Veda pozná len jedno absolútne čisté palivo – vodík, ktorý sa používa vo vesmírnom priemysle. Pri spaľovaní vodíka vznikajú zlúčeniny s kyslíkom, teda voda. Zásoby tohto paliva sú nevyčerpateľné, pretože je spolu s héliom hlavným „stavebným materiálom“ vo vesmíre.

Dnes si povieme niečo o vodíkových generátoroch, ktoré získavajú V poslednej dobečoraz obľúbenejšie vďaka svojej dostupnej cene a šetrnosti k životnému prostrediu.

Charakteristické črty vykurovania vodíkom

Tento typ ohrevu je založený na produkcii obrovského množstva tepelnej energie v dôsledku kontaktu molekúl kyslíka a vodíka. Typicky je v tomto prípade jediným vedľajším produktom destilovaná voda. A aby sa tento princíp uviedol do praxe, vykonalo sa veľa vývoja na vytvorenie vodíka vykurovací kotol(hovoríme o priemyselných modeloch).

Takéto zariadenia sa líšili veľkosťou, a preto si vyžadovali veľa miesta na inštaláciu. A účinnosť takýchto kotlov nebola najvyššia - asi 80 percent. Ale odvtedy bolo zariadenie mnohokrát vylepšené a výsledkom je kotol na vykurovanie domu, ktorý funguje na tomto princípe. Pre jeho normálnu prevádzku musí byť splnených len niekoľko dôležitých podmienok.

• Dostupnosť stáleho napájania. Generátory sú založené na elektrolýznej reakcii, ktorá, ako vieme, bez elektriny nie je možná.
• Trvalé napojenie na zdroj vody. Často sa na to používa prívod vody, aj keď konkrétna spotreba zariadenia závisí samozrejme od jeho výkonu.
• Katalyzátor je potrebné pravidelne vymieňať. Frekvencia tejto výmeny závisí, rovnako ako predchádzajúci indikátor, od výkonu, ako aj od vlastností konkrétneho modelu.

A ak vodíkové zariadenia porovnáme napríklad s plynovými, tak je to z hľadiska bezpečnosti menej náročné. Ide však o to, že reakcie sa tvoria a vyskytujú sa výlučne vo vnútri generátora. Od osoby, ako používateľa, je potrebná iba vizuálna kontrola nad hlavnými indikátormi.

Zariadenie na generátor vodíka

Teraz sa pozrime bližšie na vodíkovú možnosť vykurovania domu. A jeho podstatou, ako už bolo uvedené, je výroba H2O, táto možnosť si zaslúži byť považovaná za alternatívu k zemnému plynu. Charakteristické je, že priemerná teplota spaľovania v v tomto prípade môže dosiahnuť 3 000 stupňov, takže vo vykurovacom systéme budete musieť použiť špeciálny vodíkový horák. Vysvetľuje to skutočnosť, že iba taký horák môže vydržať také významné teplo.

Existuje niekoľko komponentov, ktoré tvoria vodíkové vykurovanie, poďme sa s nimi zoznámiť.

• Horák spomínaný vyššie. Je to potrebné na jeden jednoduchý účel - na vytvorenie otvoreného plameňa.
• Generátor vodíka - spracuje zmes rozkladom vody na molekulárne zložky. A aby sa optimalizovala chemická reakcia, môžu sa v jej procese použiť katalyzátory.
• Vlastne kotol. Tu slúži ako druh výmenníka tepla. Samotný horák je inštalovaný v spaľovacej komore, vďaka čomu sa chladiaca kvapalina v systéme zahreje na požadovanú teplotu.

Poznámka! Pripomíname tým, ktorí plánujú vyrábať vodíkové generátory, že na to budú musieť vylepšiť existujúce zariadenia podľa schémy uvedenej vyššie. Ale toto domáce vybavenie ekonomickejšie ako jeho „nádoby kúpené v obchode“ zakúpené za veľa peňazí.

Sila vodíkového ohrevu

Pozitívne vlastnosti vykurovania vodíkom sú početné. To je presne dôvod, prečo je systém taký populárny.

• Vynikajúca účinnosť, ktorou sa vyznačuje, môže dosiahnuť 96 percent.
• Šetrnosť k životnému prostrediu. Vysvetľuje sa to tým, že jediným vedľajším produktom, takpovediac, je odpad čistá voda vyrábané v plynnom stave. A vodná para, ako je známe, nemá negatívny vplyv o životnom prostredí.
• Na fungovanie vo vodíkovom systéme nie je potrebný žiadny plameň. Termálna energia sa objavuje v dôsledku katalytických chemických reakcií. V kombinácii so vzduchom vodík tvorí vodu, ktorá je sprevádzaná vzhľadom veľká kvantita energie. Tepelný tok (a jeho teplota dosahuje 40 stupňov) sa privádza do výmenníka tepla. Je úplne zrejmé, že toto je najviac najlepšia možnosť pre systém "teplej podlahy".

Slabé stránky

Po oboznámení sa s výhodami prejdeme k nevýhodám vodíkového ohrevu.

• Napriek tomu, že vo vyspelejších krajinách je tento spôsob vykurovania mimoriadne obľúbený, u nás sa mu zatiaľ nevenuje potrebná pozornosť. Preto je obstaranie a inštalácia tohto zariadenia taká problematická a spojená s množstvom ťažkostí.
• Priemerná izbová teplota spôsobuje, že sa vodík stáva plynom. Okrem toho je táto látka výbušná, a preto je veľmi ťažké ju prepravovať, najmä na veľké vzdialenosti.
• Nádrže obsahujúce vodík musia byť certifikované príslušnými špecialistami, ktorých školenie si vyžaduje pomerne veľa času.

Ako nainštalovať vodíkový kotol?

Zapnuté tento moment Mnoho ľudí uprednostňuje výrobu vlastných generátorov vodíka pre svoje vykurovacie systémy. A to nie je prekvapujúce, pretože analógy „kúpené v obchode“ sú nielen veľmi drahé, ale tiež nemajú veľmi vysokú účinnosť. Ak si však toto zariadenie vyrobíte sami, jeho účinnosť bude oveľa vyššia.

