Prosty, tani i wytrzymały system do pomiaru objętości wodoru wydzielającego się w reakcjach chemicznych z roztworami wodnymi

Podsumowanie

Badanie metod generowania wodoru na żądanie dla ogniw paliwowych wciąż zyskuje na znaczeniu. Jednak systemy do pomiaru wydzielania wodoru w wyniku reakcji chemikaliów z wodą mogą być skomplikowane i kosztowne. W tym artykule szczegółowo opisano prostą, tanią i solidną metodę pomiaru wydzielania się wodoru.

Streszczenie

Rośnie zainteresowanie badań nad rozwojem przenośnych systemów, które mogą dostarczać wodór na żądanie do wodorowych ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEM). Naukowcy, którzy chcą opracować takie systemy, potrzebują metody pomiaru wytwarzanego wodoru. W niniejszym artykule opisano prostą, tanią i solidną metodę pomiaru wodoru powstającego w wyniku reakcji ciał stałych z roztworami wodnymi. Reakcje przeprowadza się w konwencjonalnej kolbie okrągłodennej z jedną szyjką umieszczonej w łaźni wodnej o kontrolowanej temperaturze. Wodór wytworzony w wyniku reakcji w kolbie jest kierowany przez rurki do wypełnionego wodą odwróconego cylindra miarowego. Woda wyparta z cylindra miarowego przez dopływający gaz jest kierowana do zlewki na wadze. Waga jest podłączona do komputera, a zmiana odczytu masy wagi w czasie jest rejestrowana za pomocą programów do gromadzenia danych i arkuszy kalkulacyjnych. Dane można następnie w przybliżeniu skorygować o parę wodną za pomocą metody opisanej w niniejszym dokumencie, a także wywnioskować takie parametry, jak całkowity uzysk wodoru, szybkość wytwarzania wodoru i okres indukcji. Rozmiar cylindra miarowego i rozdzielczość wagi można zmienić, aby dostosować konfigurację do różnych objętości wodoru i natężeń przepływu.

Wprowadzenie

Ze względu na ich wysoką gęstość energii, baterie litowo-jonowe są obecnie jednym z najpopularniejszych źródeł zasilania dla przenośnej elektroniki użytkowej. Jednak ilość energii, która może być dostarczona przez akumulator, jest ograniczona. W związku z tym istnieje obecnie duże zainteresowanie opracowaniem alternatywnych metod dostarczania energii elektrycznej. Jedną z bardziej obiecujących metod jest wykorzystanie ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEM), które wytwarzają energię elektryczną i wodę poprzez połączenie wodoru i tlenu. Ogniwa paliwowe PEM mają dwie główne zalety w porównaniu z akumulatorami. Po pierwsze, ogniwa paliwowe PEM mogą dostarczać energię przez znacznie dłuższy okres czasu (o ile utrzymany jest przepływ wodoru). Po drugie, w zależności od źródła paliwa, ogniwa paliwowe PEM mogą mieć znacznie większą gęstość energii niż akumulatory, co oznacza, że mniejszy system może dostarczyć więcej energii. ^1,2 W związku z tym obecnie prowadzonych jest wiele badań ukierunkowanych na rozwój przenośnych źródeł wodoru na żądanie. ^2-7 Jedną z metod, której poświęca się obecnie wiele uwagi, jest wytwarzanie wodoru w reakcji chemikaliów z wodą. ^8,9

pkt.

