Warum sind Notfallkartuschen mit CO2 gefüllt?

Warum werden sie nicht mit Luftkompressoren mit Umgebungsluft gefüllt? Ist das Komprimieren von Umgebungsluft nicht billiger als die Erzeugung von CO2? Wenn dies der Fall ist, hätten diese Patronen zwei Vorteile:

  • Billiger in der Herstellung
  • Mit CO2 gefüllte Reifen entleeren sich viel schneller von selbst als Umgebungsluft. Wenn Sie also Luft verwenden, müssen Sie Ihren Reifen, sobald Sie ihn mit einer Kartusche aufgepumpt haben, nicht erneut aufpumpen, wenn Sie wieder zu Hause sind.
Das Wasser aus normaler Luft herauszubekommen ist eine Zicke und erfordert viel Ausrüstung. Überprüfen Sie jeden Tauchshop.
Es ist technisch nicht praktikabel (wenn nicht unmöglich), eine ausreichende Menge normaler Luft in eine Patrone mit der Größe/dem Gewicht der CO2-Patrone zu komprimieren. CO2 ist viel komprimierbarer als normale Luft.
@Aganju - Wasser aus der Luft zu bekommen ist nicht wirklich eine große Sache. Das Problem mit Wasser ist, dass, wenn die Leute, die den Tank füllen, nicht richtig aufpassen, sie einen Tank mit Wasser statt mit Luft füllen können.
@DanielRHicks "CO2 ist viel komprimierbarer als normale Luft", das erklärt alles. Dein Kommentar hätte eine Antwort sein sollen.
Druckluft wird austreten. CO2 wird in diesen Kanistern zu einer Flüssigkeit, sodass es nicht auslaufen kann.

Antworten (3)

CO2-Ladekartuschen werden zum Aufpumpen von Fahrradreifen verwendet, da es sich um ein gängiges, kostengünstiges Produkt handelt, das seit den 1950er Jahren im Umlauf ist. Ihre anderen Verwendungszwecke umfassen das Antreiben von Luftgewehren und das Aufblasen von Schwimmwesten.

Sie wurden ursprünglich von der Crosman Corporation entwickelt und unter dem Namen „Powerlet“ vermarktet.

Powerlet-Patronen werden vermutlich mit CO2 gefüllt, weil es das am besten geeignete Gas ist. Gründe, die mir einfallen, sind:

  • CO2 wird im Vergleich zu anderen Gasen bei relativ niedrigem Druck zu einer Flüssigkeit - Flüssigkeiten sind viel dichter als Gase, sodass eine nützliche Menge CO2 in einen kleinen Behälter passt.
  • Behälter sind einfach und billig herzustellen, um dem erforderlichen Druck standzuhalten
  • CO2 ist billig und einfach herzustellen (wenn auch wahrscheinlich nicht sehr umweltfreundlich).
  • CO2 ist inert, reagiert nicht mit dem Behältermaterial. Es ist nicht brennbar, aber das Erhitzen einer Patrone ist wahrscheinlich keine gute Idee.

Aktualisierungen meiner Antwort, da sie aus irgendeinem Grund wieder auf der Hauptseite aufgetaucht sind.

CO2-Patronen sind nicht mit komprimiertem CO2 gefüllt, sondern mit flüssigem CO2. Das muss getan werden, um genug von dem Zeug in der Patrone zu bekommen, um nützlich zu sein. Die Kartusche ist jedoch nicht vollständig gefüllt, und der Gasdruck im Raum ist im Wesentlichen konstant (der Dampfdruck), solange noch etwas flüssiges CO2 vorhanden ist.

Sie können keine flüssige Luft in eine Kartusche füllen, da sie aus Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf und CO2 besteht, die alle unterschiedliche Siedepunkte haben. Tatsächlich wird CO2 zu einem Feststoff, bevor Stickstoff zu einer Flüssigkeit wird.

