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Chlorat/Perchloratzelle: Anode möglich?

#1
Hi

In letzter Zeit habe ich mich etwas mit Chloratzellen beschäftigt und habe nun eine Frage zum Anodenmaterial:

Ich möchte gerne eine Anode mit einem Edelstahlsubstrat aus V4A benutzen, welches ich elektrolytisch mit Bleidioxid beschichte.
Ist das möglich? Ich bin mir nicht sicher ob es geht, da ich nicht weiß ob
  • Das Bleidioxid auf dem Edelstahl hält (eventuell aufrauen?)
  • Das Bleidioxid den Edelstahl angreift (Zwischenschichtbildung ö.Ä)
Titanelektroden darf man z.B nicht direkt mit PbO2 beschichten da sich das Titan an der Grenzfläche passiviert.
Ist das auch bei V4A so?
Alles was ich bis jetzt zu diesem Thema gefunden habe bezieht sich entweder auf ein Titansubstrat mit precoat, oder auf ein Graphitsubstrat.
Hat irgend jemand Informationen dazu?

Mal eben schnell ausprobieren kann ich es nicht da die Herstellung einer Bleidioxidbeschichtung sehr aufwendig ist und relativ viele Chemikalien braucht an die ich teilweise nicht/nicht ohne großen Aufwand gelangen kann (Kupfernitrat, Bleinitrat, Bleicarbonat, Wasserstoffperoxid), und ich kein V4A habe.

MfG katodenfolger

PS:

Sagt mir bitte nicht "ja, Chemikalie X kann man ja ganz leicht von Quelle Y nehmen...". Es ist für mich nicht möglich. Ich möchte auch keine Vorschläge für Bezugsquellen, ich frage hier nur ob das möglich ist oder nicht (das mag jetzt etwas harsch wirken aber das ist mir schon oft passiert).
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#2
Hi

Es gibt gute Neuigkeiten: meine Eltern haben mir für das Testen von verschiedenen Anodenmaterialien grünes Licht gegeben, aber nicht nur das: Mir wurde sogar eine Platte V2A die schon seit Ewigkeiten in der Garage steht geschenkt. Ich habe nun also genug Stahl um ein paar Experimente zu machen.

Das lesen verschiedener Patente (nicht immer im speziellen auf die Produktion von Chloraten bezogen, wegen einer Kobaltbeschichtung habe ich mir ein Patent zur Herstellung von Sonnenbrillen reingezogen) hat mich auf verschiedene mögliche Beschichtungen/Prozesse gebracht.

Merke: zu diesem Zeitpunkt sind das nur theoretische Überlegungen die ich hier aufschreibe um sie nicht zu vergessen, für den der gewillt ist es auszuprobieren auch mit Beschreibung der Herstellung. Elektroden bzw ihre Herstellungsverfahren wurden nicht hergestellt respektive getestet und sind lediglich Lösungsansätze.

Edelstahl -> Bleidioxid

in US Patent Nr. 2994649 wurde das Beschichten von Edelstahl mit Bleidioxid durch galvanisieren beschrieben. Die Stromdichte lag bei ca 15A/dm², Der Elektrolyt war eine gesättigte Bleinitratlösung mit Wasserstoffperoxid-Zusatz um Nitrite zurück zu Nitraten zu oxidieren.
Wohlgemerkt wurden in dem Patent keine Anoden hergestellt, sondern das Bleidioxid wurde abgelöst und als Chemikalie verkauft, also wahrscheinlich unbrauchbar.

Edelstahl -> Kobaltoxid -> Bleidioxid

In US Patent 0269059 A1 wurde für Festoxidbrenstoffzellen mit Kobalt beschichtete Kathoden/Anoden vorgeschlagen.
Dazu wird ein Edelstahlstreifen mit Kobalt beschichtet und das ganze in reduzierender Atmosphäre bei 1000°C für ca 15-30 Minuten gebacken, was dazu dient das Kobalt in den Edelstahl diffundieren zu lassen, was für einen besseren Halt der Kobaltschicht auf dem Edelstahl führt. Die Reduzierende Atmosphäre ist nicht nötig, da wir für diese Anwendung auf Kobaltoxid, und nicht auf Kobalt aus sind. Die Beschichtung den entstandenen Streifens mit Bleidioxid ist übrigens NICHT teil des Patents.