Jednym z najważniejszych parametrów, które muszą być mierzone w tych reakcjach, jest wydzielanie się wodoru. W przypadku prostych reakcji, takich jak wydzielanie wodoru przez dodawanie chemicznych materiałów magazynujących wodór do roztworów wodnych, korzystne jest posiadanie prostego, taniego systemu pomiarowego. Przykładem takiego systemu jest metoda wypierania wody, w której objętość gazu powstającego w reakcji chemicznej jest mierzona po prostu poprzez śledzenie objętości wody wypartej z odwróconego cylindra miarowego wypełnionego wodą. Technika ta wywodzi się z koryta pneumatycznego, które zostało opracowane przez botanika Stephena Halesa, a następnie zaadaptowane i wykorzystane do najsłynniejszego zastosowania przez Josepha Priestleya do wyizolowania kilku gazów, w tym tlenu, w XVIII^{wieku. 10,11} Metoda wypierania wody ma zastosowanie do każdego gazu, który nie jest szczególnie rozpuszczalny w wodzie, w tym wodoru, i jest nadal szeroko stosowana do rejestrowania objętości wodoru powstałego w wyniku reakcji różnych substancji chemicznych, takich jak borowodorek sodu, aluminium i żelazokrzem, z wodą. ^12-20

Dni

Jednak klasyczna metoda wypierania wody, polegająca na ręcznym rejestrowaniu zmian poziomu wody w miarę wydzielania się gazu, jest uciążliwa i może, przy wyższych prędkościach przepływu gazu, gdy poziom wody zmienia się szybko, być niedokładna, ponieważ eksperymentatorowi trudno jest dokonać dokładnego odczytu. Dane rejestrowane ręcznie mają również z natury niską rozdzielczość czasową, ponieważ eksperymentator nie może realistycznie dokonywać odczytów w odstępach czasu mniejszych niż ~ 10 sekund.

Kilku badaczy poradziło sobie z tym problemem, używając kamer do rejestrowania procesu wypierania wody i oprogramowania do analizy danych w celu wyodrębnienia zmian objętości w czasie. ^21-25 Wymaga to jednak znajomości programowania komputerowego i stosunkowo drogiego sprzętu. Inni badacze wykorzystali przepływomierze masowe do rejestrowania przepływu wodoru. ^26-29 Jednak często są one w stanie wykrywać gaz tylko w wąskim zakresie i lepiej nadają się do zastosowań, w których przepływ jest utrzymywany na względnie stałym poziomie.

Prostszym podejściem do uzyskania wyższej rozdzielczości, dokładniejszych danych jest skierowanie wody wypartej przez wydzielanie wodoru do naczynia odbiorczego, które jest umieszczone na bilansie masy. ^30-35 Wariant tej metody opisany w niniejszym dokumencie wykorzystuje ogólne szkło laboratoryjne i tanią, dostępną na rynku wagę do rejestrowania wydzielania się wodoru w wyniku reakcji krzemu z wodnymi roztworami wodorotlenku sodu. Zamiast rejestrować je ręcznie, dane są rejestrowane w arkuszu kalkulacyjnym za pomocą pakietu oprogramowania do gromadzenia danych, który umożliwia saldo wysyłania danych do komputera. Należy zauważyć, że o ile technika ta jest odpowiednia do pomiaru wydzielania wodoru w skali mililitrowej, o tyle nie nadaje się do pomiaru bardzo małych (ze względu na niepewność wagi) lub bardzo dużych (ze względu na ograniczony rozmiar cylindra miarowego) objętości wodoru bez odpowiedniej adaptacji (tj. przy użyciu wagi o wyższej rozdzielczości lub większego cylindra miarowego).