Existuje niekoľko možností, ako zostaviť generátor na vodíkový pohon. Ale v každom prípade, aby ste to urobili doma, budete potrebovať nasledovné: Spotrebný materiál.

• 12 voltový zdroj energie.
• Niekoľko rúrok vyrobených z nehrdzavejúcej ocele s rôznymi priemermi.
• Nádrž, v ktorej bude štruktúra umiestnená.
• PWM regulátor. Je dôležité, aby jeho výkon bol aspoň 30 ampérov.

Toto sú hlavné komponenty, ktoré zvyčajne tvoria domáce generátory vodíka. Okrem toho nezabudnite na nádrž na destilovanú vodu - jej prítomnosť je tiež povinná. Voda musí byť dodávaná do utesnenej konštrukcie s dialektikou vo vnútri. V tej istej konštrukcii bude zostava vyrobená z nerezových dosiek, ktoré k sebe priliehajú pomocou izolačného materiálu. Je dôležité, aby sa na tieto dosky privádzalo 12-voltové napätie. Ak je všetko vykonané správne, potom sa pri použití napätia voda rozdelí na 2 plynné prvky.

Poznámka! Efektívnejšie v tomto smere je použitie priamy prúd(musí mať špecifickú frekvenciu) produkovaný generátorom typu PWM. V tomto prípade bude impulzný prúd (alebo striedavý prúd) nahradený konštantným. V dôsledku toho sa výrazne zvýši účinnosť zariadenia.

Akú vodu mám použiť – destilovanú alebo vodu z vodovodu?

Nie je tu nič zložité. Kvapalina z vodovodu sa môže použiť, ale iba ak neobsahuje nečistoty ťažkých kovov. Aby však zariadenie fungovalo efektívnejšie, je lepšie použiť destilovanú vodu a pridať do nej malé množstvo hydroxidu sodného. Pomer v tomto prípade by mal byť nasledovný: lyžica hydroxidu na každých desať litrov vody.

Aký druh kovu by som mal použiť?

Tento problém je kontroverzný. Mnohé – vrátane veľmi smerodajných – zdrojov teda uvádzajú, že na ohrev vodíka sa musia používať iba vzácne kovy. V skutočnosti to nie je úplne pravda, pretože je celkom možné použiť nehrdzavejúcu oceľ, ako sme už diskutovali vyššie. Aj keď ideálne by to mala byť ferimagnetická oceľ. Líši sa tým, že nepriťahuje častice zbytočného odpadu. Upozorňujeme tiež, že pri výbere kovu je lepšie zamerať sa na „nehrdzavejúca oceľ“, ktorá nepodlieha procesu oxidácie.

Ako vidíte, postaviť vodíkový kotol nie je také ťažké, ako sa zdá. Stačí si vybrať správny spotrebný materiál a pozorne si preštudovať schému vykurovací systém takéhoto typu. Po nainštalovaní všetkého potrebné vybavenie, skontrolujte, či je naozaj kvalitný a celkom účinný.

Video - Výroba vodíkového generátora

O zákone zachovania energie

Tento zákon hovorí, že všetko na svete je prepojené: ak to niekam odíde, určite to niekam dorazí. A tak, že elektrolýzou je možné získať plyn, určité množstvo elektrická energia bude sa musieť ešte minúť. A energia, ako vieme, sa získava predovšetkým ako výsledok tvorby tepla pri spaľovaní iných druhov palív. A aj keď berieme čistá energia, potrebnej na výrobu elektriny a tej, ktorá po spaľovaní produkuje vodík, potom budú straty dvojnásobné (aspoň!) aj na najmodernejších zariadeniach. Ukazuje sa, že 1/2 prostriedkov sa jednoducho vyhodí. Okrem toho ide iba o náklady spojené s prevádzkou a nezohľadňujú sa náklady na vybavenie, ktoré, ako už bolo uvedené, nie je lacné. Spomeňme si na generátory vodíka.

Ak si myslíte, že výskum uskutočnený v Amerike, cena jedného kilogramu vodíka (alebo skôr náklady na jeho vytvorenie) sa rovná:

• 6,5 dolára pri použití priemyselnej elektrickej siete;
• 9 USD pri prevádzke veterných generátorov;
• 20 dolárov v prípade použitia solárnych zariadení;
• 2,2 dolára pri použití tuhého paliva;
• 5,5 dolára, ak sa látka vyrába z biomasy;
• 2,3 dolára, ak hovoríme o elektrolýze pri vysokých teplotách, vykonanej pri jadrová elektráreň(väčšina lacný spôsob, ale najďalej od bežného používania v domácnosti).

Poznámka! Dokonca aj najpokročilejší generátor pre domácnosť bude vo všetkých ohľadoch výrazne horší ako podobné priemyselné zariadenie. Preto vzhľadom na opísané ceny nemožno povedať, že by vodík mohol vážne konkurovať zemnému plynu. To isté platí pre elektrinu, naftu a dokonca aj tepelné čerpadlá.

Energetické vyhliadky s použitím vodíka

Teraz sa pokúsme zistiť, či skutočne existuje šanca na zníženie nákladov na čistý vodík. Okamžite povedzme, že na to existuje každá šanca. V prvom rade ide o technológiu výroby lacnej elektriny z obnoviteľných zdrojov. Okrem toho sa v procese katalýzy môžu použiť lacnejšie chemické katalyzátory. Tie mimochodom existujú už dlho a používajú sa vo vodíkových článkoch na palivo (hovoríme o autách). Aj keď tu sme opäť narazili na ich príliš vysoké náklady.

Ale technológia sa neustále zlepšuje, veda nestojí na mieste. V určitom okamihu sa ropa minie a ľudia budú musieť prejsť na iný, alternatívny zdroj energie. Ale v súčasnosti a možno aj v najbližších desaťročiach môžeme s istotou povedať: energia využívajúca samotný vodík je stále nerentabilná. Jedinými výnimkami sú prípady, keď je vodík vedľajším produktom nejakého iného technického procesu. Samozrejme, možné sú rôzne programy na podporu a rozvoj vodíkovej energie, ale to si vyžaduje pomoc veľkých korporácií a, samozrejme, štátu.