Edelstahl -> Blei -> Bleidioxid

Eine Idee von mir (wahrscheinlich nicht funktionsfähig) ist das Beschichten von Edelstahl mit Blei und das anschließende Beschichten mit Bleidioxid.

Dazu würde ich den Edelstahl aufrauen, in heißer Salzsäure anätzen und sofort in ein Galvanisierungsbad hängen, um ihn mit Blei zu beschichten. Danach wird der Streifen gebacken damit das Blei auf dem Edelstahl durch Diffusion besser haftet. Danach wird der Streifen erneut aufgeraut (Ohne die Beschichtung zu zerstören) und mit Bleidioxid beschichtet. Das ganze wird ein letztes mal bei maximal 250°C für mehrere Stunden gebacken.

Graphit -> Bleidioxid

Diese Elektrode ist die bekannteste Bleidioxidelektrode, und wegen ihr hat Bleidioxid auch einen so schlechten Ruf, da die Beschichtung sehr intolerant gegen Fehler ist, und es gerne mal Kontaktprobleme mit den Graphitblöcken gibt.
Die Herstellung ist einfach, man muss nur das Graphit galvanisch mit Bleidioxid überziehen. Dabei muss man jedoch aufpassen das ein Strom von 20mA/cm² auf keinen Fall überschritten wird, da sich sonst nicht die gewünschte Beta-, sondern die Alpha-Kristallstruktur ausbildet, welche sich nicht mit Graphitsubstraten verträgt.

=============================================================================

Manche werden sich jetzt Fragen warum ich nur Edelstahl als Substrat vorschlage, und nicht Titan. Das liegt daran das Titan sehr teuer ist, vor allem bei den großen Flächen die für eine Elektrolysezelle wünschenswert sind (Wenn jemand eine gute Quelle hat möge er sie mir mitteilen). Edelstahl hingegen ist billig, hat jedoch den Nachteil das er sich auflöst wenn die Beschichtung einen Riss bekommt, was bei Titan nicht der Fall ist, da es sich passiviert, Edelstahl hingegen löst sich einfach auf. Das wäre ein Vorteil für die SS-Pb-PbO2-Elektrode, da Blei sich ebenfalls passiviert, und es sehr weich ist, und somit kleinere mechanische Belastungen gut wegstecken sollte.

Ein Grund warum ich hier nicht die Verwendung von Bleiplatten aus Autobatterien aufführe ist der das diese sehr leicht bröckeln, da sie immer auch ein "Reinforcement Mesh" aus irgend einem Material haben, welches sehr schnell wegerodiert. Außerdem ist das Bleidioxid hier nicht Dicht und fest wie bei einer guten Bleidioxid-Anode, sondern porös und brüchig, was eben dieses "Reinforcement Mesh" nötig macht. Beides führt dazu führt das die Anode auseinanderfällt.

Ich möchte außerdem noch gesagt haben dass das Thema Bleidioxid schon oft durchgekaut uwrde, von der Industrie, und von Amateuren, und es hat ziemlich oft gefailt, ich gehe deswegen davon aus das das hier nicht Funktioniert. Man kann die Anzahl der geglückten Versuche im Internet die länger als 3 Stunden gehalten haben an einer Hand abzählen, bis jetzt kenne ich nur die von einem Typ mit dem Nick "Swede" (oder so), er hat eine MMO-Anode mit Bleidioxid beschichtet, und die von einem Typ mir dem Nick "dann2", er hat eine Zinndioxid beschichtete Titananode verwendet.

