18.03.2018

Generator de HIDROGEN (Instrucțiuni + Scheme)

Citește mai mult Cum să faci un GENERATOR DE HIDROGEN acasă (Instrucțiuni + Scheme)

Creșterea constantă a prețurilor la energie stimulează căutarea unor tipuri de combustibili mai eficiente și mai ieftine, inclusiv nivelul gospodăriei. Cel mai mult, meșterii și pasionații de a crea acasă Generatoare de Energie Gratuită sunt atrași de hidrogen, a cărui putere calorică este de trei ori mai mare decât cea a metanului (38,8 kW față de 13,8 la 1 kg de substanță). Metoda de extracție la domiciliu pare să fie cunoscută - împărțirea apei prin electroliză. Dar există și alte moduri care sunt mai ieftine și mai simple - electroliza de înaltă frecvență...

Pentru început, vă sugerez să urmăriți un scurt videoclip care vă oferă de ce să înțelegeți DE CE astfel de evoluții (dintre care sunt deja foarte multe!) nu și-au găsit niciodată aplicația în viața noastră de zi cu zi:

Articolul are 2 obiective:

• uită-te la întrebarea cum să faci un generator de hidrogen cu costuri minime;
• Luați în considerare posibilitatea de a utiliza instalația pentru încălzirea unei case private, realimentarea unei mașini și ca aparat de sudură.

• Scurtă parte teoretică
• Crearea unui prototip
• Despre celula de hidrogen Meyer
• Reactor cu plăci
• Concluzie

Scurtă parte teoretică

Hidrogenul, cunoscut și sub numele de hidrogen, primul element al tabelului periodic, este cea mai ușoară substanță gazoasă cu activitate chimică ridicată. În timpul oxidării (adică arderea), eliberează o cantitate imensă de căldură, formând apă obișnuită. Să caracterizăm proprietățile elementului, formatându-le sub forma unor teze:

Pentru referință. Oamenii de știință care au separat prima dată molecula de apă în hidrogen și oxigen au numit amestecul gaz exploziv din cauza tendinței sale de a exploda. Ulterior, a primit denumirea de gaz Brown (după numele inventatorului) și a început să fie desemnat prin formula ipotetică NHO.

Anterior, cilindrii dirijabililor erau umpluți cu hidrogen, care exploda adesea

Din cele de mai sus, se sugerează următoarea concluzie: 2 atomi de hidrogen se combină ușor cu 1 atom de oxigen, dar se despart foarte fără tragere de inimă. Reacție chimică oxidarea are loc cu eliberarea directă a energiei termice în conformitate cu formula:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energie)

Aici zace punct important, care ne va fi de folos în debriefing ulterioare: hidrogenul reacționează spontan din ardere, iar căldura este eliberată direct. Pentru a împărți o moleculă de apă, va trebui să se cheltuiască energie:

2H2O → 2H2 + O2 - Q

Aceasta este formula unei reacții electrolitice care caracterizează procesul de scindare a apei prin furnizarea de energie electrică. Cum să implementați acest lucru în practică și să faceți un generator de hidrogen cu propriile mâini, vom lua în considerare în continuare.

Crearea unui prototip

Pentru a înțelege cu ce aveți de-a face, vă sugerăm mai întâi asamblarea unui generator simplu pentru producerea hidrogenului la costuri minime. Proiecta instalare de casă prezentată în diagramă.

În ce constă un electrolizor primitiv:

• reactor – sticlă sau recipient din plastic cu pereți groși;
• electrozi metalici scufundați într-un reactor cu apă și conectați la o sursă de energie;
• al doilea rezervor joacă rolul unui sigiliu de apă;
• tuburi pentru îndepărtarea gazului HHO.

Punct important. Instalația de hidrogen electrolitic funcționează numai pe curent continuu. Prin urmare, utilizați un adaptor de curent alternativ, un încărcător de mașină sau o baterie ca sursă de alimentare. Un generator de curent alternativ nu va funcționa.

Principiul de funcționare al electrolizorului este următorul:

Pentru a realiza designul generatorului prezentat în diagramă cu propriile mâini, veți avea nevoie de 2 sticle de sticlă cu gât și capace largi, un picurător medical și 2 duzini de șuruburi autofiletante. Setul complet de materiale este prezentat în fotografie.

Sunt necesare unelte speciale pistol de lipici pentru etanșarea capacelor din plastic. Procedura de fabricație este simplă:

Pentru a porni generatorul de hidrogen, turnați apă cu sare în reactor și porniți sursa de alimentare. Începutul reacției va fi marcat de apariția bulelor de gaz în ambele recipiente. Reglați tensiunea la valoarea optimă și aprindeți gazul maro care iese din acul picurător.

Al doilea punct important. Este imposibil să aplicați o tensiune prea mare - electrolitul, încălzit la 65 ° C sau mai mult, va începe să se evapore intens. Din cauza cantitate mare vaporii de apă nu vor aprinde arzătorul. Pentru detalii despre asamblarea și lansarea unui generator de hidrogen improvizat, urmăriți videoclipul:

Despre celula de hidrogen Meyer

Dacă ați realizat și testat designul descris mai sus, atunci probabil ați observat din arderea flăcării de la capătul acului că performanța instalației este extrem de scăzută. Pentru a obține mai mult gaz detonant, trebuie să faceți un dispozitiv mai serios, numit după inventator.