Ako záver

Ťažko povedať, aká energia sa v budúcnosti stane hlavnou – vodík, jadrová fúzia, využitie gravitácie atď. Odborníci však ubezpečujú, že prvé elektrolýzne reaktory schopné konkurovať moderným jadrovým reaktorom sa objavia najmenej o dvadsať až tridsať rokov. Niektorí sú vo všeobecnosti skeptickí. Skutoční profesionáli však veria, že vodíkové generátory sa čoskoro stanú predmetom vysoká technológia, a nie domáce z improvizovaných prostriedkov, ktoré sme opísali vyššie. To je všetko, majte teplú zimu!

Generátor vodíka (elektrolyzér) je zariadenie, ktoré využíva svetlo z dvoch procesov: fyzikálneho a chemického.

Počas prevádzky sa vplyvom elektrického prúdu voda rozkladá na kyslík a vodík. Tento proces sa nazýva elektrolýza. Elektrolyzér je pomerne populárny medzi najznámejšími typmi generátorov vodíka.

Ako zariadenie funguje

Elektrolyzér pozostáva z niekoľkých kovových platní ponorených v uzavretej nádobe s destilovanou vodou.

Samotné puzdro má svorky na pripojenie zdroja energie a je tu objímka, cez ktorú sa vypúšťa plyn.

Činnosť zariadenia možno opísať nasledovne: elektrický prúd prechádza destilovanou vodou medzi doskami s rôznymi poľami (jedna má anódu, druhá katódu), rozdeľuje ju na kyslík a vodík.

V závislosti od oblasti dosiek má elektrický prúd svoju silu, ak je oblasť veľká, potom cez vodu prechádza veľa prúdu a uvoľňuje sa viac plynu. Schéma zapojenia dosiek je striedavá, najprv plus, potom mínus atď.

Odporúča sa vyrábať elektródy z nehrdzavejúcej ocele, ktorá počas procesu elektrolýzy nereaguje s vodou. Hlavná vec je nájsť nehrdzavejúcu oceľ Vysoká kvalita. Je lepšie, aby bola vzdialenosť medzi elektródami malá, ale aby sa medzi nimi mohli ľahko pohybovať plynové bubliny. Je lepšie vyrobiť upevňovacie prvky z rovnakého kovu ako elektródy.

Vziať do úvahy: Vzhľadom na to, že výrobná technológia je spojená s plynom, aby sa predišlo vzniku iskry, je potrebné všetky časti pevne pripevniť.

V uvažovanom uskutočnení zariadenie obsahuje 16 dosiek, ktoré sú od seba umiestnené v rozmedzí 1 mm.

Vzhľadom na skutočnosť, že dosky majú pomerne značnú plochu a hrúbku, bude možné prechádzať takýmto zariadením vysoké prúdy kov sa však nezahreje. Ak zmeriate kapacitu elektród vo vzduchu, bude to 1 nF, táto súprava spotrebuje až 25 A v obyčajnej vode z vodovodu.

Na zostavenie generátora vodíka vlastnými rukami môžete použiť nádobu na potraviny, pretože jej plast je odolný voči teplu. Potom musíte spustiť elektródy do nádoby na zhromažďovanie plynu s hermeticky izolovanými konektormi, vekom a ďalšími pripojeniami.

Ak používate kovovú nádobu, potom, aby sa predišlo skratom, sú elektródy pripevnené k plastu. Dva konektory sú inštalované na oboch stranách medených a mosadzných armatúr (montáž - montáž, montáž) na odsávanie plynu. Kontaktné konektory a tvarovky musia byť pevne zaistené silikónovým tmelom.

Dodržiavanie bezpečnostných opatrení

Elektrolyzér je vysoko rizikové zariadenie.

Pri jeho výrobe, inštalácii a prevádzke je preto nevyhnutné dodržiavať všeobecné aj špeciálne bezpečnostné opatrenia.

Medzi špeciálne opatrenia patria:

• koncentrácia zmesi vodíka a kyslíka by sa mala kontrolovať, aby sa zabránilo výbuchu;
• ak hladina kvapaliny nie je viditeľná v kontrolnom okienku generátora vodíka, nemožno ju použiť;
• Pri vykonávaní opráv sa musíte uistiť koncový bod systém je úplne bez vodíka;
• použitie je kontraindikované zahájiť paľbu, elektrické vykurovacie zariadenia a prenosné lampy s napätím vyšším ako 12 voltov v blízkosti elektrolyzéra;
• Pri práci s elektrolytom by ste sa mali chrániť používaním ochranných prostriedkov (celkový odev, rukavice a okuliare).

Kvalifikovaní remeselníci sa domnievajú, že výroba domácich vodíkových generátorov pre autá doma je riskantným úsilím.

Vysvetľujú to tým, že elektrolyzér pre auto má zložitý a nebezpečný systém zariadení.

Výroba takýchto jednotiek vyžaduje použitie špeciálnych materiálov a činidiel.

Poznámka: V prípade vlastnej inštalácie elektrolyzéra, ktorý ste vyrobili sami, sa odporúča striktne vylúčiť možnosť vstupu plynu do spaľovacej komory, keď je motor vypnutý. Keď je motor vypnutý, generátor vodíka sa musí automaticky odpojiť od siete elektrické napájanie auto.

Ak sa predsa len rozhodnete vyrobiť si hydrolyzér do auta sami, určite by ste ho mali vybaviť bublinkovačom - ide o špeciálny vodný ventil. Jeho používaním sa výrazne zvýši bezpečnosť pri jazde autom.

Vykurovanie domu hnedým plynom

Najbežnejší je vodík chemický prvok, preto je ekonomicky výhodné ho používať.