Der Grund warum ich es dennoch versuche ist das ich Chlorate/Perchlorate brauche, und Bleidioxid einfach (fast) das beste Material für den Amateur ist:

Günstig, hohe Stromdichte, geringe Errosion, lange Lebensdauer, hoher Wirkungsgrad, hohe Überspannung für Sauerstoff, unempfindlich gegen niedrige Konzentration von Chlorid-Ionen und kann Chlorat zu Perchlorat oxidieren. Außerdem kann man Zellen mit einer Bleidioxid-Anode direkt vom Chlorid bis zum Perchlorat durchlaufen lassen, was einem eine Platinanode sehr übel nehmen würde (das geht ein paar mal gut und dann ist das Platin weg).

Nur der Weg dort hin ist ein scheiß.

Von den Tests wird es eventuell Videos geben, aber erstmal muss ich die Ausgangsstoffe besorgen.

MfG katodenfolger
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#3
Die krassesten Typen von VC haben es nicht wirklich geschafft ne Bleidioxid-Anode herzustellen. Kannst ja mal nen paar Tuts von NurdRage machen, das ist bei solchen Überlegungen recht hilfeich. Ich versteh ehrlich nicht, warum du nicht einfach bei Graphit nimmst. Selbst wenn du Bleidioxid Anoden hergestellt bekommst, ist es tasuendmal billiger und arbeitsunaufwändiger, KCLO3 mit Graphit zu machen oder aus DanKlorix herzustellen. Ich frag mich für wen du den Text geschrieben hast. Für irgendwelche Anfänger wirds nicht hilfreich sein, oder soll das hier ne Projektvorstellung sein? Ich hoffe du hast dich intensiv genug damit beschäftigt, um zu wissen dass jeder normale Mensch es einfacher hat,an KClO3 zu kommen als an den Scheiss den du für die Patente braucht.
Übrigens gibt es genügend Patente, in denen ne Bleidioxid Beschichtung direkt beschrieben wird, ich glaube du machst es dir gerne kompliziert.

MfG
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#4
Hi kathodenfolder,
Das was du da schreibst ist schon interessant, aber es ist schon ein extremer Aufwand.
Man weiss auch nicht welche Qualität das Endprodukt dann hat.
Falls du nur Chlorate herstellen willst kannst du einfach eine Graphit Anode verwenden oder wenn es auch Perchlorat werden soll, kann ich dir einen einen Link zu einen deutschen Online Shop über PM schicken.
Mit der Anode (platinierte Titananode) sollte eigendlich alles funktionieren, aber der Preis ist schon hoch.
Auf der Seite gibt es auch noch weitere Sachen, die man verwenden kann.

(so oft editiert, weil jedesmal wenn ich ein Name kopiere eine Verlinkung zum Proxy kommt)

SpeedyHaze Smile
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#5
Hi

Zitat:Die krassesten Typen von VC haben es nicht wirklich geschafft ne Bleidioxid-Anode herzustellen.

Ist das mein Problem?

Kannst ja mal nen paar Tuts von NurdRage machen, das ist bei solchen Überlegungen recht hilfeich.

Er hat so etwas noch nicht gemacht.

Ich versteh ehrlich nicht, warum du nicht einfach bei Graphit nimmst.

Weil Graphit scheiße ist und ich auch Perchlorate herstellen will (Was auch schon im Titel steht).

Selbst wenn du Bleidioxid Anoden hergestellt bekommst, ist es tasuendmal billiger und arbeitsunaufwändiger, KCLO3 mit Graphit zu machen oder aus DanKlorix herzustellen.

Du würdest also lieber nach jeder Elektrolyse die Graphitpartikel aus dem Elektrolyten fischen anstatt einmal eine gescheite Anode herzustellen die dann auch Monate lang hält? Aus DanKlorix kann man übrigens AFAIK keine Perchlorate herstellen.

Ich frag mich für wen du den Text geschrieben hast. Für irgendwelche Anfänger wirds nicht hilfreich sein, oder soll das hier ne Projektvorstellung sein?

Hättest du meinen Post gelesen wüsstest du das (Nächstes mal erst den Post lesen und sich dann beschweren).

Ich hoffe du hast dich intensiv genug damit beschäftigt, um zu wissen dass jeder normale Mensch es einfacher hat,an KClO3 zu kommen als an den Scheiss den du für die Patente braucht.

