Birkland Eyde Reaktor

[Alexander8787]

Hallo zusammen und vielen Dank schon mal im vorhinein! Ich arbeite gerade an meiner VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit) zum Thema Salpetersäure und möchte da ich schonmal für ein anderes Schulprojekt einen, zugegeben recht mikrigen, Birkeland Eyde Reaktor gebaut habe, nochmal versuchen einen etwas Leistungsfähigeren zu bauen. Nach ein paar Tagen Recherche bin nun ich bei ein paar Fragen immer noch nicht schlauer und dachte mir ich frag mal euch um euren Rat

Meine Stromversorgung besteht aus (wenn sie nach meinem Reparaturversuch noch funktionieren ) 6 Klinger Neon Trafos vom Typ SRM 50/7.5 (3.75-0-3.75). Mit allen 6 parallel macht das dann 400VA x 6 = 2400VA. Ich weiß 7500V x 0.05A = 375VA auf den Trafos steht aber 400VA, weiß vielleicht jemand von euch warum das so ist?

Ich habe mir über zwei verschiedene Designs Gedanken gemacht, die Fotos meiner 3d Modelle dienen nur mal zur groben Veranschaulichung.

1. Design:

2. Design vom Original inspiriert

Das erste Design habe ich mir von @andreas1984 abgeschaut, der ja auch ein sehr ausführliches Video dazu gemacht hat (https://www.youtube.com/watch?v=lNRAraOZrE4). Seine Anlage ist definitiv bei weitem die beste die ich im Internet bis jetzt finden konnte weshalb ich meinen Reaktor ursprünglich sehr ähnlich (wenn auch kleiner) bauen wollte. Jedoch habe ich bei meinen Trafos das Problem das ich ja nicht einmal 0V und einmal HV sondern wegen der Mittelpunkterdung zwei mal HV habe, und somit das Kühlwasser der äußeren Elektrode unter Strom stehen würde. Ich weiß nicht ob das unbedingt ein Problem ist aber es hört sich für mich irgendwie sehr nach Problem an? Ich bräuchte dann ja auch eine Pumpe bei der es keine elektrische Verbindung zwischen Kühlwasser und Motor gibt. Fallen euch dafür Lösungen ein? Eventuell die Trafos gleichrichten damit ich nur eine HV Elektrode hab? Funktioniert das ganze mit DC überhaupt, es müsste sich ja dann mit dem Magnetfeld anders verhalten?

2. Design:

1. Design von andreas1984

Die zweite Variante wäre dem originalen Aufbau der Reaktoren sehr ähnlich ich bin mir aber unsicher wie gut das im Amateurmaßstab funktioniert. Mir würde dieses Design besser gefallen weil man eventuell ein Schaufenster einbauen könnte um die Plasmascheibe zu sehen. Ich nehme an das ich da wegen der Hitze wahrscheinlich Probleme mit der Isolation der Kupferelektroden vom Gehäuse und bei der Befesitigung der Glasplatte hätte oder was meint ihr dazu? Würden die Kupferelektroden (wie beim original) überhaupt vernünftig durchhalten und wenn ja müssten sie dafür Wassergekühlt sein oder könnte man das auch mit Luftkühlung hinkriegen?

Ich bräuchte auch relativ große Magnete dafür (wie in diesem Video von @norbi: https://www.youtube.com/watch?v=2RRqIv4SoLg ) weiß jemand wo man sowas bekommt? Ich konnte nirgends Magnete in der Größe finden.


Kann mir vielleicht jemand ein Buch/Artikel/Website empfehlen wo erklärt wird wie genau sich unterschiedliche Magnetfelder auf die Form des Lichtbogens und des Plasmas auswirken? Ich habe nämlich viele verschiedene Videos gesehen in denen durch völlig unterschiedliche Magnete der selbe Effekt am Lichtbogen erzielt wird und verstehe es noch nicht so ganz. Außerdem sollte ich in meiner VWA ja auch vernünftige Quellen anführen warum der Reaktor so gebaut ist, und es nicht nur einfach von einem YouTube Video nachbauen.

So war es ja beim Original:

Birkeland-Eyde_Plasma_Disc.png (161.24 KiB) 6904 mal betrachtet

Ich habe außerdem noch das Problem das die Isolation meiner Trafos schon ziemlich beschädigt ist (Bilder im Anhang) und abbröckelt weshalb ich die neu machen muss. Habe von einem Bekannten Epoxidharz und Baumwollband für die Reperatur bekommen. Ist das Baumwollband mit Epoxidharz für HV-Anwendungen ok? Hab da im Internet nämlich ein paar widersprüchliche Sachen gelesen, aber es wurde mir ja von einem Elektriker empfohlen. Und reicht es aus wenn ich das Harz einfach zwischen den Lagen aufstreiche und es dann im Ofen aushärten lasse (so wurde es mir empfohlen) oder brauche ich dafür unbedingt ein Vakuum?

beschädigter Trafo

beschädigter Trafo

Grüße, Alexander

[Norbi]

Du kannst die Elektroden ruhig in einem Wasserkreislauf legen. Du musst halt nur ein paar meter Schlauch mit irgendwie 6mm Innendurchmesser dazwischen schalten und auch zur Pumpe die dann natürlich zu erden ist. Kann man ja durchrechnen wieviel Strom da fließt mit der Leitfähigkeit von Leitungswasser.