Pre mnohých majiteľov domov a chát často vyvstáva otázka, ako získať „čistú“ a lacnú energiu pre potreby domácnosti. Odpoveď možno nájsť v inováciách, ako je vodný generátor na vykurovanie domácnosti.

Vedci vďaka svojmu vývoju umožnili mnohým použiť takéto zariadenie na výrobu plynu. Zariadenie je schopné generovať vodík (hnedý plyn) a tento plyn sa použije na výrobu energie.

Viete si predstaviť toto spojenie? chemický vzorec, ako hho. Tento plyn je možné získať z vody metódou elektrolýzy. V živote je veľa príkladov, keď ľudia chcú vykurovať svoj domov kyslíkom vodíkom. Aby si však tento typ paliva získal popularitu, musíte sa najskôr naučiť, ako ho (Brownov plyn) vyrábať v domácich podmienkach.

Zatiaľ neexistuje technológia na vodíkové vykurovanie súkromného domu, ktorá by bola dostatočne spoľahlivá.

Pozrite si video, v ktorom skúsený používateľ vysvetľuje, ako vyrobiť vodíkový generátor vlastnými rukami:

Svetové zásoby ropy sa vyčerpávajú a vedci sa snažia nájsť náhradu za benzín. Jedným z nevyčerpateľných zdrojov energie je vodík. Navyše je šetrný k životnému prostrediu, čo má veľký význam V moderné podmienky. Dnes už fungujúce generátory vodíka existujú, napríklad v automobilovom priemysle. Najlepšie výsledky Inžinierom japonskej spoločnosti Toyota sa to podarilo dosiahnuť vytvorením funkčného prototypu auta.

Princíp činnosti

Vodík možno použiť na vykurovanie domácností alebo ako palivo pre vozidlá. V prvom prípade možno dosiahnuť dobrú účinnosť vďaka vysokej tepelnej vodivosti látky. Počas oxidačnej reakcie sa jeden atóm kyslíka spája s dvoma atómami vodíka, čo vedie k tvorbe vody. Zároveň sa uvoľňuje približne 3-krát viac tepla v porovnaní so spaľovaním zemný plyn.

Medzi všetkými zdrojmi energie, ktoré dnes veda pozná , práve táto látka by sa mala považovať za najsľubnejšiu - Dve tretiny oceánskeho dna planéty pozostáva z tejto látky a vo vesmíre môže z hľadiska distribúcie konkurovať vodíku iba hélium. teda motor bežiaci na toto palivo možno považovať za najlepší.

Existuje však dosť vážny problém- na získanie čistého vodíka je potrebné rozdeliť vodu, a to nie je najjednoduchší proces. Dnes sa vedci domnievajú, že najjednoduchší spôsob, ako rozdeliť molekuly vody, je použiť elektrolýzu. Tento proces pozná každý zo školského kurzu fyziky: Vysoké elektrické potenciálne napätie doslova rozbíja molekuly vody na ich základné prvky.

V dôsledku toho vzniká plyn so vzorcom HHO s výhrevnosťou 121 MJ/kg. Bol pomenovaný po fyzikovi Yu Brownovi a pri spálení nevyžaruje žiadne škodlivé látky. Zvláštnosťou látky je, že na jej použitie môžete použiť rovnaké nádoby, ktoré sa dnes používajú ako kotly na metán alebo propán. Je však potrebné prijať dodatočné bezpečnostné opatrenia, pretože Brownov plyn je vysoko výbušná zmes.

Generátor vodíka pre auto pozostáva z dvoch hlavných prvkov:

• elektrolyzér
• rezeevuara.

Utesnená nádoba prístroja obsahuje páry elektródových dosiek a samotná je vybavená výstupným potrubím plynu, koncovkami, poistným ventilom, uzáverom vody a hrdlom na plnenie vody. Táto konštrukcia umožňuje eliminovať proces šírenia spätného spaľovania hnedého plynu a dosiahnuť spaľovanie vodíka len na výstupe z horáka.

Použitie klasického hydrolyzéra je však nerentabilné, pretože zahŕňa značnú spotrebu elektrickej energie. Z tejto situácie sa však našlo východisko - prúdy určitej frekvencie. V dôsledku toho sa molekuly vody dostanú do rezonancie s elektrickými impulzmi a rozdelia sa na zložky. Po zostavení takéhoto zariadenia môžete získať palivo z vody vlastnými rukami.

Aplikácie a výhody

Dnes je opísaná konštrukcia elektrolyzéra rovnako bežnou jednotkou ako plazmová rezačka. Je potrebné poznamenať, že generátor vodíka bol pôvodne celkom aktívne používaný na vykonávanie zváračské práce. Dnes sa situácia zmenila a plyn Hnedá môže byť použitá na riešenie nasledujúcich problémov:

Výhody použitia Brownovho plynu sú zrejmé: nezabudnite na zásoby látky a jej šetrnosť k životnému prostrediu.

Keď poznáte technológiu výroby vodíkového paliva a máte určité zručnosti, môžete si vyrobiť vodíkový generátor vlastnými rukami doma. Dnes existuje niekoľko funkčných schém, ktoré vám umožňujú vytvoriť takúto inštaláciu. Navyše na rozdiel od klasické zariadenie, v domácich elektródach nie sú umiestnené v nádobe s vodou, ale samotná kvapalina vstupuje do medzier medzi doskami. Pred začatím prác na výrobe vodíkovej inštalácie vlastnými rukami by ste si mali dôkladne preštudovať výkresy.

Výber materiálov

Najčastejšie sa domáci remeselníci stretávajú s problémom výberu elektród. S vytvorením palivového článku je situácia jednoduchšia a dnes existujú dva hlavné typy generátorov vodíka - „mokré“ a „suché“. Na vytvorenie prvej môžete použiť akúkoľvek nádobu, ktorá má dostatočnú bezpečnosť a plynotesnosť. Optimálna voľba možno považovať za kryt zo starej batérie pre osobné auto.