Du willst mir nicht gerade ernsthaft sagen das man an Chlorate/Perchlorate einfach kommt als an Chems wie Blei, [lexicon]Ammoniumnitrat[/lexicon] oder Edelstahl?

Übrigens gibt es genügend Patente, in denen ne Bleidioxid Beschichtung direkt beschrieben wird, ich glaube du machst es dir gerne kompliziert.

Hättest du meinen Post gelesen dann wüsstest du das das Substrat das Problem ist, nicht die Beschichtung.
Es gibt übrigens sehr viele Leute die so etwas interessiert, du kannst von dir nicht auf andere Personen schließen.

Im übrigen scheint es mir, bedingt durch deine sonstigen Posts im Xplo als auch durch den Satz

Zitat: Die krassesten Typen von VC haben es nicht wirklich geschafft ne Bleidioxid-Anode herzustellen.
so, als ob du glaubst das alles was die auf Versuchschemie.de nicht hinkriegen unmöglich ist. Aber Gottesverehrung ist ja bekanntlich gesund für die Seele.
Wie bereits an anderer Stelle schon oft erwähnt: hättest du meinen Post gelesen wüsstest du das es schon von Swede und dann2 gemacht wurde, obwohl die VC-ler es nicht hinbekommen haben. Wink

MfG katodenfolger

PS:

Sag was du willst, ich werde die Idee auf jeden Fall weiter verfolgen (ich hoffe mein Zynismus hat dich nicht zu sehr verwirrt).
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#6
Jo, möglicherweise hast du meinen Post auch nicht ganz richtig verstanden. NurdRage macht auch Anodenbeschichtung, nur mit anderem Material als Bleidioxid. Ich denke du kannst dir da was herleiten, besonders im Bezug auf Passivierung von Metallen. Du kannst dein Perchlorat auch ohne Elektrolyse aus KClO3 herstellen. Und wenn es mir wirklich nur um das KClO3 gehen würde, ist es auch wohl nicht schwer die Lösung einmal durch nen Kaffefilter laufen zu lassen um das Graphit zu entfernen.
Ehrlich, ich beschwer mich nicht, ich frag doch nur nach. Warum gleich so aggresiv?
Und wenn du vor hast dein Edelstahl per Elektrolyse zu beschichten, dann sag ich dir auch allen Ernstes dass du mehr als nur [lexicon]Ammoniumnitrat[/lexicon], Blei etc. brauchst. Du brauchst sehr genaue Motoren, die deine Elektrode rotieren lassen, du brauchst zwei verhältnissmäßig genau aufeinander angepasste Elektroden, Messgeräte etc.

In den meisten Patenten wird Bleidioxid hergestellt und sofort überschichtet. Mein Post war da nicht eindeutig genug,sry.

Übrigens würde ich an deiner Stelle erstmal versuchen KClO3 aus Danklorix herzustellen, bevor du sowas angehst. Es ist garnichtmal so unretabel, wenn man kein KClO3 kaufen kann.

Ich verherrliche keinen aus VC und finde deinen überkrassen Diss auch vollkommen fehl am Platz, allerdings denke ich das einige von denen sicher mehr theorethisch und praktischen Skill haben als du und ich alleine schon daher das Gelingen deines Projektes stark bezweifel.

MfG

P.S:

Ich möchte dich von nichts abbringen, denn mir ist es vollkommen egal was du machst. Ich will dich nicht Beleidigen sondern nur meinen Senf zu deinem Projekt abgeben, so wie alle hier.
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#7
Ich finds gut, das Du dich mit dem Thema befasst.
Ich hätte auch schonmal fast damit angefangen, hab es aber für unbestimmte Zeit auf Eis gelegt, momentan finde ich keine Zeit dazu bzw. andere Dinge sind interessanter.

Fakt ist doch, das man im Moment noch Chlorat bekommt. Selbst wenn man es zu Wucherpreisen von 20€/Kg von irgendwelchen dubiosen Schwarzmarkthändlern kauft ist es immer noch billiger wie Selbstgemachtes.

