Nh3 – Bushreaktor 19/20

Bushreaktor – NH3 reaktor –

Lavet af Karla, Lærke og Martin

Disposition

Opstart 

  • Identificere problemet 
  • Brainstorm 
  • Design 

Forsøg og resultater

  • Elektrolyseforsøg, resultater og konklusion
    • Hvilken syre er mest effektiv 
    • Hvor stor en spænding skal igennem
  • Solceller 
    • Hvor store skal de være 
    • Hvor meget strøm kan de
  • Forhold mellem H2O som liquid og gas
    • Hvor meget fylder H20 som liquid i forhold til H2O som gas
  • Kombination af forsøg
    • Hvor meget strøm skal det bruge 
    • Er det muligt at kombinere de forskellige dele

konklusion

  • Vil det virke i praktisk
  • Hvor ville det stå

Opstart 

identificere problemet 

Det allerførste vi gik i gang med, var at identificere problemet som er at udbyttet af landmænds afgrøder der forårsager fattigdom og sult. Det er både skadeligt for den fysiske og mentale sundhed. 

Ifølge WHO’s statistikker er der hvert år 178 mio. børn verden over der sulter p.g.a. fattigdom, primært i verdens u-lande. Det dårlige udbytte skyldes dårlig eller ingen næring i den jord landmændene dyrker deres afgrøder på. Vi vil ved at fremstille ammoniak kunne tilføre næring til deres landbrug og dermed bedre udbytte.

derfor ville vi lave en maskine der kunne lave ammoniak på en sikker og nem måde så den kunne stå i de områder i verden der har mangel på mad. men vi skal også tage hensyn til de nye klimakrav.

 Brainstorm 

Vi startede med at lave en rough brainstorm hvor vi skrev ideer, desgin, problemer og vigtig information fra forrige grupper. ud fra vores konklusioner fandt vi frem til vores første produkt. 

Hvis i vil havde et nærmer kig på brainstormen kan i klikke herhttps://www.mindmeister.com/1353445748?t=9l07CUxAdU

Design

Da vi gik i gang med designet baseret vi det på følgende faktorer:

  • simple
  • let at reparere 
  • miljøvenlig
  • effektivt
  • billig 
  • let transportabelt

Vi havde mange overvejelser vi havde specielt mange problemer med at finde på et mekanisme der kunne adskille N og O atomerne når N’et skulle videre ind i reaktoren.

Vi kom op med en jern membran da de ville filtrere det meste af O væk. De andre metoder vi kom op med ville at tilsætte H2, Men de ville bare betyder at vi skulle bruge mere strøm og får et mindre udbud. 

Ud fra vores overvejelser kom vi op med dette design.

Vi introducerer Posidionhera v1.0:

Problemet med dette var at H atomerne ikke ville lave en fordeling fordi at gassen ville stige op ad. Så vi havde en løsning hvor Rørene lå ved siden af hinanden i stedet for overfor hinanden.

her er PorsidonHera v1.2

Så prøvede vi at se om de forskellige dele ville virke i praksis. Her under kan i se forsøg og deres resultatet:

  1. forsøg. Elektrolyse 

Vi tog et elektrolyseapparat med ½ vand og en smule svovlsyre. Nede i apparatet satte vi to reagensglas også med vand. Hele opstillingen tilsatte vi til strømforsyningen. Så skulle der gerne blive dannet brint og ilt i hver af de to reagensglas. Første gang skete der ikke noget. Anden gang har vi sat strømforsyningen til 10,3 volt. En gang imellem, når amperen stod på 0, løftede vi blidt reagensglassene en smule, for at der kommer ioner. efter 20 min. ca. testede vi reagensglassene om der er kommet brint og ilt. Den vi testede brint sagde den høje bloplyd, som er en lille eksplosion. Og det andet reagensglas er så fyldt med ilt.

  1. forsøg Elektrolyse

Vi har lavet den samme opstilling denne gang med præcis 75 ml vand i hvert reagensglas, og præcis en teske svovlsyre. Nu vil vi tage tid, for at gøre det mere nøjagtigt. denne gang er 25,2 volt i. De faktorer der betyder noget er volt/spænding, strømstyrke/ampere og syre – mængde – koncentration. Efter 18 min og 28 sek, var begge reagensglas tomme for vand, og fyldt med ilt og brint. 

  1. forsøg elektrolyse

Vi laver vores elektrolyse forsøg igen, med de samme mål. 10 ml i hver reagensglas, 100 ml vand i bærgeret og 2 ml syre. Vi sætter 20 volt igennem. 

Svovlsyre: 1 molekylær svovlsyre. 0,03 – 0,08 ampere efter tid. Efter 11 min og 7 sek var det ene reagensglas tomt. Vi tog en tændstik hen til den, som sagde det lille plop. Dermed ved vi det var hydrogen. 

Saltsyre: 1 molekylær saltsyre. Vi kan se der kommer ampere igennem reagensglassene, men det er så lidt at vi ikke kan se det på vores strømforsyning. Efter ca 37 min, stoppede vi forsøget og testede. Der var stadig vand i reagensglassene, men også hydrogen. Saltsyre er ikke en god løsning. 

Eddikesyre: 1 molekylær. Samme som med saltsyre. Der kommer hydrogen igennem, men kun meget lidt. Efter 30 min stoppede vi forsøget. der var stadig en masse vand i, men igen stadig hydrogen. 

