2021年02月の記事
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エネルギー源としてのアンモニア①人類を再び救うか
「化学平衡」の授業で大きく取り上げる「ハーバー・ボッシュ法」1906年鉄を主体とした触媒上で水素と窒素を 400–600 °C、200–1000 atmの超臨界流体状態で直接反応させる。N2+3H3⇄２NH3この方法で2019年に全世界で約2億トン作られているそうです。多くは肥料に使われて、農地の単位面積当たりの生産量を高めています。下のグラフは「ハーバー・ボッシュ法」以降の世界人口の伸びです。穀物・食肉生産の飛躍的な伸びはアンモニア生産量に支えられ、人口の増加も急激な伸びを示しています。アンモニア合成は多くの人類を飢餓から救いました。「脱CO2」が騒がれるようになって久しいです。私は「地球温暖化はCO2濃度の増加が原因である」という説には組しないのですが、化石燃料を無節操に使い続けることには、資源維持の面から反対です。できれば、再生可能エネルギーや原子力エネルギーをつかって水素H2を作って利用することに期待しています。さて、テーマです。エネルギーキャリア(H2エネルギーを運ぶもの)としてのアンモニアに注目していきます。３点について(1)エネルギーとしてのアンモニアNH3： アンモニアは燃えます。 NH3+3/4O2＝1/2N2+3/2H2O+380kJ (ちなみに、CH4+2O2=CO2+2H2O+888kJ) 酸素と混合して火を付ければ炎を上げて燃えます。 アンモニアを燃やしても二酸化炭素CO2はでません。 既存の施設では「石炭火力発電所」で石炭と混焼して利用することが試みられています。 詳しくは、別立てでアンモニアを使ってエネルギーを得るお話をしたいと思います。(2)保管と輸送： 水素H2の沸点は-259℃です。 液化して運ぶためには極低温まで冷やし、高圧にしなければなりません。 さらに、金属容器だと水素脆性で、壊れやすくなります。 ガラス強化プラスチックタンクに‐253℃で水素を詰めて輸送する川崎重工のプロジェクトがある。 それにしても、水素を保管し、運搬するだけでエネルギーが必要となる。 一方、アンモニアは沸点―33℃。 常温でも圧力をかけると容易に液化する。 かつては、冷蔵庫の冷媒に使われていたので、取扱には経験の蓄積があります。 保管や輸送するにも、水素より圧倒的に簡単です。 エネルギーキャリアとして注目されているのはこのためです。(3)アンモニア合成： 「ハーバー・ボッシュ法」は高圧高温が必要で、アンモニア合成に使うエネルギーは莫大です。 より低圧・低温でアンモニア合成を行えるよう研究が進んでいます。 以上、(1)~(3)について、今後のブログで詳しく見ていこうと思います。 以上の話はここでご覧ください。SIP エネルギーキャリア アンモニア合成システム開発
2021.02.28
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ラズベリーパイpico、500円のマイコン開発ボード
ラズベリーパイpicoが発売されました。2021/1/21 ver1.0リリース 2021/2/1 ver1.2リリース 超小型のマイコンはArduinoが先行していましたが、ラズパイでもより性能アップして、かつ安価なものがでました。ArduinoNanoと比較した表を上の写真にのせます。価格は税抜き500円※です。魅力は価格以外でも小さい： 51x21mmUSB: ホストとしても対応Flash Memory: 2MB 数万行のprogram書き込みボード上センサー: 温度センサースイッチオンでFlashMemory上のprogram動作もともと教育用です。温度を測ったり、LED(オンボード)をチカチカさせたりがこれ一枚でできます。※現在は入手困難、正規代理店KSY480円(税抜き)在庫あり、秋月電子で入荷待ち、Amazonで1200円開発環境はWin10・Mac・LinuxにUSB接続Win10・Mac・LinuxでPythonかC/C++でプログラミングプログラミングから動作までスムースに進められそう(ただし、コンピューターではないので、ラズパイ3・4やラズパイZEROのようにモニターに出力したり、ワープロや表計算はできません。）以下は、IO出力などのピンアサインです。詳しくは以下のリンクからRaspberry Pi Pico PDFデータシートRP2040 PDFデータシートRP2040ハードウエアデザインRaspberry Pi Pico入門Raspberry Pi Pico用C/C+ SDKraspberry Pi Pico用Python SDK現在のところ、品薄で未入手ですが近いうちに手に入れようと思います。これまで、ラズベリーパイのマイコンボードでいろいろなものを作ってきました。しばらく、制御型マイコンボードで遊んでません。これらのソフトPythonを利用できると思うので期待しています。