Par électrolyse, obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène mélangées. Les récupérer et créer de mini explosions non dangereuse (néanmoins très impressionnante). Ou bien créer une flamme extrêmement chaude si l'on en produit suffisamment et que l'on dispose d'un brûleur adapté.
Il s'agit là d'un prototype fait avec du matériel simple dont je disposais. C'est améliorable, adaptable, ou l'on peut choisir d'autre méhodes... il existe de nombreux tuto..
Je l'ai conçu dans l'idée de l'intégrer à des parcours énergies. Il s'agirait plus à ce stade d'une maquette d'illustration et de démonstration bien que je pense qu'il soit possible de le réaliser en club, en mini stage ... avec des adolescents.
Difficulté
Expert
Durée
6 heure(s)
Disciplines scientifiques
Chimie, Electricité, Physique
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Définition des termes
- 3 Étape 2 - Fabrication Alimentation Electrique
- 4 Étape 3 - Fabrication Electrode - méthode 1
- 5 Étape 4 - Fabrication Electrode - méthode 2
- 6 Étape 5 - Assemblage de l'électrolyseur pour la méthode 2
- 7 Étape 6 - Fabrication du bulleur
- 8 Étape 7 - Composition de l'électrolyte
- 9 Étape 8 - Assemblage Test de l'ensemble
- 10 Étape 9 - Problèmes ?
- 11 Étape 10 - Utilisation au delà de 3 min
- 12 Commentaires
Introduction
A l' heure de la transition Energétique nous parlons beaucoup de l'hydrogène. Or l'hydrogène n'existe pas à l'état pure sur terre. Pour en obtenir on doit l'extraire de molécules en contenant déjà. Notre industrie l'extrait principalement de ressources fossiles (95% de la production mondiale) notamment par le craquage du méthane (CH4) en le mettant dans de l'eau chauffée à près de 1000°C ce qui demande beaucoup d'énergie et qui en plus rejette beaucoup de carbonne (C). Une autre façon beaucoup moins répendu très cher mais efficace et potentiellement moins polluante consiste à aller le chercher dans l'eau (H²O) par électrolyse. Potentiellement moins émettrice de C0² car tout dépend de la provenance de l'électricité qui sert à l'électrolyse... Il existe d'autres méthodes pour avoir de l'hydrogène mais pour le moment totalement anecdotique.
Le rendement et le coût de la production d'hydrogène n'est franchement pas un avantage donc il est judicieux de se poser la question de à quoi va til servir ? Mettre de l'hydrogène partout n'est souvent pas le premier choix intelligent à faire.
Étape 1 - Définition des termes
Une Electrolyse de l'eau pour obtenir de l'hydrogène ça marche comment ?
On fait passer de l’électricité dans de l’eau (électrolyseur), cela a pour effet de casser la molécule d’eau H²0 pour obtenir du dihydrogène H² d’un coté et du dioxygène O² de l’autre. Il faut ensuite pouvoir récupérer ces gazs en sécurité (bulleur).
Pour contôler cette électricité on utilise un multimètre.
L'alimentation électrique: fournit l'électricité en courant continu (dc) au système
Le multimètre : Il permet de contrôler la puissance du système, On l'utilise en mode ampèremètre il se branche en série à la sortie de l'alimentation. Si l'on dispose d'une pince Ampèremétrique aucun branchement n'est nécessaire car celà fonctionne par magnétisme.
L'Electrolyseur
Il est étanche, c'est là que sont produit les gazs.On y trouve :
- Les électrodes sont les moceaux de métal que l'on trempe dans l'électrolyte et par ou sortira l'électricité. il y a une électrode + (anode) et une - (cathode) . Il faut les multiplier pour obtenir un bon résultat. Les + et les - ne doivent pas se toucher.
- L'électrolyte est de l'eau (si possible distillée) dans laquelle on ajoute une matière qui facilitera la circulation du courant. Ici de la soude. Eviter le sel cela produit un gaz toxique.
Puis ces gazs passe via un tuyau vers le bulleur.
Le bulleur
C'est un élément de sécurité pour le matériel et les personnes. C'est un récipient étanche remplis d'eau qui reçoit les gazs venus de l'électrolyseur. Ils remontent dans l'eau et ressortent via un autre tuyau pour leurs utilisation. En cas de retour de flamme c'est le bulleur qui encaisse et empêche la flamme d'aller jusqu'à l'électrolyseur.
Étape 2 - Fabrication Alimentation Electrique
- Alimentation d'une tour de PC. Voir l'étiquette pour les voltages et ampérages disponible.
- Ici j'utilise le 12 Vdc qui me permet 17A.
Étape 3 - Fabrication Electrode - méthode 1
Cette méthode donne une électrode plus petite, nécessite moins de matériel et est plus rapide à la fabrication. Les électrodes sont très proches ce qui rend le systeme plus efficace mais les risques de court circuit sont plus important, notamment par l'encrassement. L'entretien y est compliqué et elle est plus fragile. Ici un exemple :
Étape 4 - Fabrication Electrode - méthode 2
Cette méthode à l'avantage d'être plus pédagogique car le système est plus visuel, plus robuste, l'entretien y est plus simple.
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Étape 5 - Assemblage de l'électrolyseur pour la méthode 2
- 1 grand pot de confiture, un tuyau, de la colle, 2 morceaux de plastique isolants (2*2cm), 4 écrou/rondelle, fils électrique, tefelon.
