Zdravím milý příteli,
měl bych pro Tebe pár tipů pokud jde o výrobu
vodíku (z vlastních zprvu dosti neúspěšných a nebezpečných chemických
pokusů).
Po experimentech s všemožnými kyselinami i s
elektrolýzou mohu potvrdit, že výroba vodíku z hliníku a hydroxidu sodného
je jednou z nemnoha chemických reakcí, při které lze i z poměrně
malého množství surovin získat dostatečné množství plynu v relativně
krátké době.
Za dob svého mládí jsme s kamarádem používali
vyvíječ pracující "vysokoteplotně". Tedy nesypal se hliník
po trochách do velkého přebytku ředěného studeného louhu, ale
kapal se odměřený koncentrovaný velmi horký louh na přebytek hliníku.
Výkon byl proti předchozímu způsobu mnohem vyšší a částečně se
eliminoval vývoj hutné pěny, která je velmi zákeřným nepřítelem při
obráceném způsobu výroby, kdy šumí hliník v přebytku louhu, pěny přibývá,
až nakonec vnikne i do balónu.
Náš aparát sestával ze ze dvou nádob postavených
nad sebou a dvou umístěných vedle:
Může to být ze skla, mědi, ze železa, černé
gumy, umělé hmoty, jen probůh ne z hliníku, zinku, dřeva a kůže. Do
horní nádoby s těsným víkem se nalil předehřátý, asi 60°C horký v
malém množství vody rozpuštěný hydroxid sodný (on se při
rozpouštění silně zahřeje sám).
V dolní nádobě stála na drátěném stojánku miska
(plechovka od krůtího masa s vejci) naplněná zpoloviny odstřižky silnějšího
hliníkového plechu (osvědčil se rozměr cca 1x1cm síla plechu 1 až 2 mm,
aby byly dost těžké a pěna je nevyhazovala z misky) nebo po centimetrech
postříhaný elektrorozvodný drát AL-6mm2 zbavený izolace či třeba
i naporcované ALFe lano. Horký louh se přiváděl do poměrně stísněného
prostoru misky, kde nastala bouřlivá reakce, kdy teplota záhy překročila
teplotu 100°C. Odpařením vody se louh výrazně zkoncentroval, vznikla jakási
tavenina a reakce ještě zrychlila. Kohoutem se nastavil potřebný počet
kapek louhu, aby se vývoj plynu udržel v rozumných mezích. Překypující
pěna i se zbytky reakčních prduktů přetékála na dno nádoby, stejně
jako na stěnách zkondenzovaná voda. Vodík odcházel trubicí přes víko
spodní nádoby do nádoby horní - přes prostor s louhem. Částečně mu
tak trubice předávala teplo, aby louh nevychladl. V horní nádobě se
také plyn zčásti zbavil velikého množství doprovodné vodní páry, která
se strážela na víku a stěnách horní nádoby a stékala zpět do
louhu. Současně také docházelo i k vyrovnání tlaků mezi spodní a horní
nádobou, takže výstupní tlak vodíku a případné odpory při plnění
balónu, neovlivňovaly rychlost odkapávání louhu z kohoutu na misku s hliníkem.
Vodík (respektive směs vodní páry a vodíku) byla z horní nádoby
vedena do chladiče (stačí krátký chladič ze smyčky měděné
trubičky v nádobě se studenou vodou, protože vodík výborně vede teplo -
tudíž se i snadno ochlazuje). Pod chladičem následovala vodní předloha,
kde vodík probublával a kde odevzdal i zkondenzovanou vodu v chladiči a
zbavil se také louhové mlhoviny. Vodu v předloze jsme pro zvýšení
neutralizačního účinku okyselili octem. Vystupující vodík je při správné
funkci chladiče už bez vodní páry a zcela prostý zbytků louhu, které by
mohly mít negativní vliv na životnost obalu balónu. My jsme takto plnili
balón zhruba padesátilitrový.
Samozřejmě v té době (r.1978) nešel žádný
rozumný "velkoobjemový" balón koupit (a pouťový balónek
neunesl zhola nic). Vyrobili jsme si ho proto prostým slepením velkých
tenoučkých mikroténových pytlů na oděvy pomocí oboustranné průhledné
lepící pásky. Bylo to sice "hranaté" a připomínalo to spíš
letící peřinu než balón, ale to nám bylo jedno. Tento obal
není samozřejmě ideálně hermetický (materiál je molekulárně "řídký"
a vodík difunduje skrz), ani lepené spoje nejsou ideální, ale protože
obal není pod tlakem (vodík v něm tvoří pouze přirozenou bublinu, nemusí
se balón dole u hrdla příliš těsnit), plyn neuniká příliš rychle a několik
hodin náplň bez potíží vydrží.
