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自製CO2供應器

首先,我們要決定產生CO2的方式。自製CO2供應系統目前常見的有兩種作法,第一種作法是酵母菌+糖水發酵後產生CO2,然而這個方法最大的缺點就是氣味非常的「濃郁」,有接觸過酵母菌的人應該都明白這種氣味有多可怕,至少我個人是無法接受的。 第二種方法是使用小蘇打粉+檸檬酸,利用我們小學的時候都學過的原理產生CO2。這樣的方法產生的CO2純度很高,更不會有惱人的異味。缺點是反應速率太快,所有的原料會在很短的時間內轉成CO2,產生巨大的壓力,因此不能放入太多原料,以免產生安全上的問題。由於不能放太多原料,所以產生的CO2相當有限,大概只能用個四五天,即使省著點用大概也不會超過一個禮拜,不過這樣的缺點還算可以接受。 首先我們要準備一些材料,主要的材料有2公升汽水瓶一個,600cc汽水瓶一個,風管調節閥數個,細化器或香菸濾嘴一個,耗材方面當然還有化工行買回來的小蘇打和檸檬酸。瓶子一定要用汽水瓶,汽水瓶能夠耐高壓,一般的礦泉水瓶遇高壓容易爆裂,絕對不可使用。汽水瓶若是有凹折過,容易產生結構弱點,也不可以使用。 首先要處理的是2L的汽水瓶,這是存放CO2的主要容器。 在2L汽水瓶的瓶蓋上打一個洞,好讓調節閥能夠插入。我是用螺絲釘先鑽出一個洞後,再拿條狀物通進去把洞擴大。調節閥插入之後,用瞬間膠把正反兩的面隙縫黏死,以使其牢固並取得最佳的氣密性。等到溶劑的味道完全消失之後(表示瞬間膠完全乾固,通常需要數小時時間),再用熱溶膠把正反兩面加強(矽膠應該會更好)。 注意不要黏到瓶蓋內側的橡膠圈,那是汽水瓶用來保持氣密用的,有異物沾黏的話會影響氣密。
已經黏上調節閥的瓶蓋
接著,我們要處理600cc的汽水瓶,這是拿來作為計泡器使用。
新世紀透明系計泡器(笑)
把瓶蓋取下鑽洞,一個是進氣口,另一個是出氣口。
進氣管口45度角斜切,產生的氣泡大小才會均勻
把風管插入瓶蓋上的進出氣口之後,用前述相同的方法密封,密封完成後在計泡器內注水後蓋上。
已完成的計泡器
這時我們可以開始接管,2L的氣瓶瓶蓋上的調節閥串連第二個調節閥,這是由於瓶內的壓力極大,一般的風管調節閥會因壓力過大而難以微調,因此要用兩個調節閥分次降壓。調整出氣量時,先將第二個調節閥全開,然後調整第一個調節閥至每秒5~10顆氣泡的程度,然後再調整第二個調節閥到你想要的量。
串連的兩個調節閥
計泡器的出氣管拉到魚缸裡,看你要接上細化器,還是要塞個香菸濾嘴也可以。這樣大致上就算是完成了,接下來我們要決定該放多少原料產生CO2。 根據水火箭愛好者提供的資料,一般來說汽水瓶加壓至7atm都不會有爆裂的問題,比賽時有人可能會加到10atm,這時就不保證不會爆裂了。為了安全起見,我們以7atm作為標準,計算原料的用量。 由於一開始時瓶中便有1atm的空氣,因此我們只能產生6atm的CO2。若在瓶中加入200cc的水作為反應用,則剩餘的體積為1.8L,在室溫下CO2產生的上限為1.8*6 = 10.8L,當量為10.8/24.6 = 0.439m。 由於檸檬酸為三質子酸,產生0.439m的CO2需要0.439m的小蘇打與0.439/3 = 0.146m的檸檬酸,分別乘上其分子量,得到小蘇打用量為36.878g、檸檬酸用量28.115g。這就是用量的安全上限,只能少不能多。 至於成本方面,檸檬酸一磅65元,小蘇打一磅30元,換算約100元左右的材料可以產生174L的CO2,這是在鄉下的店理買的價格,若是在化工行買應該會更便宜。若灌入2L的鋼瓶內,壓力約為87atm / 88bar / 1280psi,希望有人可以提供一下資料,以便與鋼瓶比較耗材成本。
將量好重量的小蘇打粉倒進氣瓶裡後,再加入200cc的水
接下來加入檸檬酸,為了不讓檸檬酸在蓋上瓶蓋前就開始反應,需要一點小技巧。
拿一個塑膠袋,剪成這樣的形狀
把秤重好的檸檬酸如上圖這樣倒進塑膠袋裡,然後捲成長條狀,慢慢的塞進氣瓶裡。
捲成長條狀的檸檬酸
塞進去之後,因為檸檬酸裝在塑膠袋裡,暫時不會跟小蘇打粉起反應。等到把瓶蓋轉緊,,再搖一搖瓶子,把塑膠袋搖開,檸檬酸自然就會溶進水裡開始反應。等到壓力上升,瓶子變得跟籃球一樣硬的時候,大致上就已經均勻混合了。
搖開來的模樣
還有一個要注意的問題是,由於一開始的時候裡面就已經有1atm的空氣在,所以我們必須先把這些空氣排出,才會得到比較純的CO2。因為CO2比空氣重,會沈在下方,所以我們可以用直接排氣的方式把空氣排出。為了方便起見,可以在計泡器到細化器之間再加一個調節閥:
排出空氣用的調節閥
這個調節閥平時關閉,只有檢測CO2時才打開。檢測時可以把出氣量開大一點,讓空氣洩出,直到有CO2出來為止。CO2可以用聞的(會有一股濃烈的酸味),或是用打火機檢驗均可。
缸內冒泡的樣子
到此為止CO2自製算是告一段落了,以後CO2用完時把水倒掉重新補充原料即可。以上內容如有計算錯誤,希望網友能夠盡快反應更正。
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