Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 5. 1 februari 1955 - Hvorfor er tungt vann så kostbart? av Jomar Brun
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
82
TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 1. Diafragmacelle med jern-
katode.
De to sistnevnte metoder er "parasitiske", dvs.
de forutsetter en kombinasjon av
tungtvanns-fremstillingen med produksjon av vannstoff til
ammoniakksyntese eller andre hydreringsformål.
Prinsipper
Det var som kjent Urey og Washburn5 som
først fant at deuterium frigjøres langsommere
enn protium ved elektrolytisk spalting av en
H20-D20-blanding, slik at man får en anrikning
av D20 i vannet. Lewis® viste at med samme
ka-tode er forholdet mellom hastighetene for
fri-gjørelse av de to isotoper gitt ved følgende
relasjon:
dln Nh = s ■ d\n Nd eller
dNi
dND
A H
S’— (1)
ND
der Nh og ND betegner det totale antall H- og
D-atomer i det vann som elektrolyseres og s er
en konstant karakteristisk for den benyttede
katode (og katodetilstand).
Konstanten s angir med andre ord hvor månge
gånger raskere H-atomene frigjøres fra
væske-fasen under elektrolysen enn D-atomene. Men
dette vil med andre ord si at på et hvilket som
helst stadium i den elektrolytiske spalting står
forholdet mellom konsentrasjonene av H og D
i det vannstoff soin i øyeblikket utvikles i et
be-stemt forhold til det øyeblikkelige isotopforhold
i vannet, slik at man også kan skrive Lewis’
relasjon på følgende måte:
[H],/[D ]„ = «• [H]V/[D]V
(2)
Her betegner [H]^ og [D]ff konsentrasjonene av
protium og deuterium i det vannstoff som
utvikles og [H]^ og [D]v konsentrasjonene av
protium og deuterium i væsken.
Sett eksempelvis at man starter et
elektrolyse-forsøk med naturlig vann tilsatt litt
alkali-hydroksyd som elektrolyt. Da vil
isotopforhol-det i elektrolyten [D] J[H]„ være 1 : 6750. Sett
videre at man f.eks. bruker en liten
diafragmacelle med jernkatode (fig. 1) og at separasjons-
faktoren s = 10 (vanlig faktor for Fe-katode ved
vanlig romtemperatur.) Innføres disse tall i (2)
fås at isotopforholdet i det vannstoff soin
utvikles ved elektrolysens start, [D]^/[H]ff, er
1 : 67 500.
Fortsetter man å elektrolysen ned, dvs. å spalte
vannet uten ny tilsetning av vann, vil
D20-inn-holdet i elektrolyten som nevnt stige, som følge
av at protiuminnholdet frigjøres raskere enn
deuteriuminnholdet. Men samtidig øker også
D-konsentrasjonen i det til enhver tid utviklede
vannstoff i overensstemmelse med (2).
Separasjonsfaktoren s er uavhengig av
D20-inn-holdet i elektrolyten, og det har vist seg at den
innen visse grenser er tilnærmet uavhengig av
strømtettheten. Derimot er den
temperaturav-hengig, slik at den i alminnelighet avtar åtskillig
med stigende temperatur. Målinger utført av
for-fatteren i samarbeid med Th. Varberg med
al-minnelig handels jern som katodemateriale ved
strømtetthet 0,05 A/cm2 og med
KOH-oppløs-ning som elektrolyt ga følgende resultater7:
Katodetemperatur
°G s
97 ................................................5,8
75 ................................................7,1
50 ................................................8,6
25 ................................................10,6
15 ................................................12,7
6 ................................................13,2
1 ....................................14,4
— 19 ................................................17,5
Ellers kan s være endel forskjellig for
forskjel-lige katodematerialer. Jern er det
katodemateriale som ifølge faglitteraturen gir best
sepa-rasjon. Heller ikke ved de tallrike forsøk
for-fätteren har utført med forskjellige
katodematerialer har det lykkes å finne noe materiale som
gir bedre separasjon enn vanlig bløtt
handels-jern. Dette får man si er heldig, da jo jern som
kjent er det vanlige katodemateriale i tekniske
vannspaltningsceller.
For de fleste katodematerialer gjelder at man
oppnår bedre separasjon i alkalisk enn i sur
elektrolyt. Forsøk utført ved N.T.H. av
forfatte-ren og K Andreassen har vist at man oppnår
bedre separasjon i surstoff-fyllt enn i
surstoff-fri katolyt8.
For oppkonsentrasjonen av D20 ved enkel
nedelektrolysering av vanlig vann eller andre
H20-D20-blandinger gjelder følgende relasjon
ifølge (1)
[H]o/[H] • ([D]/[D]0)S= (Vo/V)5"1 (3)
Samtlige konsentrasjoner her refererer seg til
væskefasen: V er volum.
Sett eksempelvis at man starter elektrolysen
med Vo — 1 m3 naturlig vann, som altså
inne-holder 164 g DaO, og ønsker å vite hvilket
volum V vannet må elektrolyseres ned til for å
komme opp i et D20-innhold [D] = 99,5 % i en
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
