Zuurstofsensor met zink-lucht hoortoestelbatterij mogelijk?

Gestart door hansHalberstadt, 10-10-2020 12:32 u

Vorige topic - Volgende topic

0 leden en 1 gast bekijken dit topic.

hansHalberstadt

Op het forum worden vaak hevige discussies gevoerd mbt oxidatie en of dat nu wel of niet een rol speelt bij bottelen etc. Nu zijn zuurstofsensors redelijk duur en hebben beperkte levensduur, dus niet echt gebruikt binnen het forum.
Toen werd ik getriggerd door een hoortoestelbatterijtje waar je het lipje vanaf moet halen om het in werking te stellen. Dat blijkt te zijn omdat de batterij de zuurstof uit de lucht gebruikt om stroom te kunnen leveren [1]. Dat triggerde mij tot het volgende idee.
Om stroom te leveren heeft de batterij zuurstof nodig, dus kun je omgekeerd de hoeveelheid zuurstof meten door de stroom te meten die de batterij af kan geven. Dus kun je de batterij op die manier als supergoedkope zuurstofsensor gebruiken. bv prepareer een dopje zodat er 2 dunne draadjes doorheen gaan met een batterijtje in de kopruimte van je flesje. Als na verloop van tijd de zuurstof verbruikt is dan kan de batterij geen stroom meer leveren dus kun je daarmee heel goedkoop aantonen of de hergisting de zuurstof in de kopruimte kan verbruiken.

   

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Zinc%E2%80%93air_battery

hansHalberstadt

Hier zie je zo'n cel (zie Wikipedia link)

De zuurstof komt binnen via opening F en kan dan reageren met de zink.
Dus als er geen zuurstof wordt aangevoerd dan wordt alle zuurstof die er in de batterij zit snel verbruikt als je stroom afneemt en dus moet de stroom daarna nul worden. Als er een beetje zuurstof is dan zal die met een beperkte snelheid opgenomen kunnen worden dus moet op de een of andere manier de kortsluitstroom gekoppeld zijn aan de zuurstofconcentratie in het gas waarin je meet.

daanvandervleuten

Mooi stukje out of the box denken!
Ik ben benieuwd, wil je een testopstelling gaan maken?

knifeman


Brouwerij De Stichting


hansHalberstadt

Ik ga vanmiddag even wat testen om te zien of het principe werkt. Eigenlijk niet te geloven als het zo simpel zou zijn als dit.

SVB

Heel benieuwd! Fantastisch out of the box gedacht (onafhankelijk van of het nou wel of niet zou werken)

hansHalberstadt

Het batterijtje in een gesoldeerd houdertje geplaatst en in een afgesloten potje gelijmd.
wat bakkersgist slurry met appelsap opgestart zojuist.

Ben benieuwd wat er gaat gebeuren. V=1.417V, I=15mA na 2sec en 8mA na 10sec. stroom meten met batterij en diode in serie. (niet helemaal meten bij 0V over de batterij)
 

ExPeteriment

Citaat van: hansHalberstadt op 10-10-2020  14:45 uIk ga vanmiddag even wat testen om te zien of het principe werkt. eigenlijk niet te geloven als het zo simpel zou zijn als dit.
Schitterend dit.

William

Inventief idee Hans. Ik ben benieuwd.

Zou CO2 deze cel kunnen verstoren? Nu is het meeste O2 wel weg voordat er CO2 gevormd wordt.

hansHalberstadt

Citaat van: William op 10-10-2020  17:01 uInventief idee Hans. Ik ben benieuwd.

Zou CO2 deze cel kunnen verstoren? Nu is het meeste O2 wel weg voordat er CO2 gevormd wordt.
Dan zou er ergens een parasitaire chemische reactie zijn waar CO2 onderdeel vanuit maakt bedoel je?

William

Ja dat bedoel ik. Aan de kathode wordt nu O2 gebruikt. Vraag is of daar ook CO2 verbruikt kan worden. Er is we een vergelijkreactie met CO2 maar daar is ook H+ voor nodig.

hansHalberstadt

Citaat van: William op 10-10-2020  17:34 uJa dat bedoel ik. Aan de kathode wordt nu O2 gebruikt. Vraag is of daar ook CO2 verbruikt kan worden. Er is we een vergelijkreactie met CO2 maar daar is ook H+ voor nodig.
Ik weet niet of dat een rol speelt, dat gaan we zo zien, maar als het zo is dan zal de bronspanning mogelijk anders worden. Heb je daar een idee van? Als die lager is dan zink lucht dan kun je evt de stroom afnemen bij een spanning die boven die bronspanning ligt, want dan kan er alsnog geen stroom lopen.

William

Good old binas zegt:

2CO2(g)+ 2H+ + 2e- <> H2CO4  met een normaalspanning van -0.49 V

Gewoon proberen maar.

JeroenP

Briljant dit.


CiteerGood old binas...
:weetbeter: Geweldig.  :petje-af:

Jacques

Citaat van: hansHalberstadt op 10-10-2020 &nbsp;12:32 uOm stroom te leveren heeft de batterij zuurstof nodig, dus kun je omgekeerd de hoeveelheid zuurstof meten door de stroom te meten die de batterij af kan geven. Dus kun je de batterij op die manier als supergoedkope zuurstofsensor gebruiken. bv prepareer een dopje zodat er 2 dunne draadjes doorheen gaan met een batterijtje in de kopruimte van je flesje. Als na verloop van tijd de zuurstof verbruikt is dan kan de batterij geen stroom meer leveren dus kun je daarmee heel goedkoop aantonen of de hergisting de zuurstof in de kopruimte kan verbruiken.

Het idee is zonder meer innovatief.

