechnet werden.

 

2. LPM

 

LPM steht für "Liter pro Minute" und definiert die Menge an Gas, die bei der Elektrolyse pro Minute entsteht.

 

Bei unserem Beispiel aus Kap. 1.1 berechnet sich LPM über einen einfachen Dreisatz:

 

Gasmenge = 0,04 Liter   ;   Zeit = 80 Sekunden.

 

      0,04 Liter = 80 Sekunden

  x Liter (LPM) = 60 Sekunden (1 Min.)

 

=> LPM = Gasmenge * 60 Sekunden / Gemessene Zeit in Sekunden

 

      LPM = 0,04 Liter * 60 sek. / 80 sek. = 0,03 LPM = 30 mLPM

 

Um die LPM einer Zelle zu erfassen und zu messen gibt es verschiedene Messmethoden und Aufbauten, die unter Gas-Mengenmessung näher erläutert und mit Bauanleitungen beschrieben werden.

 

 

3. MMW

 

Neben LPM ist MMW die andere oft verwendete Einheit um die Effektivität der Zelle zu beschreiben. Die Maßeinheit "MMW" gibt an, wieviel Milliliter Gas in 1 Minute, und bei einem Leistung von 1 Watt entsteht.

 

Für unsere Beispielzelle aus Kap. 1.1 berechnet sich MMW wie folgt:

 

Leistung P = U * I = 2V * 2 A = 4 W

Gasmenge = 0,03 LPM = 30 mLPM

 

MMW = 30 mLPM / 4 W = ca. 7,5 MMW

 

Einen Onlinerechner für mmW finden Sie HIER

 

 

4. WhPL (Wattstunden/Liter)

 

Der Wert "WhPL" ist eine andere Möglichkeit der Energiemenge pro Gasmenge eine Maßeinheit zu geben. Vergleichbar dem "MMW"

 

Für die Berechnung des Wertes benötigen wir die Spannung (V) und den Strom (A) die an einer Elektrolysezelle anliegen.

 

Nehmen wir wieder das Beispiel aus Kap. 1.1 mit  P = 4W und 0,03 LPM.

 

Welche Energie braucht die Zelle pro Stunde (Wh)

 

Wenn die Zelle eine Stunde läuft, wären das 4W * 1 h = 4Wh.

Auf die Minute umgerechnet sind das 4Wh / 60 = 0,07 Wh

 

An Gas produziert die Zelle 0,03 LPM.

 

Daraus errechnet sich für die Energiemenge je Liter Gas:

 

WhPL = 0,07 Wh / 0,03 LPM  = 2,3 WhPL

 

Aus der Praxis:

Ein durchschnittlicher Wert einer Zelle liegt bei ca. 2 WhPL. Je kleiner der Wert ist, umso effektiver ist die Zelle.

 

 

5. MDM

 

Was bisher fehlte, ist eine Maßeinheit um auch die reaktive Fläche der Zelle mit zu betrachten. Die Maßeinheit "MDM" ist daher der Versuch solch einen Wert aufzustellen der auf MMW aufsetzt und folgende Anforderungen erfüllt:

 

  • Bei größerer Fläche und gleich bleibenden Watt und Gasmenge, sinkt der Wert
  • Bei größerer Wattzahl und gleich bleibenden Fläche und Gasmenge, sinkt der Wert.
  • Bei größerer Gasmenge und gleich bleibenden Watt und Fläche, steigt der Wert

 

MDM steht für "MMW pro dm²"


 

Zelle - reaktive Fläche
Zelle - reaktive Fläche

Vor der Berechnung betrachten wir eine einfache Elektrolysezelle:

 

Jede Elektrolysezelle hat eine bestimmte reaktive Fläche. Die Zelle rechts im Bild, besteht aus zwei Platten mit eine Breite von 10 cm und einer Höhe von 20 cm. Das ergibt je Platte eine Fläche von 200 cm² Die Platten bilden zusammen eine Kammer.

 

Da wir zwei Platten haben, ist so die gesamte reaktive Fläche 2 x 200 cm² = 400 cm²

 

 

Um den Wert MDM der Zelle auszurechnen, nehmen wir die reaktive Fläche, sowie die Angaben aus Kapitel 1.1

 

  • Reaktive Fläche = 400 cm² = 4 dm²
  • Leistung = 4W
  • Gasmenge = 0,03 LPM
  • MMW = 7,5

 

Daraus ergibt sich:

 

MDM = MMW / reaktive Fläche (dm²)

MDM = 7,5 / 4 = 1,88

 

Die Maßeinheit liegt auch bei kleineren Gasmengen und Flächen oberhalb von 1 und erfüllt alle Kriterien.

 

  • Bei größerer Fläche und gleich bleibenden Watt und Gasmenge, sinkt der Wert
  • Bei größerer Wattzahl und gleich bleibenden Fläche und Gasmenge, sinkt der Wert.
  • Bei größerer Gasmenge und gleich bleibenden Watt und Fläche, steigt der Wert

6. Maßeinheiten im Video erklärt

 

Das folgende Video erklärt sehr gut den Unterschied der Maßeinheiten, die bei den HHO-Versuchen benötigt werden.

 

 

6.1 Video "Watt issen dat?"