Protokół

1. Konfiguracja oprogramowania do rejestracji danych

1. Zainstaluj oprogramowanie do zbierania danych i arkuszy kalkulacyjnych na komputerze wyposażonym w port szeregowy RS232.
2. Podłącz komputer do wagi za pomocą odpowiedniego połączeniowego RS232 (w tej metodzie zarówno komputer, jak i waga wymagały złącza 9-pinowego). Saldo będzie zazwyczaj podłączone do COM1.
3. Otwórz oprogramowanie do zbierania danych.
4. Aby zarejestrować dane w arkuszu kalkulacyjnym (np. Excel), przejdź do "Trybu", a następnie "Wyślij naciśnięcia do", wprowadź odpowiednią nazwę oprogramowania arkusza kalkulacyjnego w polu "Tekst paska tytułu aplikacji" i wybierz "excel.exe" w "Wierszu poleceń", a następnie naciśnij "OK". Obok opcji "Wyślij naciśnięcia do" w menu rozwijanym "Tryb" powinien pojawić się znacznik wyboru.
5. Przejdź do "Port", a następnie "Ustawienia" i upewnij się, że wartości są odpowiednie do danego salda, a następnie naciśnij "OK".
6. Przejdź do "Definiuj", następnie "Zdefiniuj strukturę rekordu danych wejściowych" i wybierz "Odczytano znak numeryczny" w sekcji "Początek zdarzenia rekordu" i "Powrót karetki lub CrLf odebrany" w sekcji "Zdarzenie końca rekordu", a następnie naciśnij "Kontynuuj".
7. Gdy pojawi się pole zatytułowane "Struktura rekordów wejściowych", wybierz opcję "Każdy rekord danych zawiera pojedyncze pole danych", a następnie naciśnij "Kontynuuj".
8. Gdy pojawi się pole zatytułowane "Edytor definicji rekordu wejściowego - tryb wysyłania naciśnięć": w polu 1 ustaw "Filtr wejściowy" na "Tylko dane numeryczne", a "Naciśnięcia po wprowadzeniu pola" na "{Tab}{Minuta}:{Sekunda}{LEWO}{W DÓŁ}", a następnie naciśnij "OK".
9. Przejdź do "Definiuj", a następnie "Zdefiniuj skróty klawiszowe i gorące akcje". Wybierz Skrót klawiszowy 1, a następnie wybierz akcję skrótu klawiszowego "Zawieś WinWedge" i przypisz jej naciśnięcie skrótu "BACKSPACE" i naciśnij OK.
10. Przejdź do "Plik", a następnie "Zapisz jako" i zapisz metodę w odpowiednim folderze.

2. Konfiguracja eksperymentalna

1. Dodaj wodę do szklanej miski, aż będzie wypełniona w około 3/4. Następnie umieścić szklaną miskę na mieszadle z kontrolowaną temperaturą i podgrzać do 50 °C; Alternatywnie użyj łaźni wodnej sterowanej termostatycznie.
2. Dodać wodę dejonizowaną (5 ml) do kolby okrągłodennej o pojemności 50 ml i umieścić ją w łaźni wodnej w taki sposób, aby poziom wody w kąpieli był znacznie wyższy od poziomu wody w kolbie.
3. Włóż termometr do szyjki kolby okrągłodennej, aby monitorować temperaturę wody (po zrównoważeniu temperatura wody w kolbie jest zwykle ~ 5 °C niższa niż wartość zadana na płycie grzejnej).
   Uwaga: Konfiguracja jest gotowa, gdy temperatura wody w kolbie pozostaje stała przez 10 minut.
4. Napełnij zlewkę wodą dejonizowaną.
5. Umieścić pustą zlewkę na wadze rejestrowania danych.
6. Zbuduj mostek z arkusza tworzywa sztucznego, który może przenosić wodę z dziobka zlewki do pustej zlewki na wadze rejestrującej dane. Upewnij się, że plastikowy mostek nie styka się fizycznie ze zlewką na wadze rejestrującej dane.
7. Napełnij cylinder miarowy o pojemności 500 ml wodą dejonizowaną.
8. Przykrywając otwarty koniec dłonią w rękawiczce, odwróć cylinder miarowy i umieść go w zlewce tak, aby otwarty koniec cylindra miarowego znajdował się tuż pod powierzchnią wody.
9. Użyj stojaka retortowego wyposażonego w dwa występy i zaciski do podparcia cylindra miarowego. W zależności od wielkości cylindra miarowego umieść przeciwwagi na podstawie stojaka na retortę, aby zapobiec jego upadkowi pod wpływem ciężaru wody.
10. Wyreguluj położenie zlewki w taki sposób, aby wylewka stykała się z plastikowym mostkiem.
11. Ostrożnie podnieś cylinder miarowy, aby umożliwić uwolnienie wody i wniknięcie powietrza, aby upewnić się, że poziom powietrza w cylindrze miarowym jest stały na początku każdego eksperymentu (npample, 100 ml powietrza).
12. Włóż nieszlifowany szklany koniec złącza zmodyfikowanego adaptera do odcinka rurki. Uszczelnij, ostrożnie owijając Parafilm wokół połączenia między złączem a rurką.
13. Włóż koniec rurki do cylindra miarowego.
14. Upewnij się, że dodanie nadmiaru wody spowoduje, że spłynie ona na wagę, dodając trochę wody do zlewki. Nieszczelności mogą wystąpić przy dużych natężeniach przepływu na połączeniu między wylewką zlewki a plastikowym mostkiem.
15. Upewnij się, że saldo nie wskazuje zera. W razie potrzeby dolać trochę wody do zlewki na wadze do rejestrowania danych.
16. Za pomocą wagi odważyć 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 lub 0,25 g krzemu do małej szklanej fiolki; nie należy używać plastikowej łódki wagowej, ponieważ pewna ilość krzemu ma tendencję do zatrzymywania się na wewnętrznej szyjce kolby po dodaniu go do mieszaniny reakcyjnej z łodzi wagowej. Tego problemu można uniknąć, wprowadzając zamiast tego małą szklaną fiolkę do szyjki kolby.