Ak je to možné, je lepšie vyrobiť kryt z nehrdzavejúcej ocele, čo však povedie k zvýšeniu nákladov na jednotku. Podomácky vyrobený „suchý“ palivový článok je vyrobený z plexiskla s hrúbkou najmenej 10 cm a bude vyžadovať aj prstencové tesnenia vyrobené zo silikónu.

Najlepšie elektródy budú dosky z nehrdzavejúcej ocele (rúrky). V zásade je možné použiť aj železný kov, ktorý však rýchlo koroduje a takéto elektródy vyžadujú častú výmenu. Úplne iná situácia je pri použití zliatin s vysokým obsahom uhlíka legovaných chrómom. Príkladom takéhoto materiálu je nehrdzavejúca oceľ 316L.

Pri použití rúrok musia byť zvolené tak, aby pri inštalácii jedného prvku do druhého bola medzi nimi medzera nie väčšia ako jeden milimeter. Nie menej dôležitý detail Generátor vodíka pre auto je generátor PWM. Práve vďaka správne zostavenému elektrickému obvodu je možné nastaviť frekvenciu prúdu a bez toho nie je možné vyrábať vodík.

Na vytvorenie vodného uzáveru (bubbler) môžete použiť akúkoľvek nádobu, ktorá má dostatočnú tesnosť. Zároveň je vhodné vybaviť ho vekom, ktoré sa tesne uzatvára, no ak dôjde k požiaru, mimovládna organizácia vo vnútri sa okamžite odtrhne. Aby sa zabránilo návratu hnedého plynu do palivového článku, odporúča sa nainštalovať uzatvárací ventil medzi vodný uzáver a elektrolyzér.

Zostavenie zariadenia

Na vytvorenie generátora kyslíka je lepšie zvoliť „suchý“ palivový článok a elektródy by mali byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Je to ona, ktorá je medzi domácimi remeselníkmi najobľúbenejšia. Je tiež dôležité dodržiavať určitú postupnosť akcií:

Po dokončení všetkých montážnych prác je potrebné zariadenie nastaviť. Osobitná pozornosť Pri vytváraní domácej jednotky je potrebné dbať na bezpečnosť, pretože pri nezodpovednom zaobchádzaní môže NHO plyn explodovať.

Elektrolyzér je názov zariadenia, nazývaného aj generátor vodíka. Ide o zariadenie, ktorého činnosť je založená na využití fyzikálneho a chemického procesu rozkladu vody pod vplyvom elektrický prúd na vodík a kyslík. Tento proces sa nazýva elektrolýza, je už dlho známy a študuje sa na strednej škole.

Elektrolyzér je jedným z najbežnejších generátorov vodíka.

Popis a princíp činnosti

Vo všeobecnosti je generátor vodíka súprava kovové platne ponorený do destilovanej vody. Konštrukcia je uzavretá v utesnenom kryte so svorkami na pripojenie napájacieho zdroja a armatúrou pre výstup plynu.

Teoreticky možno činnosť generátora vodíka znázorniť nasledovne: medzi opačne polarizovanými platňami (anóda, katóda) ponorenými v destilovanej vode prechádza elektrický prúd. V tomto prípade sa voda rozdelí na kyslík a vodík. Ako väčšia plocha platní, čím väčší prúd prechádza vodou a tým väčšie je množstvo uvoľnených plynov. Doštičky sa pripájajú striedavo (+-+- atď.).

Oblasť použitia

Vzhľadom na to, že samotný proces elektrolýzy zahŕňa použitie veľkého množstva elektriny, priemyselná aplikácia elektrolyzéry sú výrazne obmedzené. Na výrobu vodíka je ekonomickejšie použiť chemické metódy.

V súčasnosti sa vodíkové generátory používajú na:

• zváranie plynom a rezanie plynom vodíkom v klenotníckych dielňach;
• zníženie toxicity spaľovacích motorov (ICE) a zvýšenie ich účinnosti (faktor účinnosti);
• zvýšenie účinnosti a zníženie toxicity kotlov na kvapalné palivá.

Zariadenie

Niekoľko priemyselných elektrolyzérov, ktoré sa používajú na výrobu vodíka a kyslíka, sa vyrába ako stacionárne jednotky. Elektródy v nich sú zapojené bipolárne a ich počet závisí od spôsobu pripojenia k sieti (transformátorové alebo beztransformátorové).

Konštrukcie malých vodíkových generátorov, ktoré vyrábajú domáce aj zahraničné spoločnosti a používajú sa na zvýšenie účinnosti spaľovacích motorov a na iné účely, sú veľmi rôznorodé. Okrem toho existuje obrovské množstvo ručne vyrobených návrhov. Veľa informácií o nich nájdete na internete.

Vzhľadom na to, že dizajn elektrolyzéra je jednoduchý a nie je ťažké ho vyrobiť sami, zvážte návrhy niekoľkých podobných zariadení:

1. Najjednoduchší elektrolyzér.
2. Generátor vodíka do auta.

Najjednoduchší elektrolyzér

Na výrobu jednoduchého generátora vodíka dostatok vedomostí z fyziky a chémie na úrovni strednej školy.

Materiály a nástroje

• Nerezová oceľ 03Х16Н15М3 rozmer 500x500 mm. Môže sa použiť akákoľvek iná trieda nehrdzavejúcej ocele.

  Dôležité: Obyčajná oceľ vo vode bude korodovať. Okrem toho je možné namiesto vody použiť alkalický elektrolyt, ktorý je dosť agresívny, najmä keď ním prechádza elektrický prúd. Za týchto podmienok obyčajná oceľ dlho nevydrží.

• Priehľadná polyetylénová trubica s dĺžkou najmenej 1 m a priemerom 8 mm.
• 2 skrutky M6x150, podložky a matice.
• 3 rybie kovania s vonkajším priemerom 8 mm.
• Plastová nádoba s vekom s objemom minimálne 1,5 litra.
• Filter na čistenie tečúca voda(môžete použiť filter z práčky).
• Spätný ventil vody.
• Silikónový tmel.
• Brúska alebo pílka na kov.
• Kľúče na skrutky M6.