Vi kan konkludere at svovlsyre er det der virker bedst, så nu prøver vi med 2 molekylær svovlsyre. Amperen startede på 0,08, men er efter ca 3 min. faldet til 0,03

Efter 13 min 40 sek var det ene reagensglas tomt og vi tjekkede at det var hydrogen

Fejlkilde: meget rust på vores elektrolyseapparat

Solcelle:

Vi satte vores solcelle (55 *52 cm) til et voltmeter og tog den udenfor. Der var 0,7 uv den dag og vi fik 10 volt.

Vi vil prøve at undersøge hvordan uv’en er i Yemen så vi kan regne ud hvor meget solcelle der skal til dernede. 

UV indexet er i gennemsnit på 12 i Yemen, og har mellem 6-9 solskinstimer om dagen på et år. I Danmark kan vi i vintermånederne være nede på kun 1 time om dagen, og en uv på højst 6,6 og helt ned til 0 som det næsten var den dag.

NH3 forsøg

Materiale 

mat- og kemikalieliste: 

Urinposer, 2 stk.

Dinitrogen (kvælstof), N2 på stålflaske 

Dihydrogen (brint), H2 på stålflaske 

Kvartsrør

NH3 -katalysator fra Haldor Topsøe 

Glasuld 

Universalindikatorpapir 

Gummislanger Prop m. hul. 

Hypotese:

Vi forudser at ud fra vores forsøg vil lave NH3. det forudser vi PGA reaktion mellem dihydrogen og dinitrogen og varme vil skabe en reaktion der laver NH3. Det har vi læst her

Process: 

Vi har stillet det op på følgende måde: 

Vi har i den ene pose hydrogen og nitrogen, som når den bliver presset igennem vores lille reaktor et par gange vil blive til ammoniak.

Her kan vi se reaktoren med rockuld og katalysatorer fra Haldor Topsøe.

Vi tog en indikator prøve før, med blandingen af H2 og N2. Den blev grønlig.

Nu tager vi prøven igen og den blev meget blå som indikere at det er et basisk stof. 

Vi kan derfor konkludere at man godt kan sammensætte de forskellige forsøg og at man ca skal bruge mellem 80 til 100 volt for at kunne kører Bushreaktoren.

Vi lavede vores forsøg igen og testede vores universalindikatorpapir som blev grønt som forventet. (Inden forsøget)

Efter at have gentaget vores forsøg har vi testes med vores universalindikatorpapir og det blev som forventet blåt igen hvilket betyder vi har skabt NH3. Vi kunne også lugte på gassen at det var NH3

Konklusion af forsøg

  • Efter at have lavet vores forsøg 2 gange kan vi konkludere at vores påstand var korrekt. Vi har fremstillet ammoniak. 

Forhold mellem H2O som liquid og gas

Materialer

Bunsenbrænder, ballon, kolbe, pipette og stativ

Prosse

vi tager et stativ og sætter en kolbe oven på tilsætter x antal gram vand. Vi putter en bunsenbrænder under stativet. Derefter sætter man en ballon stramt om kolben. tænder for bunsenbrænderen dog ikke til for høj en temperatur da det ville sprænge den. det havde vi store udfordringer med da vores ballon ikke var så stor. efter mange mislykkede forsøg og kun et succesfuldt forsøg besluttede vi os for at regne det teoretisk ud i et regneark

Her under kan i se regnestykker:

Vi kan se ud fra regnearket at vand som gas er 1651.74 gange større en H2O liquid. Dette er en faktor vi skal tænke over i forhold til størrelsen på designet.

Sammensætning af forskellige forsøg

Nu har vi sat vores forsøg op igen hvor vi sætter elektrolysen sammen med vores NH3 reaktor. Så fører vi hydrogenen fra elektrolysen over til reaktoren. Det skulle gerne vise hvordan produktet kommer til at være sammenhængende, ift. produktion og materialer,  og hvor meget elektricitet vi skal bruge fra vores solceller. 

Det virkede meget hurtigt, efter vi trykkede hydrogen gennem røret havde vi skabt ammoniak. Det tjekkede vi med indikatorpapir og kunne igen tydeligt lugte det. 

Før vi skaber ammoniak er vores indikatorpapir grønt da der er vand på det som er neutralt. Det er neutralt fordi der er en ligevægt mellem O H- og H+. Når det så bliver til ammoniak bliver det basisk, hvilket betyder der er mere OH- end H+.

OH- er hydroxidion og H+ er hydron

Dette er mængden af volt vi skal bruge for at have det kørende:

Reaktor: 20-20 volt

Brændkammer: 20-30 volt

Elektrolyse: 40 volt

i alt: 80-100 volt

Ligevægt af ammoniak

3H2(9)+N2(g) ~ 2NH3(9) K,= 0,058 M-2(500 °C) 

En blanding of H2 i N2 og NH3 har følgende sammensætning: 

[H2] = 0,131 M [NZ] = 0,252 M [NH3] = 0,0213 M 

Konklusion

Vil det virke i praktisk.

Vi tror med lidt mere forskning på reaktoren ville det være muligt. Det vi manglede at lave reached på er brændkammeret og hvordan det kommer til at virke med de andre dele og lave en jern membran der vil være i stand til at filtrer O og H atomerne fra hinanden. Vi manglede også hvilket materiale det skulle laves af og hvordan man skulle transportere det.

Hvor ville det stå

Vi tænker siden der er stor mangel på mad i hele landet. Men problemet med Yemen er at der er kun et sted i Yemen hvor man kan dyrke jord men det er langt til vandet, men det kan vi ikke gøre noget ved derfor har vi valgt at placere den på vestkysten.

For yderligere information – kontakt denne email

martinsoerensen10@gmail.com

Skriv et svar

14 + 15 =

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.