3. Procedura eksperymentalna

1. Dodać roztwór wodorotlenku sodu (5 ml, 20% wag.) do kolby okrągłodennej o pojemności 50 ml i umieścić go w łaźni wodnej w taki sposób, aby poziom wody w kąpieli był znacznie wyższy od poziomu wody w kolbie.
2. Włożyć termometr do szyjki kolby okrągłodennej, aby monitorować temperaturę roztworu (po zrównoważeniu temperatura wody w kolbie w tym ustawieniu jest zwykle o ~ 5 °C niższa niż wartość zadana na płycie grzejnej).
3. Pozostaw na 10 minut, aby się wyrównać.
4. Przed zakończeniem okresu równowagi otwórz nowy arkusz kalkulacyjny w pakiecie oprogramowania do arkuszy kalkulacyjnych, a następnie otwórz oprogramowanie do zbierania danych. Załaduj metodę utworzoną w kroku 1, przechodząc do "Plik" w menu Start oprogramowania do zbierania danych, a następnie "Otwórz metodę".
5. Tuż przed końcem 10-minutowego okresu równowagi przejdź do "Aktywuj", a następnie kliknij "Tryb normalny". Dane zaczną być rejestrowane w pakiecie oprogramowania do arkuszy kalkulacyjnych.
6. Pod koniec 10-minutowego okresu równowagi dodać krzem, szybko odwracając szklaną fiolkę i umieszczając krzem w roztworze wodorotlenku sodu.
7. Szybko umieścić szlifowane szklane złącze adaptera, który jest przymocowany do rurki, w szyjce kolby z okrągłym dnem. Wyzeruj saldo. Moment, w którym saldo zostanie wyzerowane, zostanie przyjęty jako czas (t) = 0 w analizie danych.
8. Po upływie 10 minut zatrzymaj rejestrowanie danych, naciskając Backspace, a następnie wybierając opcję "Zakończ" w menu oprogramowania do zbierania danych. Zapisz plik w pakiecie oprogramowania do arkuszy kalkulacyjnych.
9. Wyjmij adapter, który jest przymocowany do rurki z kolby okrągłodennej i dodaj wodę, aby ugasić reakcję.
10. Wyizolować stałą pozostałość w kolbie do dalszej analizy przez odwirowanie lub filtrację grawitacyjną lub przenieść całą mieszaninę reakcyjną do zlewki i zneutralizować kwasem solnym (1 M) i odpowiednio usunąć odpady.