Raspberry Pi を手に入れました→2018/8/6ブログラズベリーパイRaspberry Pi：Raspbian(Linux)の日本語化→2018/8/10ブログVNC=ラズビアンRaspbian(Linux)をiPad・iPhoneから操作→2018/8/15ブログラズパイで温湿度計測→2018/8/24ブログラズパイで連続温度湿度記録(CSV形式)を試す→2018/8/30ブログラズパイでタイムラスプ→2018/8/31ブログなぜラズパイ？２つの理由→2018/9/1ブログRaspberryPi ZeroWHにRspbian、開発環境をインストール→2018/9/11ブログ小松菜のタイムラスプ→2018/9/13ブログRaspberry Pi Zelo Wと公式ケースの購入→2018/9/17ブログ秋空のタイムラプス動画 ’18年9月19日→2018/9/19ブログRaspberry Pi Zero W+motionEyeOSでビデオ監視システム→2018/10/4ブログ台風一過；気圧をラズパイで追跡→2018/10/7ブログcsvファイルをグラフ化するpythonプログラム (2)→2018/10/13ブログ気象観測ロボットR2D2を作る（ハード編）→2018/10/16ブログ気象観測ロボットR2D2を作る（ソフトウエア編）→2018/10/19ブログ気象観測ロボットを長時間テスト、１週間のデータを取りました→2018/10/13ブログ雪の日の気象観測ロボット→2019/2/9ブログ
2021.02.19
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通信環境を作り直す⑤Softbank光の運用と家庭内ネットワーク
やっと、光ケーブルが屋内にやってきました。通信環境を作り直す④光ケーブル工事と初運用 ➡2021/2/10ブログCNU(Optical Netowork Unit:光回線の終端装置）の設置がおわり、家庭内ネットワークを作ります。次の図のような構成にします。①光回線の速度②LANケーブルが速度に与える影響③WiFiの接続速度④2つのトラブルと解決についてが今日の話題です。①光回線の速度 下り平均509Mbps、上り平均331Mbps昨日から時折回線速度を測っています(16時-12時まで16回測定)。ブラウザ上で測定できる「google speed test」をつかいます。DownLoad値；最大597Mbps(昼4時),最小373Mbps(夜9時)、平均509MbpsUpLoad値；最大365Mbps(昼4時),最小318Mbps(夜9時)、平均331MbpsPing；3ms念のため、みんなのネット回線速度 でも測定しました(2月11日11時)。このサイトは回線速度の比較をするときとても参考になります。通信環境を作り直す①ポケットWiFiから光回線へ[回線の選択]➡2021/1/24ブログIPoE,IPv4,Pv6など種類については以下の記事で少し触れています。通信環境を作り直す②ルーターを決める➡2021/2/6ブログ「Softbank光」については速度が10Mbps以下になるなど、評価は低かったのですが、最近は早くなったようです。想定以上の回線速度が出ていますので満足です。②LANケーブルが速度に与える影響 cat5e＞cat5通信環境を作り直す③LANケーブル➡2021/1/30ブログで検討したLANケーブルの速度に与える影響です。cat5カテゴリー５とcat5eカテゴリー5eを実測で比較しました。cat5では下り上りとも100Mbpsを超えることができません。①の回線速度はすべて5e(通信速度１Gbps)を使っています。私はcat5eか6を使います(安く売られているほう)。もちろん、カテゴリーが高いほど雑音に強く長い配線に向いているのですが、価格が高くなります。③WiFiの接続速度 平均408MbpsSoftbank光のBBユニットはIPv6接続するのに必要です。実際にSoftbank光に問い合わせたところそう言ってました。ネットでは使わない方法も出ているのですが、初めてなので冒険しません。下の写真は奥の白がBBユニット、手前の黒がWiFiルーター(NEC WG2600HS2)です。BBユニットだけでもWiFi通信できるのですが、いろいろ評判悪い。そこで、WiFiルーターをつなぎました。詳しくは通信環境を作り直す②ルーターを決める➡2021/1/26ブログBBユニットにはONUからのケーブル1口とLANケーブルの差し込み口が4口あります。その4口にそれぞれデスクトップパソコンとWiFiルーターをつなぎます。これで、WiFiが使えるようになりました。(機器の設定はいじってません。しかし、あとでトラブルになります。後述)WiFiの接続速度は主にiPADのブラウザ(=サファリ）からgoogle speed testを使って測りました。