Kiedyś uważaliśmy gaz ziemny za najtańszy rodzaj paliwa. Okazuje się jednak, że ma godną alternatywę - wodór wytwarzany przez rozszczepianie wody. Materiał źródłowy do produkcji tego paliwa jest darmowy. A jeśli stworzysz generator wodoru własnymi rękami, oszczędności będą po prostu niesamowite. Prawda?
Jesteśmy gotowi podzielić się z Państwem cennymi informacjami na temat opcji i zasad montażu instalacji technicznej do produkcji wodoru. Badanie artykułu przekazanego do Państwa uwagi będzie gwarancją wyprodukowania bezawaryjnego urządzenia.
Ci, którzy chcą osobiście zbudować generator taniego, ale bardzo wydajnego paliwa, oferujemy szczegółowy przewodnik. Podajemy zalecenia dotyczące prawidłowego działania. Jako dodatek informacyjny jasno wyjaśniono zasadę działania, wykorzystano aplikacje fotograficzne i wideo.
Metody produkcji wodoru
Lekcje chemii w szkole średniej dawały wyjaśnienie, jak uzyskać wodór ze zwykłej wody wypływającej z kranu. Jest taka koncepcja w dziedzinie chemicznej - elektroliza. To dzięki elektrolizie możliwe jest wytwarzanie wodoru.
Najprostsza instalacja wodorowa to rodzaj zbiornika wypełnionego wodą. Pod warstwą wody umieszczone są dwie elektrody płytowe. Dostarczany jest do nich prąd elektryczny. Ponieważ woda jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego, między płytami powstaje kontakt o niskiej rezystancji.
Prąd przepływający przez małą odporność na wodę przyczynia się do powstawania reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje wodór.
Schemat eksperymentalnej elektrowni wodorowej, który był wcześniej badany w programie liceum na lekcjach chemii. Jak się okazuje, w praktyce współczesnych potrzeb codziennych lekcje nie były zbyteczne.
Wydawałoby się, że wszystko jest proste i pozostaje trochę - aby zebrać uformowany wodór w celu zastosowania go jako energii. Ale chemia nigdy nie obywa się bez subtelnych szczegółów.
Tak jest tutaj: jeśli wodór łączy się z tlenem, w pewnym stężeniu tworzy się wybuchowa mieszanina. Ten moment jest jednym z krytycznych zjawisk, które ograniczają możliwość zbudowania dość potężnych stacji domowych.
Projekt generatora wodoru
Do budowy generatorów wodoru własnymi rękami zazwyczaj przyjmuje się klasyczny schemat instalacji Brown. Taki elektrolizer o średniej mocy składa się z grupy komórek, z których każda zawiera grupę elektrod płytkowych. Moc instalacji zależy od całkowitej powierzchni elektrod płytowych.
Komórki są umieszczane wewnątrz zbiornika, dobrze odizolowane od środowiska zewnętrznego. Dysze do podłączenia linii wodnej, wylotu wodoru, jak również panelu kontaktowego do podłączenia elektryczności są doprowadzane do korpusu zbiornika.
Aparat do wytwarzania wodoru zaprojektowany według schematu Browna. Według wszystkich rachunków instalacja ta powinna zapewnić gospodarstwu domowemu ciepło i światło. Kolejne pytanie - jaki rozmiar i moc pozwoli na to (+)
Obwód generatora Brown zapewnia między innymi uszczelnienie wodne i zawór zwrotny. Dzięki tym elementom zorganizowana jest ochrona instalacji przed odwrotnością wodoru. Zgodnie z tym schematem montaż instalacji wodorowej nie jest wykluczony, na przykład, w celu zorganizowania ogrzewania domu na wsi.
Ogrzewanie wodorowe w domu
Montaż generatora wodoru w celu efektywnego ogrzewania domu - pomysł może nie jest fantastyczny, ale oczywiście wyjątkowo nieopłacalny. Aby uzyskać wymaganą objętość wodoru w domowej kotłowni, potrzebna będzie nie tylko potężna instalacja elektrolizy, ale także znaczna ilość energii elektrycznej.
Kompensacja zużytej energii elektrycznej uzyskanej w domu wodorem wydaje się być procesem nieracjonalnym.
Generator wodoru z prawdziwego życia. Jedyną rzeczą, która się smuci, jest eksperymentalny wariant, który może tylko pokazać, jak płomień powstaje z iskry.
Niemniej jednak, próby rozwiązania problemu, jak zrobić generator wodoru dla domu własnymi rękami, nie zatrzymuj się. Zasada działania i urządzenie jednego ze sprawdzonych modeli kotła wodorowego zostaną przedstawione w artykule, który zalecamy przeczytać.
Oto przykład jednej z opcji tortur:
- Przygotowywany jest szczelny, niezawodny pojemnik.
- Wykonane są elektrody rurowe lub płytowe.
- Napięcie robocze i prąd obwodu sterującego.
- Dodatkowe moduły są przeznaczone dla stacji roboczej.