Výrobný proces

• Oceľový plech narežeme tak, aby nám vyšlo 16 plátov rovnakej veľkosti.
• V jednom z rohov každej dosky musíte vyvŕtať otvor pre skrutku M6. Pomocou tohto otvoru budú dosky navzájom spojené, takže stred otvoru vo všetkých doskách musí byť na rovnakej osi.
• Pre správne spojenie dosiek je potrebné v každej doske odrezať roh, ktorý sa nachádza na strane oproti otvoru pre skrutku.
• Nainštalujte dosky na skrutky jednu po druhej podľa schémy, pričom dosky „+“ a „-“ od seba izolujte pomocou polyetylénovej rúrky a podložiek. O správna inštalácia dosky, orezané rohy neumožnia, aby sa dosky rôznych polarít navzájom dotýkali.
• Po inštalácii všetkých dosiek musí byť konštrukcia utiahnutá maticami.

  Dôležité: Po dokončení montáže sa musíte uistiť, že dosky s rôznymi pólmi nie sú navzájom spojené (zakrúžkujte štruktúru).

• Výslednú štruktúru upevníme do plastovej škatule pomocou podložiek a matíc, pričom sme predtým vyvŕtali 2 otvory pre skrutky „+“ a „-“. Aby ste zabezpečili tesnosť otvoru, ošetrite ho silikónovým tmelom.
• Do krytu krabice vyvŕtame otvory a vložíme kovania. Otvory musia byť ošetrené silikónovým tmelom.
• Zostáva skontrolovať výkon výsledného elektrolyzéra. Za týmto účelom naplňte nádobu vodou až po upevňovacie skrutky a zatvorte ju vekom. Potom položíme polyetylénovú hadicu na jednu z armatúr a spustíme ju do nejakej nádoby s vodou. Po pripojení zdroja energie k skrutkám pozorujeme vzhľad bublín uvoľneného plynu. Aby sa zvýšilo množstvo uvoľneného plynu, je potrebné zvýšiť prúd prechádzajúci vodou.
• Po kontrole prevádzky zariadenia musíte vypustiť vodu a naplniť Plastová nádoba alkalický elektrolyt. To vám umožní získať podstatne väčšie množstvo uvoľneného plynu.

POZOR: Pri prevádzke elektrolyzéra je potrebné pamätať na to, že proces štiepenia vody na kyslík a vodík je výbušný. Preto je potrebné dodržiavať určité pravidlá bezpečnostné opatrenia.

Generátor vodíka do auta

Proces elektrolýzy v automobilovom elektrolyzéri sa vykonáva pomocou špeciálneho katalyzátora. Pri prevádzke zariadenia sa uvoľňuje oxyvodík (Brownov plyn), ktorý má vzorec NHO. Ďalej plyn vstupuje do spaľovacej komory cez systém prívodu vzduchu motora, kde sa mieša s palivom a horí. V dôsledku toho sa zvyšuje oktánové číslo zmesi paliva a vzduchu, čo podporuje úplnejšie spaľovanie paliva.

Dizajn moderných elektrolyzérov

Generátor hnedého plynu obsahuje:

• samotný elektrolyzér;
• nádoba na obeh.

Celý proces výroby plynu je kontrolovaný:

• prúdový modulátor;
• optimalizátor, ktorý riadi pomer hnedého plynu a zmesi paliva a vzduchu.

Typy katalyzátorov

Existuje niekoľko typov katalyzátorov, vrátane:

• Valcový– ich dizajn sa príliš nelíši od dizajnu najjednoduchšieho generátora vodíka a je celkom možné ho vyrobiť sami. Vyznačujú sa nízkou produktivitou (do 0,7 litra plynu za minútu) a primitívnym riadiacim obvodom.
• S oddelenými bunkami- najviac efektívny dizajn s kapacitou nad 2 litre plynu za minútu. Vyznačuje sa vysokou účinnosťou a je inštalovaný na vozidlách s nepretržitou prevádzkou.
• S otvorenými platňami (suché)– kapacita až 2,1 litra plynu za minútu. Konštrukcia zabezpečuje dodatočné chladenie zariadenia v náročných prevádzkových podmienkach.

Všetky procesy prebiehajúce vo vodíkovom generátore sa vykonávajú v automatický režim a fungujú v súlade so zabudovaným špeciálnym programom počítačový systémšoférovanie.

Výhody

Použitie moderných elektrolyzérov v aute vám umožňuje:

• ušetriť až 50% paliva;
• znížiť toxicitu výfukových plynov;
• znížiť teplotu motora;
• zvýšiť trakciu a výkon pohonnej jednotky;
• zvýšiť životnosť motora.

Princíp činnosti generátora vodíka

Bezpečnostné opatrenia

Zariadenia elektrolyzéra sú vysoko rizikové zariadenia. Pri ich výrobe, inštalácii a prevádzke je preto potrebné prísne dodržiavať všeobecné aj špeciálne bezpečnostné opatrenia.

Zo špeciálnych požiadaviek sú najdôležitejšie:

1. Vytváranie výbušných koncentrácií zmesi kyslíka s vodíkom alebo vzduchom nie je povolené.
2. Prevádzka vodíkových generátorov nie je povolená, ak hladina kvapaliny nie je viditeľná v jej kontrolnom okienku.
3. Vykonávaním opravárenské práce je potrebné zabezpečiť úplnú absenciu vodíka v koncovom bode systému.
4. V blízkosti elektrolyzérov nie je dovolené používať otvorený oheň, elektrické vykurovacie zariadenia alebo prenosné lampy s napätím vyšším ako 12 V.
5. Pri práci s elektrolytom musíte používať špeciálne oblečenie, rukavice a okuliare.