1, 2 und 4 sind gute Gründe, aber ist die Herstellung von CO2 billiger als der Antrieb von Luftkompressoren, um Luft in die Kartuschen zu komprimieren?
Wie der aktuelle Stand der Klimatechnik zeigt, ist es nicht einfach, in großem Maßstab aus der Atmosphäre zu extrahieren. (Das würde es zu einer der mythischen „Negativ-Emissions-Technologien“ machen, die es nicht gibt, die aber immer noch die Grundlage vieler Klimamodellierungsszenarien bilden, auf denen das Pariser Abkommen basiert.)
Offensichtlich ist die Verwendung von atmosphärischer Luft ungeeignet, da wir keine „Dosen“-Druckluftprodukte sehen (denken Sie an Druckgasdosen zum Entfernen von Staub von Tastaturen, die tatsächlich mit Kältemittel gefüllt sind). Vielleicht sollten Sie diese Frage im Physics Stack Exchange stellen Seite? ˅.
Aber ich vermute, dass viel höhere Drücke erreicht werden müssen, um Sauerstoff oder Stickstoff zu verflüssigen, und Wasserdampf muss entfernt werden
Es gibt auch das Problem, dass der Wasserdampf in der Druckluft gefriert, wenn der Behälter drucklos ist.
@Tooniis Die Patrone verarbeitet etwa 5 Atmosphären. Das ist nicht genug Luft, um einen Reifen aufzupumpen.
Ähnliche CO2-Kartuschen haben auch eine lange Geschichte zum Karbonisieren von Getränken, für die andere Gase nicht funktionieren (Soda-Siphon-Kartuschen).
FWIW besagt: In fast allen Fällen würde Kohlendioxid, das für kommerzielle Anwendungen aufgefangen und gereinigt wird, am Produktionsort in die Atmosphäre entweichen, wenn es nicht für den Transport und die nützliche Nutzung an anderen Orten zurückgewonnen würde. (Zu Punkt 3 in Klammern.)
@Paparazzi Der Gasdruck in CO2-Patronen beträgt je nach Temperatur etwa 60 Atmosphären.
Das Verflüssigen von CO2 bei relativ niedrigem Druck verleiht ihm eine Art Selbstregulierungseffekt. Der Druck des Gases auf der Flüssigkeit bleibt konstant, bis die Flüssigkeit verschwunden ist. Dies erklärt nicht direkt, warum sie für Reifen verwendet werden, aber es erklärt, warum sie in Luftgewehren verwendet werden, was sie billig und reichlich für andere Zwecke gemacht hat.
@KevinKrumwiede Nicht kaufen
@Paparazzi "Solange ein CO2-Zylinder eine vernünftige, konstante Temperatur hat, da Gas (langsam) aus dem Zylinder verwendet wird, 'kocht' flüssiges CO2 als gasförmiges CO2 beim Dampfdruck von CO2 bei dieser Temperatur ab. Dies ist etwa 860 psi bei normaler Raumtemperatur oder etwa 72 Grad Fahrenheit. Dieser Verdunstungsprozess setzt sich fort, bis das gesamte flüssige CO2 verschwunden ist.“ Link Viele andere Quellen nennen ähnliche Zahlen.
@KevinKrumwiede Und wir verwenden CO2 für diese Zwecke anstelle von Stickstoff, da der Dampfdruck von 800-900 psi bei Raumtemperatur von CO2 extrem handhabbar ist, während der Dampfdruck von 60.000-70.000 psi von LN2 dies definitiv nicht ist.
@Paparazzi Nun, ich weiß nicht, was ich dir sagen soll. Ich fordere Sie auf, eine einzige Quelle zu finden, die Ihre Behauptung stützt. Ich denke, Sie verwechseln den Dampfdruck von CO2 an seinem Tripelpunkt (-56,6 ° C) mit seinem Dampfdruck bei Raumtemperatur.
"CO2 ist inert und daher sicher im Brandfall" Sicher, CO2 ist nicht brennbar ... aber es wird normalerweise als schlechte Idee angesehen , einen unter Druck stehenden Behälter einem Feuer auszusetzen .
@ NPSF3000 - stimmt, ich habe eine Bearbeitung vorgenommen.
CO2 ist nicht inert. Wenn man schicke Magnesiumfelgen haben sollte, besteht eine nicht unerhebliche Chance, dass man bei einer Art Unfall oder Kollision eine Beinahe-Explosion erleiden könnte, die das Rad zerriss und Funken warf.

Ich glaube, Sie werden diese Artikel informativ finden:

Bei Raumtemperatur (unterhalb der kritischen Temperatur von 31°C/87,8°F) ist eine CO 2 -Flasche praktisch selbstregulierend. Dies ist mit einfacher Druckluft nicht möglich. Sie würden eine größere, stärkere, schwerere "Hochdruckluft" -Flasche mit einem Regler (und den damit verbundenen Kosten und Komplexität) benötigen, um die gleiche Funktion zu erfüllen.