WiFi通信規格5GHz帯では、11ac(1733Mbps)、n(800Mbps)、a(54Mbps)、2.4GHｚではg(54Mbps)、b(11Mbps)があります。設定をいじりたくないので5GHzに接続しました(これがのちのトラブルを生む)。速度はわが家(2階建て)の部屋により多少WiFi速度が落ちますが、家全体で受信可能です。下り最高426Mbps、最低342Mbps、平均408Mbpsでした。上り最高456Mbps、最低141Mbps、平均411Mbpsでした。また、2.4GHz・11gでのWiFi速度は下り平均62Mbps、上り平均72Mbpsでした。５GHｚ帯でつないでおり満足しています。④2つのトラブルと解決 プリンターとルンバにつながらない(1)プリンターがWiFiにつながらないプリンターはCanonの極安TS3031S(しかしインクでぼったくる※)をWiFiにつないでつかっています。WiFiルータを変えたので、設定しなおしです。ところが、何度やっても設定エラーになります。試行錯誤し続けて、もしかしたらBBユニットとつなげたWiFiルーター両方がルーター機能ONになっており、混乱が生じているのではないかと思い、WiFiルーターの後ろのスイッチ(RT/BR/CNV)でBRブリッジモード(ルータ機能off)にしました。(上の写真の上から２つめのLEDが橙になっている)そしたら、つながりました。(2)ルンバがWiFiにつながらない掃除が面倒なので、ルンバを使っています。音がうるさいのですが、仕事で出かけているときにスマホでタイマー設定やリモコンで動かすことができます。ネットにつなげておくと、コード類などがからみついて止まった時や迷子になった時「助けて―」とスマホに連絡が来ます。もちろん、正常終了すると「終わったよ」。なんだかかわいいやつです。で、これがネットにつながらなくなりました。これも、試行錯誤してわかったことは、「ルンバは2.4GHｚでした通信ができない」。スマホは5GHzでWi-Fiにつないでいますので、ルンバをコントロールできなかった。スマホのWiFi設定を2.4GHｚにして、ルンバを何回か再起動させ、設定しなおしたらうまく接続されました。
2021.02.11
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通信環境を作り直す④光ケーブル工事と初運用
今日2：15から光ケーブルの屋内引き込みとONU設置の工事があり、無事終わりました。家の中までケーブルを引き込むため、家主立会いの下での工事です。13時から19時までの間に来るというので、結局1日待つ覚悟を決めていました。NTT東日本(日本コムシス)による工事は打ち合わせ含んで14:15から15:05で終わりました。①回線終端設置工事光ケーブルは40mくらい先の電信柱まで来ており、末端装置から３ｍｍほどの光ケーブルを分岐させ、家まで電線経由で持ってきます。②室外から屋内へのケーブル導入家主と工事業者の打ち合わせは、どこからケーブルを引き込み、「光コンセント」をどこにつけるか、が主なものです。2階の書斎につないでもらいます。主な選択肢は以下です。これは、施主が選べます。(1)室内配管を通してこれまでの電話ジャックまで持ってくるか、(2)エアコンなどの穴を利用するか、(3)壁に新たに穴をあけて通すか私の第一希望は,(1)でしたが、第2希望の(2)エアコンの穴を通すことにしました。(2)にしたのは、ONUからWiFiユニットまでの距離が近い、ことと、室内配線がきれいになることが理由でした。上の白いタバコ箱台のものが「光コンセント」です。そこに、光ケーブルを差し込み、業者の持ち込んだONUにつなぎます。業者は、ここまで工事し、信号をチェックして帰っていきました。今日は、朝から8件の工事が入っていると言ってました。さて、ここからが私の責任でつないでいきます。下の図の緑の線です。ONUは光信号をLANケーブルに乗る電気信号に変えます。ここからLANケーブルでSoftbank光BBユニットにつないでいきます。oftbank光BBユニットからコンピューターとWiFiルーターにLANケーブルをつなぎ、私の仕事が終わりました。このあと、家の中のネットにつながったプリンターなどを設定していきます。さて、速度はどうなったでしょう。これまで、あれこれ検討した結果が出ます。今日はここまで
2021.02.10
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春に向けてジャガイモ栽培の準備