4. Analiza danych

1. Upewnij się, że dane zostały załadowane do odpowiedniego pakietu oprogramowania do arkuszy kalkulacyjnych.
2. Znajdź punkt, w którym waga jest zerowana; uważa się, że jest to punkt (t) = 0 reakcji.
3. Usuń dane, które to poprzedzają.
4. Wstaw kolumnę po lewej stronie tych danych. Będzie to zawierał czas.
5. Dodaj odpowiednie przedziały czasowe, zaczynając od zera, do kolumny, która właśnie została wstawiona. Waga użyta w tych badaniach rejestrowała 8,5 punktu danych na sekundę, a więc zastosowano przedziały czasowe 0,117647 (=1/8,5) s.
6. Weźmy pod uwagę gaz, który został zebrany nad wodą, która ma być nasycona parą wodną. Podczas procesu zbierania poziom wody w cylindrze miarowym dostosowuje się, aby utrzymać ciśnienie wewnętrzne w cylindrze miarowym pod ciśnieniem atmosferycznym.
7. Zastosuj przybliżony współczynnik korygujący za pomocą prawa Daltona, które mówi, że suma poszczególnych ciśnień cząstkowych gazów w mieszaninie (P₁...P_n) jest równa ciśnieniu całkowitemu (P_tot). Ponieważ jeśli temperatura w pomieszczeniu wynosi 298 K, ciśnienie parcjalne pary wodnej wynosi 31,69,9 Pa, a całkowite ciśnienie gazu w cylindrze miarowym jest ciśnieniem atmosferycznym (101,325 Pa), można obliczyć, że w zebranym gazie znajduje się około 3,08% objętości pary wodnej. Oszacuj ilość pary wodnej w wodorze w innych temperaturach, wykorzystując ciśnienie parcjalne pary wodnej w danej temperaturze.
8. Aby uzyskać oszacowanie ilości wytworzonego wodoru (jeśli temperatura w pomieszczeniu wynosi 298 K), pomnóż objętość gazu przez 0,97.
9. Oszacuj początkową szybkość wytwarzania wodoru, dopasowując liniową linię trendu do początkowego stromego nachylenia krzywej wytwarzania wodoru.
10. Okres indukcji należy traktować jako czas potrzebny do wyparcia wody z cylindra miarowego. Te szacunki okresu indukcji nie są bezwzględne; Właściwa reakcja wytwarzania wodoru rozpoczyna się przed końcem "okresu indukcji" szacowanego w tych doświadczeniach, ponieważ pewna ilość wodoru musi zostać wytworzona, aby móc zacząć wypierać wodę. Wartości te pozwalają jednak na ocenę względnej zmiany okresu indukcji między eksperymentami.

Wyniki

Aby zbadać powtarzalność zestawu eksperymentalnego, różne masy krzemu poddano reakcji z wodnymi roztworami wodorotlenku sodu w celu wytworzenia wodoru. Każdą reakcję przeprowadzono w trzech egzemplarzach. Średnie krzywe wytwarzania wodoru przedstawiono na rysunku 1. Obliczono również średnią całkowitą wydajność wodoru, szybkość wytwarzania wodoru i okresy indukcji dla każdej masy krzemu i przedstawiono je ze słupkami błędu reprezentującymi jedno odchylenie standardowe odpowiednio na rysunkach 2, 3 i 4. Wystąpiło bardzo małe odchylenie w całkowitym uzysku wodoru i tempie wytwarzania wodoru między reakcjami oraz większy poziom odchylenia w okresach indukcji.