In den nächsten Jahren kann das natürlich schon ganz anders aussehen, z.B. wenn die Polen und andere Staaten ihre Gesetze verschärfen bzw. an die EU Standards anpassen, was IMHO nur eine Frage der Zeit ist.
Vielleicht kriegen wir ja auch noch mal Luft - man denke an einen EU Beitritt der Ukraine oder der Türkei, vielleicht wird da ja auch noch was gehen.
Irgendwann wird es jedoch vorbei sein - alle Zeichen deuten darauf hin. Wr leben in einer zunehmend idiotensicheren, perfekten Welt in dem für Endverbraucher überhaupt nix "gefährliches" mehr zu kriegen sein wird.

Man kann es auch positiv sehen - die Tage der Flashkiddys werden dann gezählt sein.

Wenn es irgendwann soweit ist, wird die Sache so richtig interessant. Bis dahin ist es IMHO eine (teure!) Spielerei - wenn auch lehrreich und interessant.

Nach allem, was ich bisher zum Thema gelesen habe, würde ich erstmal ein Chlorat Setup aufbauen und auf Perchlorate verzichten, weil man Elektrodenmässig weniger Probleme bekommt. Überhaupt gibt es in der Pyrotechnik fast nichts, was man mit Chlorat nicht machen kann.
Man muß sich nur komplett darauf einstellen und geeignete Vorsichtsmaßnahmen ergreifen.

Die Anode könnte dann z.B. so aussehen:
http://www.directpoolsupplies.com.au/prod646.htm
Als Kathode ist Titanblech wohl das beste.

IMHO hat das ganze nur Sinn, wenn es gelingt einen Aufbau mit einer PH Regelung, also automatischer Säurezuführung zu fabrizieren.
Alles andere wird wohl auch die besten Anoden in (relativ) kurzer Zeit killen.

Ich stell mir das so vor, das man den Stromfluß durch die Zelle loggt und alle soundsoviel Ampèrestunden einen Mechanismus aktiviert, der eine bestimmte Menge Säure nachkippt. Ein entsprechendes Programm zu schreiben ist kein großes Problem, nur die Hardware müßte man erstmal ausgiebig entwickeln & testen.
Eine andere Möglichkeit wäre, den Stromfluss zu messen und beim Unterschreiten eines gewissen Levels die Säurezuführung zu aktivieren. Da der Stromfluss aber halt auch temperaturabhängig ist, müßte man auch das irgendwie berücksichtigen.
Wenn es richtig ordentlich werden soll wird es total aufwendig. IMHO zu aufwendig. Noch, wie gesagt.


Zitat:als ob du glaubst das alles was die auf Versuchschemie.de nicht hinkriegen unmöglich ist. Aber Gottesverehrung ist ja bekanntlich gesund für die Seele.
Eins wollen wir mal festhalten, die haben ungefähr 10x soviel Hirnmasse an Bord wie Xplosives.
Schade das so viele Spiesser dabei sind.
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#8
Hi

@Schlobinski:

Ich weis das mein Post etwas scharf formuliert war, aber es es nervt einen schon etwas wenn man sich über 2 wochen permanent gedanken dazu macht und das erste was man hört sowas wie "total ineffizient, machs doch anders ist eh viel besser" ist.

Bei Graphit ist manchmal jedoch auch so das die Errosionsprodukte teilweise so fein sind das sie durch den Filter kommen.

Mir ist übrigens neu das man bei der Galvanisierung die zu beschichtende Elektrode bewegen müsste.

Bei dem was ich vor habe ist es so das der Weg das Ziel ist. Ich möchte nur eine funktionierende Anode herstellen, die Chlorate sind mir (fast) egal.

Und das mit dem Kommentar zu VC: das war eigentlich mehr als Spaß gemeint, ich finde es doch interesant das manche Leute denken das wenn bestimmte Personen etwas nicht schaffen es unmöglich ist.

@mabuse_:


Natürlich, Chlorat ist noch zu bekommen, nur ist wie bereits erwähnt der Weg das Ziel. Nebenbei wäre es schon beruhigend das man auf den Doomsday vorbereitet ist.