春が近くなり、日が長く、とても暖かい日が時折到来します。毎年のことですが、春じゃが栽培の準備です。今年は１．芽出ししてから植えるとしっかりした茎葉ができる２．植え付ける土には石灰分があるとよい芋ができる 一般にpHは5.5〜6.0が目安。pH7.0以上になると「ソウカ病」が発生してしまうので、石灰のやりすぎに注意。と言われていますが、「カルシウムイオンが根の成長に必要だ」と聞きました。この二つを試してみます。いつも「仮説と実験」ですから。＜ジャガイモの芽出し＞芽出しは日が当たり、温度の下がらない室内に2週間ほど並べておきます。上の写真は9日(1/30購入)たったもので赤と緑の芽が出始めました。暗所に置くとヒョロリとした細い芽と長い根が出てきます。種芋はキタアカリと男爵をそれぞれ3Kg購入、同じように光にあてています。（左男爵、右キタアカリ）＜植え付けの土の準備＞例年、土づくりは何もしませんが、今年は少し準備します。牛糞発酵堆肥を植え付け予定地(写真の赤丸部分)に一袋40Lまきました(かなりケチってます)。そして、苦土石灰(粉状)を薄く白くなるくらいに軽くまきました。この土は以前からpH5-6くらいなので、この程度ならいいだろうと感でまきました。なじんで土が落ち着いたら、土壌pHを測ってみようと思います。植え付け予定は、2月末～3月初めの休日です。なお、写真手前は玉ねぎ、左はニンニクです。玉ねぎの奥はブロッコリー、カリフラワー、芽キャベツです。カリフラワーは終わりました。
2021.02.08
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2021年コロナ感染、やっとピークアウトか(盆暮効果)
以下わが市発表のコロナ感染者数です。人口23万の東京近郊地方都市です。陽性者数(累計)…853人現在の患者数…98人 （下記に内訳を記載）入院中…33人宿泊療養（ホテル）…22人自宅療養…43人退院・療養終了...755人以上がコロナ陽性者の現状(2/5)です。上のグラフは2月5日までの市発表のコロナ感染者数です。（縦棒：実数 赤線：3日移動平均 最終日の0人は移動平均の結果であり、実データに戻づいたものではありません。）縦軸は人数、灰色縦棒は発表感染者数、赤は3日間移動平均です。移動平均は変化を滑らかにして、傾向をとらえやすい。＜緊急事態宣言＞「対象地域の都道府県知事は、住民に対し、生活の維持に必要な場合を除いて、外出の自粛をはじめ、感染の防止に必要な協力を要請することができます。」「また学校の休校や、百貨店や映画館など多くの人が集まる施設の使用制限などの要請や指示を行えるほか、特に必要がある場合は臨時の医療施設を整備するために、土地や建物を所有者の同意を得ずに使用できます。」「さらに緊急の場合、運送事業者に対し、医薬品や医療機器の配送の要請や指示ができるほか、必要な場合は、医薬品などの収用を行えます。」第一回2020/4/7 東京、神奈川、埼玉、千葉、大阪、兵庫、福岡 に政府が宣言2020/4/16 全国 に政府が宣言2020/5/14 北海道・東京・埼玉・千葉・神奈川・大阪・京都・兵庫を除いて解除2020/5/21 大阪・京都・兵庫を除いて解除2020/5/25 すべて解除第2回2021/1/7 東京、神奈川、千葉、埼玉 に政府が宣言2021/1/13 栃木、岐阜、愛知、京都、大阪、兵庫、福岡 宣言拡大2021/2/7 3/7まで延長 栃木解除コロナ感染、年末年始でピークアウトか？そうだといいなぁ→2020/12/31ブログ以下感想です。◎東京近郊なので、東京の感染者数増加の第3波の影響を受けています。◎お盆(8月)と年末年始(Ⅰ2-1月)に感染ピークが出る (発症に基づくPCR検査は遅くなるので感染人数は遅れて出る)◎緊急事態宣言は感染がひどくなってから出るので、宣言の効果の検証は難しい(やむ負えないかぁ)。◎緊急事態宣言を受けての、行政主体は地方自治体。すべてについて「政府がぁ…」と思うのは責任転嫁につながるわかりやすいサイトを見つけました。下のリンクからMedicalNote:図で分かる新型コロナウイルスの“感染しやすい場所”のレベル
2021.02.05
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演示実験：塩化アンモニウムからアンモニアの遊離
2年生の授業は「化学平衡・電離平衡」をやってます。生徒実験はできません。しょうがないので、強塩基・弱酸の塩NH4ClからNH3の遊離の演示です。NH3は刺激臭なので遊離がわかりやすい。NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H2Oチャック付きのポリ袋に塩化アンモニウム適量、水酸化ナトリウム適量(上写真)を入れます。水溶液にしないのは、教室に持ち歩けて便利だから。水酸化ナトリウムを塩化アンモニウムの入った袋に投入して、よく混ぜます。呼吸器系の疾患を持つ生徒はかがないように、匂いを嗅ぐ際の注意を伝えて、回覧です。１,２袋回覧するので、必ず手洗いを指示。感染に注意して匂いを確認しました。匂いよりも、嗅いでいる生徒に対する周りの反応「大げさだ」「やらせだ」と楽しんでくれました。「どこで、この匂いに出会った？」と聞くと「キンカン」と答える生徒が多かった。いまだに、虫刺されに「キンカン」を使っているのですね。
2021.02.03
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