Simulation Elektrolytspülung, neue Bestmarke

Ein Brennstoffzellen-ähnliches System zur langfristigen Energiespeicherung / A semi-fuelcell system for energy storage
Antworten
Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Simulation Elektrolytspülung, neue Bestmarke

Beitrag von case » Di 27. Mai 2014, 23:28

Hi,

ich hab gestern ein Experiment durchgeführt um auf oder an dem Kathodentester die nichtvorhandene Elektrolyt-Spülung mal zu simulieren.
Die Versuchsreihe bestand aus insgesamt 4 Läufen, wobei nach jedem Lauf der Elektrolyt ausgetauscht bzw. erneuert wurde. Die Zinkanode hingegen wurde so belassen wie sie war und im jeweils anschliessenden Lauf weiter verbrannt.

Dabei wurde folgende Strommengen erzeugt:

1. Lauf: 2500 mWh in 187 min (==> 13,37 mWh/min)

2. Lauf: 1430 mWh in 125 min (==> 11,35 mWh/min)

3. Lauf: 2286 mWh in 196 min (==> 11,66 mWh/min)

4. Lauf: 2850 mWh in 245 min (==> 11,59 mWh/min)

Summe: 9066mWh in 12h35min

Konkret wurde dabei also im Verlauf von 12h35min ein Stück Zink verbrannt, das zu Beginn noch 22g gewogen hat. Davon ist ein korrodiertes Reststück von 7g übriggeblieben, d.h., 15g verbrannt. Dabei wurden insgesamt 9066 mWh Strom erzeugt, also rund 9 Wh.

9Wh aus 15g Zink, das ergibt hochgerechnet eine Energiedichte von 600 Wh/Kg.

Das wäre denn schon ein recht ordentlicher Wert und eine deutliche Steigerung gegenüber den bisher erreichten 400Wh/Kg. Ausserdem wären es ungefähr 50% dessen, was theoretisch überhaupt möglich ist - es gibt also gleichzeitig noch etwas Potential für Optimierungen ;)

An Elektrolyt wurden insgesamt 150mL 6-molarer KOH verbraucht.

D.h. wenn man 150 mL braucht um 9Wh zu erzeugen, dann wären das 16,67L für 1KWh.

Der Versuch deutet darufhin, das tatsächlich die Sättigung des Elektrolyten mit ZnO entweder der entscheidende, oder zumindest ein wichtiger Faktor ist, der während eines Laufes dafür sorgt, dass am Ende die Spannung abfällt. Andere theoretische Möglichkeiten wären z.B. ein "absaufen" der Gaskathode, oder, wie im letzten Versuch, eine Korrosion der Lötverbindung des am Kathodengitter festgelöteten Stromabgriff-Kontaktes. Diesmal ist der Kontakt drangeblieben, allerdings war dann irgendwann die Zinkanode dermassen korrodiert, dass die ebenfalls aus Zink bestehende Abriffskontakt-Lasche im unteren Bereich komplett durchgefressen war und somit kein 5. Lauf mehr möglich war.

Desweiteren liess sich sehr gut beobachten, dass die Korrosion klar und eindeutig von oben nach unten erfolgt, dh., vom oberen Rand der Zinkplatte her. Vielleicht hat das was damit zu tun, dass in diese Richtung ja der ganze Strom abfliesst, aber es könnte eher noch ein Hinweis darauf sein, dass sich innerhalb des Volumens vom Elektrolyten eine Schichtung einstellt, bei welcher sich im unteren Bereich das gelöste Zinkoxid., d.h., die Zinkat-Ionen vermehrt ansammeln bzw. konzentrieren, während im oberen Bereich der Elektrolyt noch relativ "clean" ist und sich von daher mehr Korrosion bzw. Verbrennung abspielen kann.

Das würde bedeuten, dass bei einer Trennung im ZnO-Recycler mechanische Gewichts- und Schichtungs-basierte Konzepte, und sei es nur als grobe "Vor-Trennung", durchaus Sinn machen würden, ein Beispiel dafür wäre ein Hydrozyklon.

Gruss, Oliver
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: Simulation Elektrolytspülung, neue Bestmarke

Beitrag von case » Mo 16. Jun 2014, 01:00

Hier noch zwei Bilder zu dem Versuch.

Zink-Anode vorher (noch schön blitziblank ;) ):

Bild

Und nachher:

Bild

Man sieht gut, wie ordentlich was weggefressen, respektive verbrannt wurde und man kann sich gut ausmalen, das wahrscheinlich nochmehr Zink verbrannt worden wäre, wenn nicht die Kontaktlasche durchgefressen worden wäre.

D.h., die 600Wh/Kg sind vermutlich noch nicht das Ende der Fahnenstange, sondern man muss einfach nur dafür sorgen, dass das Zink möglichst vollständig verbrannt werden kann, dann kann man diesen Wert noch steigern.

Gruss, Oliver
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Benutzeravatar
case
Beiträge: 741
Registriert: Mi 13. Jun 2012, 01:12

Re: Simulation Elektrolytspülung, neue Bestmarke

Beitrag von case » Do 19. Jun 2014, 21:12

Hi,

ich hab grad was sehr cooles festgestellt: Unser Projekt wird namentlich im Buch der Synergien von Achmed Khammas erwähnt !!!

Siehe unter

http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_h ... rien_2.htm

und dort dann nach "ZAC+" suchen.

Das betrachte ich als große Ehre, denn das Buch der Synergien ist Teil meiner Lieblingslektüre, in dem ich oft und immer wieder mal gerne lese ... so auch jetzt gerade, wo ichs dann zufällig entdeckt habe ;)

Gruss, Oliver
--- Man wächst nur, indem man etwas zuende bringt und etwas anderes beginnt ---

Mein Blog: http://makeable.de
OpenEcoLab-Charta: http://openecolab.de

Timm
Beiträge: 147
Registriert: So 3. Mär 2013, 22:22

Re: Simulation Elektrolytspülung, neue Bestmarke

Beitrag von Timm » Sa 14. Feb 2015, 08:27

Habe gerade mal den aktuellen Teil rausgesucht, war mir noch gar nicht aufgefallen, dass das Ding da gelistet ist :D
Bei dem Open-Source-Projekt ZAC+ (Zinc-Air Cell plus ZnO-Recycler), das im Juli 2012 startet, geht es um die Entwicklung einer möglichst langfristigen Speicherlösung für elektrische Energie. Das Projekt besteht aus zwei Elementen: einer Zink-Luft Brennstoffzelle mit Kohlenstoff-Kathode, Zink-Anode und in Wasser gelöstem Kaliumhydroxid (Kalilauge) als Elektrolyt, sowie einem ZnO-Recycler, um den verbrauchten Treibstoff wieder zu regenerieren bzw. wiederaufzuladen.
Aktueller Link
http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_h ... u.htm#ZAC+

Antworten

Zurück zu „Zinc-Air Cell plus ZnO-Recycler ("ZAC+")“