Maar geen zuurstof na verloop van tijd kan komen door chemische binding van zuurstof met het bier en door het verbruik van zuurstof door de batterij...
De batterij is een soort brandende kaas in een omgekeerd glas.

hansHalberstadt

Citaat van: Jacques op 10-10-2020 &nbsp;21:58 uMaar geen zuurstof na verloop van tijd kan komen door chemische binding van zuurstof met het bier en door het verbruik van zuurstof door de batterij...
De batterij is een soort brandende kaas in een omgekeerd glas.
De batterij gebruikt alleen zuurstof als hij stroom levert. En ook dan is het nog maar een klein beetje. Dus als je niet wilt dat de batterij een theorie over zuurstofopname een handje gaat helpen dan kun je alleen af en toe meten. Nooi gedacht overigens dat we nog eens een batterij zouden gaan gebruiken om de zuurstof weg te nemen uit de kopruimte. ;)

Brouwerij De Stichting

Je wilt de stroomsterkte gebruiken als maat om de hoeveelheid zuurstof te bepalen, maar hangt de stroomsterkte ook niet af van hoe vol de batterij is? Ik begrijp dat je dat gedeeltelijk wil ondervangen door kort en periodiek te meten?

tdp

Prachtig idee Hans, ik ben benieuwd naar je bevindingen!

hansHalberstadt

Citaat van: Brouwerij De Stichting op 10-10-2020 &nbsp;23:12 uJe wilt de stroomsterkte gebruiken als maat om de hoeveelheid zuurstof te bepalen, maar hangt de stroomsterkte ook niet af van hoe vol de batterij is? Ik begrijp dat je dat gedeeltelijk wil ondervangen door kort en periodiek te meten?
De batterij werkt met 2 componenten: zink en zuurstof. als de batterij leeg is dan is de zink op. De zwakste schakel van de 2 bepaalt de stroom.
Het idee is dat de zuurstof op een hele lage concentratie komt te liggen, dus die wordt dan de zwakste schakel en zal dan als het goed is de stroom bepalen.

Brouwerij De Stichting


Andert

Leuk idee. Hoe ben je van om plan de meter te kalibreren mocht je het werkend krijgen?

hansHalberstadt

Citaat van: Andert op 11-10-2020 &nbsp;08:57 uLeuk idee. Hoe ben je van om plan de meter te kalibreren mocht je het werkend krijgen?
Ja als het werkt dan kun je het kalibreren met zuivere koolzuur uit een cilinder en dan bekende hoeveelheid lucht injecteren.

Andert

Citaat van: hansHalberstadt op 11-10-2020 &nbsp;09:05 uJa als het werkt dan kun je het kalibreren met zuivere koolzuur uit een cilinder en dan bekende hoeveelheid lucht injecteren.
Buiten het feit dat het een leuk projectje is: Is het dan niet slimmer om een CO2 of N2 cilinder aan te schaffen om de kopruimte van de fles, net voor het vullen, O2 vrij te maken? Met een 5 L cilinder kun je wellicht een paar duizend flessen op deze manier behandelen.

hansHalberstadt

Hier een eerste update:
gisteravond een beetje slurry genomen met appelsap. dat begon tegen het einde van de avond eerst tekenen van gisting te vertonen. Ik meet nu de stoom met 1 of 2 diodes in serie (ca 0.6 of 1.2 V)
voordat de gisting begon mat ik steeds ca 1.5mA wat stabiliseerde na ca 20-30 seconden. Vanmorgen stond alles goed te gisten. Toen weer gemeten. De cel leverde in het begin wel stroom, maar die liep snel terug naar ca 80uA bij 2 diodes. Daarna terug naar 1 diode, toen leverde hij even iets meer dan een mA en liep toen snel weer terug naar ca 100uA. daarna weer met 2 diodes gemeten, maar liep toen geen stroom meer omdat de batterijspanning tot 1 diode was gezakt en niet meer terugkeerde. Daarna het dekseltje verwisseld met een zelfde potje met lucht en gistend potje voorzien van een ander dekseltje. Echter met lucht keert de cel niet meer terug naar de normale werking.

Wat er denk ik gebeurt is dat de cel in koolzuuromgeving eerst alle zuurstof verbruikt die nog in de batterij zit en daar komt dan koolzuur voor in de plaats. Echter als je de cel dan opnieuw in lucht plaatst kan de koolzuur niet meer ontsnappen, dus kan er geen zuurstof aangezogen worden. Bij een normale cel wordt zuurstof verbruikt en zuigt de cel nieuwe lucht aan, hoewel daar wel 80% stikstof inzit, dus waarom er met stikstof dan niet hetzelfde probleem optreedt begrijp ik nog niet.

Het zou ook kunnen dat koolzuur de cel beschadigt op de een of andere manier.

Of het zou nog kunnen dat de diffusie van verse zuurstof heel langzaam gaat.

Als ik een nieuwe cel neem en daar de stroom meet dan loopt die snel terug naar 0. Als ik het plakkertje eraf haal dan loopt de stroom binnen enkele seconden op naar boven de 1mA en als ik het plakkertje er dan weer op doe dan loopt de stroom weer snel naar 0.

Wat ik nu ga doen is een minuscuul gaatje boren aan de anode kant (plaatje punt c) dan een slangetje aanbrengen rond de cel zodat ik met onderdruk gas door de cel heen kan trekken (als dat lukt) als het probleem dan diffusie is dan zou het opgelost moeten zijn. als het probleem beschadiging van de cel is dan is het einde verhaal helaas.
   

Tags:

Zoeken met Google op deze site.
Brouwspullen zijn ook te koop via Bol.com.
Als je iets bestelt bij Bol.com (ook andere zaken dan brouwspullen) via deze link steun je het forum.


Het boek van de beheerder van deze site.