1. Odborníci neodporúčajú vyrábať automobilové generátory vodíka sami. Je to motivované skutočnosťou, že automobilový elektrolyzér je pomerne zložité a nebezpečné zariadenie, ktorého výroba si vyžaduje použitie špeciálnych materiálov a činidiel.
2. O samoinštalácia Vo vlastnom elektrolyzéri je potrebné vylúčiť možnosť vstupu plynu do spaľovacej komory zmesi paliva a vzduchu, keď je motor vypnutý. Keď je motor vypnutý v povinné Generátor vodíka sa musí automaticky odpojiť od napájania vozidla.
3. Pri výrobe vlastného automobilového elektrolyzéra ho nezabudnite vybaviť špeciálnym vodným ventilom - bublinkovačom. Jeho používaním sa výrazne zlepší bezpečnosť prevádzky vozidla.

Vodík (H2), „generujúci vodu“, je najbežnejším prvkom vesmíru. Podľa vedcov tvorí takmer 90 % všetkých atómov vo vesmíre. Vodík počas reakcie termonukleárna fúzia ktorý poskytuje energiu nášmu Slnku, môže slúžiť ako vynikajúce palivo na Zemi. Toto je jediné absolútne neškodné palivo šetrné k životnému prostrediu: pri spaľovaní plynu dochádza k chemickej reakcii s kyslíkom a produktom spaľovania je destilovaná voda. Vodík je po všetkých stránkach ideálne palivo, ktoré sa výborne hodí aj na vykurovanie domácnosti. Okrem toho je možné bežný plynový kotol premeniť na vodíkový vykurovací kotol iba pridaním malé zmeny do jeho dizajnu. Jeden problém: napriek prevalencii vodíka (my sami sme z neho z polovice) na našej planéte v čistej forme takmer nikdy sa to nevyskytuje. Tento plyn nie je verejne dostupný na predaj, kde ho teda môžeme získať v dostatočnom množstve? Internet nám dáva jasnú a presnú odpoveď: kúpte si alebo zostavte vodíkový generátor na vykurovanie domácnosti.

Technológie na výrobu čistého vodíka

Existuje mnoho technológií na výrobu vodíka. Spomenieme len tie, ktoré nájdu praktické využitie mimo steny laboratória:

• Chemická reakcia voda s kovmi. Palivom je voda, činidlom zliatina hliníka a gália. 150 kg palivových článkov stačí na prejdenie vodíkového auta 500 km, potom sa kov musí odstrániť a poslať na regeneráciu, čo si vyžaduje vystavenie vysokým teplotám.
• Konverzia zemného plynu, splyňovanie uhlia, pyrolýza dreva. Zahriatím nad 1000 ºС možno z uhľovodíkov získať čistý vodík na vykurovanie domácností.
• Elektrolýza vody. Vysokoteplotná elektrolýza je účinnejšia.
• Výroba vodíka z biomasy. Surovinou môže byť hnoj, seno, tráva, riasy a iný poľnohospodársky odpad. Bioplyn môže obsahovať od 2 do 12 % vodíka.
• „Odpadový“ vodík sa získava z domáci odpad, čím dochádza k ich tepelnému rozkladu.

Domáce vodíkové generátory

Ako je zrejmé z predchádzajúcej časti, väčšina technologických procesov priemyselná výroba vodíka zahŕňa vystavenie vysokým teplotám, čo je doma problematické. Zoberme si vodíkové vykurovacie zariadenia dostupné v súkromných domácnostiach:

Vodík z hnoja

Bioplynové stanice, ktorých je veľa západná Európa, sa začínajú objavovať medzi domácimi farmármi. Podomácky vyrobené bioplynové reaktory, o ktorých „šialené ruky“ hovoria na internete, sa nerozlišujú ani produktivitou, ani stabilitou výroby. Účinné sú len pomerne zložité a drahé zariadenia za predpokladu, že sú stabilné dodávky surovín. Na malej súkromnej farme sa to nedá, ale v silnej je to možné poľnohospodárstvo. Vodík je len vedľajším produktom pri výrobe bioplynu a spravidla sa neoddeľuje spaľovaním spolu s metánom. Ale ak je to potrebné, H2 možno oddeliť.

Schematický diagram bioplynová stanica. Aby sa zabezpečilo, že proces výroby horľavých plynov je intenzívny, suroviny sa periodicky fermentujú a miešajú

Vodík z vody

Inštalácia elektrolýzneho vodíka na vykurovanie domácností je jediným riešením, ktoré je v súčasnosti dostupné pre súkromný dom. Elektrolyzér je kompaktný, ľahko sa udržiava a je možné ho nainštalovať malá izba. Suroviny na výrobu paliva - voda z vodovodu. Existuje množstvo známych výrobcov, ktorí ponúkajú podobné domáce vodíkové generátory na vykurovanie domácností a tankovanie paliva do auta. Honda napríklad od roku 2003 vyrába Home Energy Station a dnes je už v predaji tretia generácia. HES III je vybavený solárne panely, môže byť inštalovaný v garáži alebo vonku.

Domáca energetická stanica je veľmi drahé zariadenie schopné vyrobiť až 2 m2 vodíka za hodinu zo zemného plynu alebo elektrolýzou vody. Súčasťou stanice je reformátor, palivové články, čistiaci systém, kompresor a zásobník plynu. Elektrina môže pochádzať zo siete alebo môže byť generovaná solárnymi panelmi

Okrem „značkových“ zariadení, ktoré, mimochodom, nikto oficiálne nedodáva do krajín SNŠ, sú dnes široko propagované generátory H2 vyrábané našimi priateľmi v Strednej ríši alebo tadžickými kolegami v domácich garážach. Úroveň kvality a produktivity je rôzna, od žiadnej až po podmienečne prijateľnú. Predajcovia takýchto zariadení, na rozdiel od viac-menej poctivých Japoncov, ktorí nesľubujú mannu z neba, používajú „špinavé“ reklamné technológie, ktoré priamo klamú potenciálnych kupcov vzhľadom na vlastnosti ich zariadenia, ktoré sa predáva za premrštené ceny.

Poloprovizórny závod na výrobu vodíka

Do-it-yourself vodíkové vykurovanie, ktoré zahŕňa samovýroba elektrolyzér To je možné a nie je to ani veľmi ťažké, ak Domáci majster pozná základy elektrotechniky a ruky mu rastú tam, kde majú. Ako efektívne a bezpečné je samostatná otázka.