Perçage du couvercle
- 2 trous (10mm) par où passeront les tiges filetées(6mm) de l'électrode. Le diamètre de perçage doit être plus grand que celui des tiges car le couvercle est en métal, si les tiges le touchent il provoquerait un cout circuit.
- 1 trou au diamètre de votre tuyau
Assemblage :
- glisser votre tuyau à travers le couvercle puis à travers la pièce de maintien de l'électrode, faite le à peine dépasser.
- placer de la colle sur la pièce de maintien. (collage de l'électrode au couvercle)
- finissez d'enfilez l'électrode à travers le couvercle, veillez à ce que les tiges fileté ne touchent pas le couvercle.
- sur le dessus du couvercle enfiler vos isolants plastiques sur les tiges filetées.
- rondelle et écrou sur vos tiges filetées. Serrez.
Finitions:
- Rondelle écrou sur vos tiges afin de serrer vos cables d'alimentations.
- Tefelon sur le filetage du pot pour une étanchéité améliorée.
- insérer l'ensemble dans le pot, cela doit rentrer et sortir facilement. Ce qui est le cas si vous avez bien pris vos mesures.
Étape 6 - Fabrication du bulleur
petit pot de confiture, valve de chambre à aire, tuyau, tefelon, petit morceau de mousse.
- Percez le couvercle au diamètre de vos valves.
-Selon vos valves petites ou grandes : les grandes il faut les percer.
Les petites on peut s'en servir comme antiretour (de flamme), à mettre sur le tuyau de sortie et dans le bon sens tête vers le bas.
- Insérer les valves à michemin et coller dessus dessous.
- couper un morceu de tuyau qui plongera dans l'eau et connectez le à une valve.C'est l'arrivée des gazs depuis l'electrolyseur.
- couper et connecter un morceau de tuyau suffisamment long pour qu'il aille du bulleur jusqu'a votre expérience (petit pot d'eau savonneuse ou bruleur ou...)
-insérer un petit bout de mousse au bout du tuyau (anti retour de flamme)
- mettre du tefelon sur le filetage du pot.
-Remplir d'eau le bulleur sans immerger le tuyau de sortie.
Étape 7 - Composition de l'électrolyte
- Revérifier l'isolation entre vos deux électrodes
- Connecter votre alimentation aux électrodes via le multimètre.
- Un gros pot à confiture contient à peu près 700ml
- Verser 500 - 600ml d'eau distillée
- Rajouter 5 ml de soude, melanger.
- L'ensemble doit recouvrir vos électrodes mais ne doit pas immerger le tuyau de récupération des gazs. à vous d'ajuster.
- Plonger y vos électrodes et mettre sous tension.
- La réaction commence , sur votre multimètre l'ampérage ne devrait pas dépasser les 3-4Ampers. Si c'est le cas rajouter1-2-3-4 ml de soude, prennez votre temps... Essayer de ne pas dépasser les 7-8 Ampers car avec le temps l'ampérage monte et votre multimètre est limité à 10A et dans mon cas 17A pour l'alimentation. C'est près
Étape 8 - Assemblage Test de l'ensemble
- Bien fermer votre électrolyseur
- Connecter le tuyau de votre électrolyseur à votre bulleur
- Plonger le tuyau du bulleur dans un petit pot d'eau savonneuse.
- Allumer votre alimentation
-A partir de maintenant consulter le multimètre en permanence, il serait dommage de faire bruler les fils.
- Des bulles apparaissent dans l'électrolyse puis dans le bulleur puis dans le petit pot ou des bulles de savons apparaissent.
- Dès que les premières bulles de savon apparaissent, en récupérer dans une cuillère et y mettre une flamme.. la bulle éclate mais rien ne se passe c'est normal c'est de l'air (il faut que le système se purge), renouveller toutes les 15s, au bout d'un temps une expolsion apparait jusqu'a devenir assez surprenante ...
Étape 9 - Problèmes ?
-L'alimentation se coupe au démarrage : C'est un pic au démarrage
Solution : mettre en route l'alimentation puis plonger doucement les électrodes dans l'électrolyte, et fermer.
-L'alimentation se coupe : vous avez surement dépasser sa puissance.
- Le courant monte très vite, on s'approche du courtcircuit à cause de l'encrassement et des cristaux qui se forment..
- Il n'y a plus de bulles dans l'électrolyseur : si votre alimentation fournit encore c'est qu'il y un court circuit (le courant prend le chemin le plus facile et ne passe plus dans l'eau), nettoyage de l'électrode en électrolisant de l'eau pure
- il n'y a pas de bulle dans le bulleur : votre électrolyseur n'est pas étanche et/ou le tuyau arrivant dans le bulleur est trop profond et la pression des gazs n'est pas suffisantes pour contrer la pression de l'eau dans le bulleur. Les 2 sont souvent liés, la pression de l'eau est plus élevé que l'efficacité à l'étanchéité pour les gazs.
Étape 10 - Utilisation au delà de 3 min
UTILISATION
- Le courant (amper) monte, si vous dépassez 10 A (limite du multimètre) ,couper. Si vous avez une pince amperemetrique pas de probleme continuez.
- Le courant s'approche dangeureusement de la puissance max de votre alimentation, couper.
-Vous pouvez constater que votre electrolyseur monte en température, pas grave.
- Vous constatez que l'eau monte dans votre bulleur, c'est normal c'est du à l'évaporation de l'électrolyseur.
- De l'eau sort au tuyau de sortie du buleur, normal la valve se retrouve immerger parce que le niveau monte..
Dernière modification 11/03/2023 par user:Antonydbzh.
Draft