Dies macht CO 2 für ein Fahrradreparaturset viel besser geeignet, da:

  • kleine Größe
  • geringes Gewicht
  • kostengünstig
  • Zuverlässigkeit (Einfachheit)

Dieses Video von überkritischem Kohlendioxid bietet ein interessantes Fenster (sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinne) in das in den obigen Artikeln beschriebene Phasenverhalten:

Bedeutet dies, dass CO2-Patronen über 31 °C nicht richtig funktionieren? Das ist keine sehr hohe Temperatur.
@David Es bedeutet, dass der Druck um diesen Punkt herum erheblich ansteigt. Für das Aufpumpen von Reifen sollte dies kein Problem sein, vorausgesetzt, der Inflator selbst ist gut konstruiert, es gibt jedoch eine Grenze für die Umgebungstemperatur, der eine Patrone sicher ausgesetzt werden kann, die meiner Meinung nach mit 120 ° F angegeben wird (zitiert im zweiten Artikel). Es zeigt auch ein Foto einer geplatzten Patrone mit der Überschrift „Powerlet zerrissen durch Exposition gegenüber einer Temperatur von 180 ° F im Herstellertest“ , daher gehe ich davon aus, dass in dieser Spezifikation von 120 ° F eine gesunde Sicherheitsspanne enthalten ist.
@David In der Praxis sind kalte Temperaturen wahrscheinlich eher ein Problem, da die Patrone im kalten Zustand sehr langsam ist. Eine einfache Lösung wäre, einen neben dem Körper zu halten.
Ja, praktisch gesehen werde ich durch Temperaturen von über 120 °F stärker beschädigt als die Patrone. :-D
Lassen Sie jedoch im Juli in Phoenix keinen auf Ihrem Armaturenbrett. :^) @ David
@DavidRicherby Ich würde 120F viel bevorzugen, als in der Nähe eines dieser explodierenden Zylinder zu sein. Obwohl ich noch nie in 120F war, war ich mehrmals nahe daran (nur dieses Jahr haben wir unseren Rekord bei 117F gebunden) - heiß, aber nicht schädlich, solange Sie genug Wasser haben.
Patrone explodiert auf Video, siehe Vollgas hier . Ich bezweifle, dass die Temperatur über 120F lag, sieht aus wie ein englisches Schulspielfeld, obwohl es während des Schwimmens in der Sonne gebacken sein könnte (am Rahmen festgeschnallt). @David denk daran, sie beim nächsten Triathlon in eine Tasche oder Schachtel zu stecken ;)
@Swifty Into Tri ist eine britische Organisation und an einem bewölkten Tag wie diesem wird die Temperatur nicht über 25 ° C / 75 ° F liegen, und diese Veranstaltungen finden normalerweise morgens statt, wenn es mindestens ein paar Grad kühler ist. Angenommen, das Video ist neu, die Temperatur erreichte vor ein paar Wochenenden 33 ° C / 91 ° F, aber das war ein sonniger Tag, also nicht, als das Video aufgenommen wurde. Großbritannien hat 120F nie erreicht: Der Rekord liegt bei 101F (38C). Um es kurz zu machen, keine Ahnung, warum diese Patrone abging, aber es war keine Hitze. (Tatsächlich deutet die Dampfwolke darauf hin, dass sie ausgetreten ist, anstatt zu explodieren.)

Dies erklärt einen Teil des Grundes, was möglicherweise zu detailliert ist: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch4/deviation5.html Wenn Sie etwas davon lesen wollen, lesen Sie die Material, das nach der Tabelle "Van-der-Waals-Konstanten für die verschiedenen Gase" beginnt. Es berechnet, dass beim Komprimieren von CO 2 von 1 Liter auf 0,2 Liter unter Verwendung des idealen Gasgesetzes (das für Luft nahezu korrekt ist) "der Druck auf 112 atm erhöht werden müsste", aber das für CO 2(bei 0°C) "Die Van-der-Waals-Gleichung sagt jedoch voraus, dass der Druck nur auf 52,6 atm steigen muss". Dies ist viel weniger Druck für das gleiche Gasvolumen (bei normalem Atmosphärendruck). Denken Sie an die Sicherheitsaspekte: Der Behälter dafür muss nicht annähernd so stark (so teuer) sein wie einer für denselben Standard. Luftvolumen. Wirtschaftlich und sicherheitstechnisch ist es ein Kinderspiel.

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