- Akcesoria są wybierane (węże, przewody, łączniki).
Oczywiście potrzebny jest zestaw instrumentalny, w tym specjalny sprzęt, taki jak oscyloskop i licznik częstotliwości. W komplecie ze wszystkim, czego potrzebujesz, możesz przejść bezpośrednio do produkcji instalacji ogrzewania wodorowego dla domu.
Realizacja projektu „zrób to sam”
Początkowo musisz zrobić komórkę generowania wodoru. Ogniwo paliwowe ma wymiary nieco mniejsze niż wewnętrzne wymiary długości i szerokości obudowy generatora. Wysokość rozmiaru bloku z elektrodami wynosi 2/3 wysokości korpusu głównego.
Ogniwo może być wykonane z PCB lub pleksiglasu (grubość ściany 5-7 mm). W tym celu pięć płyt tekstolitowych jest ciętych na wymiar. Spośród nich prostokąt jest sklejony ze sobą (za pomocą kleju epoksydowego), którego dolna część pozostaje otwarta.
W przybliżeniu takie płyty ze szkła organicznego tworzą obudowę ogniwa paliwowego generatora wodoru. Jednak tutaj pokazana jest nieco inna wersja inżynierii - do montażu i mocowania za pomocą śrub
W górnej części prostokąta wymagana liczba małych otworów jest wywiercona pod trzonami płytek elektrod, jeden mały otwór na czujnik poziomu oraz jeden otwór o średnicy 10-15 mm w celu uwolnienia wodoru.
Elektrody platynowe są umieszczone wewnątrz prostokąta, którego trzpienie kontaktowe są wyprowadzane z komórki przez otwory górnej płytki. Czujnik poziomu wody jest zainstalowany na poziomie napełnienia 80% ogniwa. Wszystkie przejścia w płytce tekstolitowej (z wyjątkiem wodoru) są nalewane klejem epoksydowym.
Cechą konstrukcyjną modułów pokazanych na zdjęciu generatora jest cylindryczna forma wykonania. Ponadto elektrody tego miniaturowego źródła energii są różnie wykonywane.
Wylot wodoru musi być wyposażony w złączkę - zamocować go mechanicznie, używając uszczelki lub wkleić. Zmontowana komórka generowania wodoru jest umieszczana wewnątrz głównego korpusu urządzenia i jest dokładnie uszczelniana wzdłuż górnego obwodu (ponownie można użyć żywicy epoksydowej).
Był to wybór obudowy generatora wodoru dla następnego projektu pilotażowego. Przyciąga prosty pomysł, ale jest mało prawdopodobne, aby ta opcja była odpowiednia dla potężnej stacji przeznaczonej do ogrzewania pomieszczeń prywatnego domu
Ale przed włożeniem komórki do wewnątrz należy przygotować obudowę generatora:
- zrobić zapas wody w dolnym obszarze;
- zrobić górną pokrywę z łącznikami;
- zebrać niezawodny materiał uszczelniający;
- umieść terminal elektryczny na pokrywie;
- Umieść kolektor wodoru na pokrywie.
Wynik powinien być częściowo gotowy do działania generator wodoru po:
- Ogniwo paliwowe jest ładowane do obudowy.
- Elektrody są podłączone do listwy zaciskowej.
- Złącze wylotu wodoru jest połączone z kolektorem wodoru.
- Pokrywa jest zamontowana na korpusie przez uszczelkę i zabezpieczona.
Pozostaje tylko podłączyć wodę i dodatkowe moduły.
Dodatki do generatora wodoru
Samodzielne urządzenie do produkcji wodoru musi być uzupełnione modułami pomocniczymi. Na przykład moduł zasilania wodą, który funkcjonalnie integruje się z czujnikiem poziomu zainstalowanym wewnątrz generatora.
W prostej formie taki moduł jest reprezentowany przez pompę wodną i sterownik sterujący. Pompa jest sterowana przez sterownik zgodnie z sygnałem czujnika, w zależności od poziomu wody w ogniwie paliwowym.
Dodatkowe elementy konstrukcyjne, które muszą zostać uwzględnione w projekcie dowolnej stacji wodorowej, a nawet eksperymentalne. Generator wodoru nie może działać bez automatycznych, sterujących i zabezpieczających urządzeń.
W rzeczywistości pożądane jest również urządzenie, które reguluje częstotliwość prądu elektrycznego i poziom napięcia przykładany do końcówek elektrod roboczych ogniwa paliwowego. Moduł elektryczny musi być co najmniej wyposażony w regulator napięcia i zabezpieczenie nadprądowe.
Kolektor wodoru, w najprostszej postaci, wygląda jak rurka, w której znajduje się zawór, manometr, zawór zwrotny. Wodór jest pobierany z kolektora przez zawór zwrotny iw rzeczywistości może być już dostarczony do konsumenta.