Der pH-Wert der Zelle ist übrigens bei weitem nicht so kritisch wie es manchmal heißt. Wichtiger ist da das Anodenmaterial. Ich weiß nicht ob das hier schonmal jemand gemacht hat, aber: habt ihr schonmal die Effizienz euerer Zelle gemessen? Bei Graphit liegt die Effizienz (und das ist jetzt kein Witz) meistens bei ca 15-30%. Eine gute Bleidioxid-Anode schafft zwischen 40-55%. Wenn man den pH dann noch regelt kann man sogar auf über 70% kommen.

Die begrenzte Effizienz von Graphit liegt an der Temperatur. Hohe Temperaturen wie sie für mehr Effizienz nötig wären lassen sich nicht ohne massive Errosion erreichen, weswegen man Effizienz gegen Lebensdauer der Anoden tauscht.

Ich habe btw schon eine neue Idee welche einfacher und günstiger wäre als das was ich bisher gepostet habe, welche ich als nächstes verfolgen werde. Ich werde das in nächster zeit mal Testen.

EDIT:

Ich habe heute mal das "geheimnisvolle Material" welches als Substrat dienen soll in einer Kochsalzlösung getestet.

Wie erwartet (oder eher erhofft, wäre das nicht gegangen wäre ich quasi wieder am Anfang) hat sich das Substrat passiviert, der Stromfluss ist innerhalb von 30-60 min auf fast 0 gegangen. Ein Langzeittest ist in Planung. Das sagt leider noch nicht ob das Substrat geeignet ist, es sagt nur das ich es nicht gleich in die Tonne werfen kann. Jetzt bleibt nur noch zu hoffen dass die Beschichtung das Material nicht angreift
Da das Material relativ gut Leitet (Besser als Titan oder Edelstahl) dürfte es, sofern das halbwegs funktioniert das ideale "low cost"-Substrat sein (bis ich was besseres finde Big Grin ).
Ein kleiner Nachteil ist das es leider nur in Stabform mit ca 2mm Durchmesser einigermaßen günstig erhältlich ist, jedoch sind diese Stäbe mit ca 70ct/Stück relativ billig, und da bei 10 Elektroden nebeneinander doch ganz schön was an Oberfläche zusammenkommt, zumal durch die PbO2-Beschichtung der Durchmesser wächst, sollten sich so ganz passable Anoden-Arrays herstellen lassen.

Das werde ich die Tage mal testen, wenn das Blei da ist.

Ein Problem ist jedoch das sich das Material anscheinend nicht galvanisch auf andere Substrate wie Kupfer oder Stahl aufbringen lässt, was etwas schade ist. Aber auch hier bin ich bereits an einer Lösung auf Basis von Bismut dran (aber erst mach ich die Stabanoden fertig, und wenn ich da zu einem Ergebnis gekommen bin probiere ich das mit dem Bismut aus).
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#9
Hi

Mal ein Update:

Das "geheimnisvolle Material" war Wolfram aus WIG-Elektroden. Es hat sich jedoch im weiteren Verlauf herausgestellt das es doch angegriffen wird, außerdem ist es zu teuer.

Inzwischen bin ich jedoch auf eine Patentschrift (es ging um die Reinigung von mit organischem Material verunreinigtem Wasser) gestoßen in der Zinndioxid-Elektroden auf Basis eines Edelstahlsubstrates hergestellt wurden. In einem (nicht von mir ausgeführten) Test liefen diese Elektroden 10, bzw 15 Tage, danach wurden die Zellen abgeschaltet. Jedoch nicht weil die Anoden erodiert sind, sondern aus Zeitgründen. Es gab keine sichtbare Erosion. Das Dotiermaterial war Cerdioxid.

Die verwendeten Chemikalien waren Zinn(II)Chlorid, Cer(III)Chlorid und Ethanol als Lösungsmittel, jedoch geht für diesen Zweck auch Isopropanol oder Butanol.

MfG katodenfolger


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#10
pdf weg?
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