Rysunek 1: Przykład krzywych wytwarzania wodoru z reakcji krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Krzem o różnej masie (0,05, 0,10, 0,15, 0,20 i 0,25 g) poddano reakcji z wodnym roztworem wodorotlenku sodu (5 ml, 20% wag.) w temperaturze 50 °C. Wytwarzanie wodoru rejestrowano przez okres 10 minut. Reakcje przeprowadzono w trzech egzemplarzach, a wyniki uśredniono. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Przykład wartości uzysku wodoru z reakcji krzemu z wodnym wodorotlenkiem sodu. Całkowite objętości wodoru wydzielającego się w ciągu 10 minut wywnioskowano z krzywych wytwarzania wodoru. Uzyskano i wykreślono średnią całkowitą wydajność wodoru dla każdej masy krzemu. Można zauważyć, że istnieje liniowa zależność między masą krzemu użytego w reakcji a objętością wodoru wytworzonego w tych warunkach reakcji. Słupki błędu reprezentują jedno odchylenie standardowe całkowitego uzysku wodoru. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Przykład wartości szybkości wytwarzania wodoru w wyniku reakcji krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Początkowe lub maksymalne szybkości wytwarzania wodoru dla każdej masy krzemu obliczono na podstawie krzywych wytwarzania wodoru. Uzyskano i wykreślono średnie początkowe lub maksymalne szybkości wytwarzania wodoru dla każdej masy krzemu. Można zauważyć, że średnio istnieje zależność mocy między masą krzemu użytego w reakcji a początkową lub maksymalną szybkością wytwarzania wodoru obserwowaną w tych warunkach reakcji. Słupki błędu reprezentują jedno odchylenie standardowe początkowych lub maksymalnych wskaźników wytwarzania wodoru. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Przykład wartości okresu indukcji z reakcji krzemu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Okresy indukcji wytwarzania wodoru dla każdej masy krzemu wydedukowano z krzywych wytwarzania wodoru. Uzyskano i wykreślono średni okres indukcji dla każdej masy krzemu. Można zauważyć, że średnio nie ma dużej zmiany w okresie indukcji między eksperymentami. Słupki błędu reprezentują jedno odchylenie standardowe początkowych lub maksymalnych wskaźników wytwarzania wodoru. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5 pokazuje niektóre reprezentatywne wyniki z nieoptymalnego eksperymentu. W tym przypadku niski przepływ wodoru między 200 a 800 sekundami powoduje gromadzenie się kropli z powodu napięcia powierzchniowego wody, które spadało po około 400 i 710 sekundach. Chociaż krople te nie mają wpływu na obliczenia maksymalnej szybkości wytwarzania wodoru, mogą mieć wpływ na całkowity uzysk wodoru, jeśli na przykład pomiar zostanie zatrzymany przed spadkiem kroplówki. W związku z tym konieczna jest albo zmiana warunków reakcji (w tym przypadku, na przykład, poprzez dodanie większej masy stopu aluminiowo-krzemowego lub użycie wyższego stężenia wodorotlenku sodu), aby zapewnić większy przepływ gazu, albo ustawienie reakcji, aby zapobiec gromadzeniu się kropli.

Rysunek 5: Przykład eksperymentu nieoptymalnego. W tym eksperymencie stop aluminium (65,7%) i krzemu (34,3%) (0,2 g) przereagowano z wodnym roztworem wodorotlenku sodu (5 ml, 10% wag.) w temperaturze 40 °C. Chociaż przy początkowym wysokim tempie wydzielania wodoru rejestracja wytwarzania wodoru jest optymalna, ponieważ przepływ spowalnia napięcie powierzchniowe wody, co powoduje tworzenie się kropli. Krople spadają w tym przypadku po około 400 i 710 sekundach. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Najbardziej krytyczne kroki protokołu to te, które występują na początku eksperymentu. Duża zależność szybkości tych reakcji hydrolizy od temperatury oznacza, że należy dołożyć wszelkich starań, aby temperatura roztworu osiągnęła równowagę przed dodaniem ciała stałego. Ciało stałe musi być dodane szybko i całkowicie, szlifowane szklane złącze adaptera musi być prawidłowo włożone w szyjkę kolby okrągłodennej, a następnie waga musi zostać wyzerowana tak szybko, jak to możliwe. Nieprawidłowy pomiar czasu rozpoczęcia i temperatury reakcji spowoduje wygenerowanie nieprawidłowych wyników.