Kolektor wodoru i urządzenie do pomiaru grubości - integralne części instalacji wodorowej, które zapewniają dystrybucję gazu i kontrolę ciśnienia
Ale w praktyce wszystko jest nieco bardziej skomplikowane. Wodór jest gazem wybuchowym o wysokiej temperaturze spalania. Dlatego po prostu weź i przepompuj wodór do układu kotła grzewczego jako paliwa - to nie zadziała.
Kryteria instalacji
Montaż wysokiej jakości, wydajnej i produktywnej instalacji w domu jest niezwykle trudny. Na przykład, nawet jeśli weźmiemy pod uwagę takie kryterium jak metal, z którego wykonane są płyty lub rury elektrodowe, istnieje już ryzyko wystąpienia problemów.
Trwałość elektrod zależy od rodzaju metalu i jego właściwości. Możesz oczywiście użyć tej samej stali nierdzewnej, ale trwałość takich elementów będzie krótka.
Jakaś parodia płyt elektrodowych dla generatora wodoru. Płyty są pobierane z konwencjonalnego kondensatora zmiennego, który jest wykonany z aluminium. Takie elektrody wystarczą na dokładnie pół godziny pracy, nawet jako część małego systemu eksperymentalnego.
Ważną rolę odgrywają również wymiary montażowe. Obliczenia są potrzebne z dużą dokładnością w stosunku do wymaganej mocy, jakości wody i innych parametrów.
Jeśli więc wielkość szczeliny między elektrodami roboczymi jest poza obliczoną wartością, generator wodoru może w ogóle nie działać. W najgorszym przypadku moc, do której dokonano obliczeń, będzie kilka razy mniejsza.
Nawet przekrój przewodu łączącego elektrody ze źródłem zasilania jest ważny w urządzeniu generatora wodoru. To prawda, że chodzi o bezpieczną obsługę urządzenia. Niemniej jednak konieczne jest uwzględnienie tego szczegółu konstrukcji w wersji domowej.
Wracając do bezpiecznego działania systemu, nie należy również zapominać o wprowadzeniu do konstrukcji tzw. Uszczelnienia wodnego, które zapobiega wstecznemu ruchowi gazu.
Pomimo dość imponującej liczby opracowanych samodzielnie generatorów wodoru, nie ma jeszcze naprawdę skutecznej opcji. Wszystkie modele są gorsze od wyposażenia fabrycznego
Generator przemysłowy
Na poziomie produkcji przemysłowej technologie wytwarzania generatorów wodoru do użytku domowego są stopniowo rozwijane i rozwijane. Z reguły produkowane są domowe elektrownie, których moc nie przekracza 1 kW.
Takie urządzenie jest przeznaczone do produkcji paliwa wodorowego w stałym trybie pracy przez nie więcej niż 8 godzin. Ich głównym celem - zasilanie systemów grzewczych.
Opracowano również i wyprodukowano instalację w ramach działalności wspólnot mieszkaniowych. Są to już mocniejsze konstrukcje (5-7 kW), których celem jest nie tylko energia systemów grzewczych, ale także wytwarzanie energii elektrycznej. Taka połączona wersja szybko zyskuje popularność w krajach zachodnich i Japonii.
Połączone generatory wodoru charakteryzują się systemami o wysokiej wydajności i niskiej emisji dwutlenku węgla.
Przykład faktycznie działającej stacji przemysłowej o mocy do 5 kW. Podobne instalacje planowane są w przyszłości w ramach wyposażenia domków i mieszkań.
Rosyjski przemysł zaczął również angażować się w ten obiecujący rodzaj produkcji paliwa. W szczególności Norilsk Nickel opracowuje technologie produkcyjne dla elektrowni wodorowych, w tym krajowych.
Planuje się wykorzystanie różnych typów ogniw paliwowych w procesie rozwoju i produkcji:
- membrana protonowymienna;
- kwas ortofosforowy;
- proton-wymienny metanol;
- alkaliczny;
- stały tlenek.
Tymczasem proces elektrolizy jest odwracalny. Fakt ten sugeruje, że możliwe jest uzyskanie już podgrzanej wody bez spalania wodoru.
Wygląda na to, że jest to kolejny pomysł, który można wykorzystać, aby rozpocząć nową rundę pasji związanych z darmową ekstrakcją paliwa do domowego kotła.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Eksperymentując w domu z domowymi modelami, musisz przygotować się na najbardziej nieoczekiwane wyniki, ale negatywne doświadczenie to także doświadczenie:
Samodzielne generatory wodoru dla domu są na razie projektem, który istnieje na poziomie jednego pomysłu. Praktycznie realizowane projekty generatorów wodoru własnymi rękami nie są, a te, które są umieszczone w sieci, są wyobrażeniami ich autorów lub czysto teoretycznymi opcjami.
Pozostaje więc polegać wyłącznie na drogim produkcie przemysłowym, który zapowiada się w najbliższej przyszłości.
Czy znasz oryginalny model generatora wodoru, nie opisany w tym artykule? Może chcesz udostępnić cenne informacje, które będą przydatne dla mistrzów domowych? Proszę napisać komentarze w poniższym bloku, zamieścić zdjęcie na ten temat, wydać opinię.