Son Magnet wie bei mir gibts bei vielen Neodym-Magnet Shops, dürften aber inzwischen irgendwie 100€ das Stück kosten in der Größe, gehen aber auch kleinere. Hab die nur genommen weil die da waren.

Würde das heute auch mit so einem Rohr machen, da genügen dann auch zwei solche Magnete drum.
https://www.amazon.de/dp/B007OXE3LI
Die sind hitzeunempfindlicher und nah am Lichtbogen.

Gleichrichten ist ganz praktisch weil dann eine Elektrode nicht so heiß wird.

Deine zweite Lösung wird nicht funktionieren weil da der Lichtbogen übers Gehäuse geht, das müsste aus Glas oder Keramik sein oder wesentlich größer dass die Isolationsabstände stimmen.

[axonf]

Hallo und einen schönen Donnerstagnachmittag, hallo Alexander. Dein Vorhaben- Praktikumsarbeit, ist ja ein sehr interessantes und anspruchsvolles Projekt. Als alter Hochtemperatur Panneflicker und Kesselschmied kann ich dich, etwas bei der Material - Auswahl unterstützen . Für deinen Reaktor hätte ich schon das passende Material - Hastelloy - Alloy 625 Inconell - 1.4841 vollständig unmagnetisch - parat, auch mit dem entsprechenden Schweisszusatz. Die Durchführungen für die Elektroden - Kühlwasser - Rohr aus Wolframkupfer würde ich gleich aus PVDF - Teflon machen. Dabei haben sich auch Teflon - O Ringe bei runden Elektroden bewährt, in Verbindung mit einem Flansch aus PVDF - Teflon. Ein passendes Stück 1/2 Schlauch von ner Induktionsspule hätte ich auch noch . Viele herzliche Grüße von axon-F.

[Alexander8787]

Hallo, erstmal danke für eure Antworten und sorry das ich mir mit meiner Antwort so viel Zeit gelassen habe.

Da der Birkeland Eyde Reaktor nur einer von 13 Versuchen in meiner VWA ist bin ich jetzt zu dem Schluss gekommen das ich diesen Versuch eher einfacher machen möchte. Deshalb würde ich gerne statt meinem ursprünglichen Plan mit der Reaktorkammer aus Edelstahl, nur mit fertigen Glas Bauteilen arbeiten. Hätte es zwar sehr gerne selbst gebaut aber dafür kann ich mir das Material niicht leisten. Das ganze sollte dann bis auf den Absorber praktisch gleich aussehen wie das was Norbi gebaut hat. @Norbi ich hab mir deinen Thread nochmal durchgelesen und 0,5 mol für 4kWh find ich ehrlich gesagt garnicht so schlecht wenn man bedenkt das dein Absorber nur eine kleiner Rundkolben war. Ich denke mit einem besseren Absorptionssytem könnte das ganze noch einiges effektiver sein. Mir geht es ja auch nicht darum kostengünstig Säure herzustellen. Ich möchte nur genug herstellen um sinnvoll messen zu können wie sich verschiedene Änderungen am System wie zb Leistung des Lichtbogens oder Kühlung der NO=>NO2 Oxidationskammer, auf das Ergebnis auswirken, damit ich die Daten dann in der Arbeit auch sinnvol interpretieren kann.

Werde so einen Kolben hier benutzen damit ich keine Lösungmittelbirne anbohren muss:

Wie würdet ihr jetzt die Elektroden machen? Ich habe ja maximal 2cm große Löcher an dem Kolben, wann ich da ein U förmig gebogenes Rohr durchführen will wird das schon ziemlich eng wenn ich kein sehr dünnes benutze. @axonf Wolframkupfer klingt nach dem optimalen Material, ich konnte davon Aber keine kleinen Rohre sondern nur Rundstäbe oder fertig EDM Elektroden finden. Ich hätte mir gedacht ich könnte aus Edelstahl oder eventuell PTFE zwei Stopfen für die Schliffverbindungen drehen (mit PTFE O Ringen zum abdichten) und da dann ein Loch mit Gewinde reinschneiden wo man dann so eine WCu Elektrode mit Gewinde druchschrauben könnte. Wenn die Elektrode an der Spitze mir der Zeit erodiert könnte man sie dann mit dem Gewinde einfach weiter rein drehen. Wasserkühlung kann man dann halt nicht mehr machen... Was meint ihr dazu?

Bezüglich der Magneten, in der Größe wie du sie hast Norbi (ich schätze jetzt anhand von dem Rundkolben im Video mal 30cm Durchmesser?) konnte ich wirklich absolut nirgendends finden mus ich mich wohl it was anderem zufrieden geben Selbst Ferritmagneten konnte ich nur einen mit 14cm Durchmesser finden. Bist du sicher das es Neodym Magneten sind? Und wie war bei deinen Magneten die Polarität?

LG Alexander

[Norbi]

Ringmagnete gibts standardmäßig nicht in Größe.

Und bei mir sind die beiden braunen Scheiben NICHT die Magnete. Das sind schlicht zwei Resopalplatten die zwei Quadermagnete auf Abstand halten.
Die Quadermagnete sind die braunen Dinger bei den Gewindestangen, da ist Paketband als Schutz drum (gegen magnetischen Dreck, und und Stoß)

btw.

Die Herstellung und auch der BESITZ von Salpetersäure mit mehr als 3% ist in Deutschland seit 2021 VERBOTEN (Ausgangsstoffgesetz §13)
Kann Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren oder Geldstrafe geben.