Metoda ma pewne ograniczenia. Konieczne jest, aby zlewka, do której wkładany jest cylinder miarowy, była jak najwęższa, aby woda wypływająca z cylindra miarowego była szybko odprowadzana po plastikowym mostku na wagę. W przeciwnym razie napięcie powierzchniowe wody pozwala na powolne narastanie poziomu wody przy niskich natężeniach przepływu (patrz rysunek 5) aż do punktu, w którym cała woda jest uwalniana w dużej kropli.

Błąd wagi ogranicza również rozdzielczość danych. W eksperymentach tych zastosowano wagę z błędem ± 0,05 g, która jest wystarczająca przy wytwarzaniu kilkuset mililitrów wodoru, ale waga z mniejszym błędem byłaby wymagana, gdyby mierzono mniejsze objętości.

Gdy przemieszczona woda kapie z mostu na wagę, masa zarejestrowana przez wagę oscyluje, tj. gdy kropla spada na wagę, waga chwilowo odnotowuje nieco większą masę. Oznacza to, że różnicowanie surowych danych o wysokiej rozdzielczości czasowej za pomocą pakietów oprogramowania jest problematyczne, ponieważ gradient oscyluje. Najwłaściwszym sposobem na znalezienie gradientu najbardziej stromej części krzywej wytwarzania wodoru, a tym samym szybkości wytwarzania wodoru, jest dopasowanie do niego linii prostej i obliczenie jego gradientu.

Dzięki automatycznemu rejestrowaniu danych w arkuszu kalkulacyjnym metoda ta oferuje znaczną poprawę dokładności i rozdzielczości czasowej w odniesieniu do metod wypierania wody, które polegają na ręcznym rejestrowaniu objętości wydzielającego się gazu. Jednakże, chociaż jest znacznie tańsza niż metody, które wykorzystują kamery i oprogramowanie do analizy obrazu do śledzenia ewolucji gazu, jest na ogół niższa pod względem rozdzielczości czasowej, a takie metody oparte na kamerach pozwalają również uniknąć problemu oscylacyjnych odczytów bilansu masy spowodowanych kroplami tworzącymi wodę, a zatem generują dane, które można łatwiej przetworzyć przez różnicowanie.

Metoda wypierania wody ma zastosowanie do zbierania dowolnego gazu, który ma niską rozpuszczalność w wodzie. W związku z tym ten eksperymentalny protokół może zostać zmodyfikowany w celu pomiaru szybkości wytwarzania gazu z innych reakcji chemicznych, które wydzielają gazy słabo rozpuszczalne w wodzie.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Oprogramowanie WinWedge	Taltech		http://www.taltech.com/winwedge
High Resolution Top Loader	Balance LW Measurements, LLC	HRB6001	http://www.lwmeasurements.com/HRB-6001-High-Resoultion-Top-Loader-Balance-p/hrb6001.htm
Silicon	Sigma Aldrich	215619	325 mesh
Wodorotlenek sodu	Sigma Aldrich	221465	Klasa odczynnika
Stop aluminium (65,7%)-krzem (34,3%	Goodfellow	275-274-74
Excel	Microsoft		https://products.office.com/en-us/excel
Szklane fiolki na próbki, 50 x 12 mm	Materiały do laboratoriów naukowych	TUB1152
Arkusz			Recykling z plastikowej butelki na napoje o gładkich ściankach
Rurka silikonowa, 5 x 8 mm BxO D	Materiały do laboratorium naukowego	TUB3806
Parafilm (2 cale na 250 stóp)	Sigma Aldrich	P7543
	Sigma Aldrich	Z415685	W naszej konfiguracji użyliśmy adaptera wykonanego na zamówienie, ale ten typ mocowania spełniałby tę samą funkcję