Samozřejmě výše uvedený vyvíječ může
plnit i balóny, které potřebují k plnění určitý tlak (gumové).
Reakce probíhá uzavřená, takže záleží jen na mechanické pevnosti nádob
a těsnosti jejich víček (za tepla). Avšak příliš výhodu při použití
takového "tlakového" balónu nevidím. Stlačením vodíku roste
jeho měrná hmotnost a tudíž klesá jeho nosnost vztažená na litr objemu
balónu, navíc rychle roste ztráta plynu drobnými netěsnostmi (špatně
utaženým hrdlem). Stlačením pochopitelně vodík nevybuchne (bez kyslíku
to prostě nehoří), ale pokud náhodou povolí některé víčko na nádobě,
plyn ve formě expandující pěny dokáže žíravý louh rozstříknout
desítky metrů daleko i vysoko. A to pak vážně končí sranda (i svrchní
prvky pracovního oblečení).
Průměrně jsme počítávali - co litr náplně
balónu to třičtvrtě gramu nesené zátěže na špagátku pod balónem.
Kdysi jsme to postavili, aby jsme balónem přenesli silon a následně
vzduchem přetáhli telefonní drát pro TP25 přes údolí plné stromů. Balón
byl bezvadný, ale nepřál nám ten den, ani ve dny následující vítr,
takže se to nakonec nezdařilo:-) Začali sjme před večerem, kdy vítr buď
prakticky ustal a pak jsme se nemohli hnout z místa nebo se otočil. A když
už ani jedno, ani druhé, byl naopak tak silný, že nám balón strazil na
stromy a o větev roztrhl....
Krom vodíkového balónu jsem ještě v roce 1993
zkoušel horkovzdušný balón na "solární pohon". Vzletný název,
ale jinak ptákovina hodná skutečné sranda-expedice. Byla to ukázka pro děti
na dětském táboře - pod heslem, že letět může opravdu cokoliv,
pokud se dodrží trocha matematiky.
Jde o to, že když se kobercovou páskou slepí z
černého šustivého mikrotenu velký balón ("peřina" nebo válec) o
objemu nejméně 4000 ltr., pak se naplní (pobíháním s otevřeným
ústím proti větru) vzduchem, zaváže aby to neuteklo a nechá se za
parného letního dne ležet v trávě na slunci, ohřeje se vzduch vnitř tak
silně, že tento balón nejen vzlétne, ale dokud slunce intenzivně svítí,
udrží se i trvale ve vzduchu. Zdánlivě jednoduchá věc má tři
podmínky. Vprvé řadě to skutečně musí být šustivý mikrotén,
ne jen černý nešustivý polyetylén, který v zahrádkářských prodejnách
tuto odolnou fólii často nahrazuje. Polyetylén by teplem natolik změkl,
že se budou švy vytrhávat, nehledě na to, že je silnější a tedy těžší.
Zadruhé je skutečně nutný veliký objem. Obal je poměrně těžký,
nosnost teplého vzduchu malá. Zatřetí, je potřeba udělat provazové
úvazy k plášti balónu v rozích "peřinky" i v samotné ploše
tak, aby i za letu zachovávala "vzducholoď" takovou polohu, kdy
bude otočena stále k polednímu slunci (tedy "naplocho", jako
hlavička od hříbku), vhodná pohloha uvaziště vůči směru větru. A
poslední varování - je potřeba dbát, aby balón neuletěl. Pokud aerostat
rychle vystoupá (obsluha rychle odvíjí) do studenějších vrstev
atmosféry, jeho nosnost (rozdílem teplot) krátkodobě výrazně stoupne,
pokud se drát utrhne, bude balón během chvilky nenávratně z dohledu (on zůstává
černý a tak se sluncem ohřívá, přehnaně řečeno, třeba i ve stratosféře).
Dnes už není na podobné věci z rodinných důvodů
čas, ale při psaní tohoto e-mailu jsem si alespoń trochu zavzpomínal
a Tobě se to pro inspiraci třeba bude hodit...
Mnoho dalších veselých nápadů Tobě i celé
expedici
a mnoho úspěšných pokusů přeje Viktor OK2TAR.