Ďalšou otázkou je, že získanie paliva je len časť úlohy. Je potrebné zabezpečiť jeho generovanie v požadované objemy, oddelené od kyslíka a vodnej pary, vytvárajú rezervu, zabezpečujú konštantný tlak pri dodávaní do generátora tepla.

Koľko stojí kilogram vodíka?

Priemerné náklady na 1 kg vodíka v závislosti od technológie jeho výroby sú podľa laboratória INEEL nasledovné:

• Chemická reakcia - 700 rubľov so štandardnou metódou obnovy činidla a 320 - pri použití energie jadrovej elektrárne.
• Elektrolýza z priemyselnej siete - 420 rubľov. Údaje platia pre „značkové“, vyvážené elektrolyzéry. Pri remeselných výrobkoch sú ukazovatele samozrejme nižšie.
• Výroba z biomasy - 350 rubľov.
• Konverzia uhľovodíkov - 200 rubľov.
• Vysokoteplotná elektrolýza v jadrových elektrárňach - 130 rubľov.

Z týchto čísel je zrejmé, že najlacnejší spôsob výroby vodíka je v jadrových elektrárňach, kde dôležitý zdroj - teplo, je vedľajším produktom hlavnej výroby. Vodíková energia z obnoviteľných zdrojov sa tiež neoplatí kvôli vysokým nákladom na zariadenia. A čo vodíkové vykurovanie domácností založené na kompaktnej inštalácii? Musíte pochopiť, že zákon zachovania energie sa nedá obísť. Na oddelenie H2 v elektrolyzéri bude potrebné vynaložiť určité množstvo elektrickej energie. Na jej získanie sa spaľovali fosílne palivá v tepelnej elektrárni alebo sa energia vyrábala vo vodnej elektrárni. Elektrina sa potom prenášala drôtmi. Vo všetkých fázach procesu dochádza k nevyhnutným stratám a množstvo potenciálnej tepelnej energie získanej na konci bude a priori nižšie ako na začiatku.

Je výhodné vykurovať dom vodíkom?

Predajcovia kompaktné generátory vodík presvedčiť kupujúcich o mimoriadne nízkych nákladoch na vykurovanie domu vodíkom. Vraj je to ešte výhodnejšie ako kúrenie plynom. Tvrdia, že voda, ktorá sa naleje do inštalácie, nič nestojí a o ostatných nákladoch mlčia. Takéto sľuby majú magický účinok na niektorých našich spoluobčanov, ktorí majú radi zadarmo. Ale nebuďme ako Pinocchio a predtým, než sa vydáme do Krajiny bláznov, zistime, koľko vodíkové kúrenie doma v skutočnosti stojí.

Priemerná predajná cena zemného plynu pre obyvateľstvo na vykurovanie a výrobu elektriny je 4,76 rubľov/m3. 1 m3 obsahuje 0,712 kg. V súlade s tým stojí 1 kg zemného plynu 6,68 rubľov. Priemerná výhrevnosť zemného plynu je 50 000 kJ/kg. U vodíka je oveľa vyššia, 140 000 kJ/kg. To znamená, že na získanie množstva tepelnej energie, ktoré sa rovná množstvu generovanému spaľovaním 1 kg vodíka, bude potrebných 2,8 kg zemného plynu. Jeho cena je 13,32 rubľov. Teraz porovnajme náklady na tepelnú energiu získanú spaľovaním 1 kg vodíka získaného v dobrom továrenskom elektrolyzéri a z 2,8 kg zemného plynu: 420 rubľov oproti 13,32. Rozdiel je skutočne obrovský, 31,5-násobok! Aj v porovnaní s tými najdrahšími tradičné typy kúrenie je elektrické, vodík sa konkurencii ani nepriblíži, stojí 4x viac! Elektrina, ktorá sa vynaloží na prevádzku elektrolyzéra, sa lepšie využije na prevádzku vykurovacích elektrických spotrebičov;

Pokiaľ ide o vyhliadky na vodíkovú energiu, existujú, ale úspech je spojený so sľubnými priemyselnými technológiami, ktoré ešte neboli vynájdené. Domáce vodíkové generátory a vodíkové vozidlá sú určite nerentabilné minimálne na najbližšie desaťročia. Ich veľmi obmedzené využitie v niektorých krajinách je možné len vďaka významným vládnym dotáciám v rámci experimentálnych environmentálnych programov.

Memento mori - pár slov o bezpečnostných opatreniach

Vodík je horľavý, výbušný plyn. Zároveň je bez zápachu a bez špeciálneho vybavenia je nemožné určiť jeho netesnosť. Manipulácia s takýmto nebezpečným druhom paliva si vyžaduje špeciálne bezpečnostné opatrenia. Je potrebné pravidelne kontrolovať tesnosť potrubí, skladovacích nádrží, prevádzkyschopnosť uzatváracie ventily. Generátor H2 nie je také jednoduché zariadenie, ako by sa z krátkych videí mohlo zdať. Toto je potenciálna bomba, ktorá by mohla rozbiť váš dom. Nebezpečná je aj prestavba plynového vykurovacieho kotla na vodíkový vlastnými rukami.

Podomácky vyrobený vodíkový vykurovací kotol, nejakým spôsobom prerobený zo starého na drevo, a vodíkový generátor na vykurovanie domu, zostavený na kolene a nebezpečný. Autori videa hovoria o mimoriadnej efektivite inštalácie, pričom neuvádzajú žiadne čísla a ponúkajú si u nich objednať podobnú za rozumnú cenu

Búranie mýtov o účinnosti vodíkových kotlov

Ak vás ekonomické kalkulácie nepresvedčia a napriek tomu sa rozhodnete experimentovať s témou vodíkového vykurovania so stratou, dôrazne odporúčame nevenovať sa amatérskej činnosti, ale prizvať si odborníkov so skúsenosťami v tejto oblasti činnosti. Mimochodom, u nás je ich veľmi málo.