Principiul de funcționare al celulei se bazează și pe electroliză, doar anodul și catodul sunt realizate sub formă de tuburi introduse unul în celălalt. Tensiunea este furnizată de la generatorul de impulsuri prin două bobine rezonante, ceea ce reduce consumul de curent și crește productivitatea generatorului de hidrogen. Circuitul electronic al dispozitivului este prezentat în figură:

Nota. Funcționarea circuitului este descrisă în detaliu pe resursa http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Pentru a face o celulă Meyer veți avea nevoie de:

• un corp cilindric din plastic sau plexiglas folosesc adesea un filtru de apă cu capac și țevi;
• tuburi din oțel inoxidabil cu diametrul de 15 și 20 mm, lungimea de 97 mm;
• fire, izolatoare.

Tuburile din oțel inoxidabil sunt atașate la o bază dielectrică, iar firele conectate la generator sunt lipite de ele. Celula este formată din 9 sau 11 tuburi plasate într-o carcasă de plastic sau plexiglas, așa cum se arată în fotografie.

Elementele sunt conectate după o schemă bine cunoscută pe internet, care include o unitate electronică, o celulă Meyer și un sigiliu de apă (denumire tehnică - barbotator). Din motive de siguranță, sistemul este echipat cu senzori critici de presiune și nivel de apă. Potrivit recenziilor meșterilor de acasă, o astfel de instalație de hidrogen consumă un curent de aproximativ 1 amper la o tensiune de 12 V și are performanțe suficiente, deși cifrele exacte nu sunt disponibile.

Diagrama schematică pornirea electrolizorului

Reactor cu plăci

Generator de hidrogen de înaltă performanță capabil să alimenteze arzator pe gaz, din plăci de inox cu dimensiunile 15 x 10 cm, cantitate - de la 30 la 70 buc. În ele sunt găurite pentru știfturile de strângere, iar un terminal pentru conectarea firului este tăiat în colț.

Pe lângă tabla de oțel inoxidabil de grad 316, va trebui să cumpărați:

• cauciuc de 4 mm grosime, rezistent la alcali;
• plăci de capăt din plexiglas sau PCB;
• tiranti M10-14;
• supapă de reținere pentru aparat de sudat cu gaz;
• filtru de apă pentru etanșare cu apă;
• țevi de legătură din oțel inoxidabil ondulat;
• hidroxid de potasiu sub formă de pulbere.

Plăcile trebuie asamblate într-un singur bloc, izolate unele de altele cu garnituri de cauciuc cu un mijloc decupat, așa cum se arată în desen. Legați strâns reactorul rezultat cu știfturi și conectați-l la conductele cu electrolitul. Acesta din urmă provine dintr-un recipient separat echipat cu un capac și supape de închidere.

Nota. Vă spunem cum să faceți un electrolizor de tip flux (uscat). Este mai ușor să fabricați un reactor cu plăci submersibile - nu este nevoie să instalați garnituri de cauciuc, iar unitatea asamblată este coborâtă într-un recipient etanș cu electrolit.

Circuit generator de tip umed

Asamblarea ulterioară a generatorului care produce hidrogen se realizează conform aceleiași scheme, dar cu diferențe:

1. Un rezervor pentru prepararea electrolitului este atașat de corpul dispozitivului. Acesta din urmă este o soluție 7-15% de hidroxid de potasiu în apă.
2. În loc de apă, în „barbotatorul” este turnat un așa-numit agent dezoxidant - acetonă sau un solvent anorganic.
3. O supapă de reținere trebuie instalată în fața arzătorului, altfel atunci când arzătorul cu hidrogen este oprit fără probleme recul furtunurile și „bubblerul” se vor rupe.

Pentru a alimenta reactorul, cel mai simplu mod este să folosiți un invertor de sudură, circuite electronice nu este nevoie să colectezi. Îți va spune cum funcționează generatorul de gaz de casă al lui Brown meșteșug acasă in videoclipul lui:

Este profitabil să produci hidrogen acasă?

Răspunde la această întrebare depinde de domeniul de aplicare al amestecului oxigen-hidrogen. Toate publicate de diverse resurse de internet sunt concepute pentru a elibera gaz HHO în următoarele scopuri:

• utilizarea hidrogenului drept combustibil pentru mașini;
• arderea fără fum a hidrogenului cazane de incalzire si cuptoare;
• folosit pentru lucrări de sudare cu gaz.

Să ne amintim ce am scris în prima secțiune. Hidrogenul este un element foarte activ și reacționează singur cu oxigenul, eliberând multă căldură. Când încercăm să divizăm o moleculă stabilă de apă, nu putem aplica energie direct atomilor. Împărțirea se realizează folosind electricitate, din care jumătate este disipată pentru a încălzi electrozii, apă, înfășurările transformatorului și așa mai departe.

Informații importante de fundal. Căldura specifică de ardere a hidrogenului este de trei ori mai mare decât cea a metanului, dar în masă. Dacă le comparăm în volum, atunci când ardem 1 m³ de hidrogen, se vor elibera doar 3,6 kW de energie termică față de 11 kW pentru metan. La urma urmei, hidrogenul este cel mai ușor element chimic.

Metode moderne de încălzire a clădirilor și a spațiilor sunt oferite pe piața internă sub formă de multe opțiuni. Este destul de înțeles că consumatorii aleg pe cei care promit eficienta maxima la cost minim.

Una dintre metodele alternative de încălzire a unei încăperi este utilizarea unui generator de hidrogen.

Puțină istorie

Principiul de funcționare a energiei hidrogenului a fost observat în cele mai vechi timpuri. Celebrul vindecător Paracelsus, în timp ce își desfășura experimentele științifice, a observat că atunci când anumite elemente erau combinate, s-au format bule, pe care la acea vreme le-a confundat cu aer. Ulterior s-a descoperit că era hidrogen, care este un gaz incolor care prezintă proprietăți explozive în anumite condiții.

În prezent, au învățat să folosească hidrogenul în diverse scopuri, inclusiv pentru încălzirea unei clădiri rezidențiale sau a oricărei alte structuri. Aceste tehnologii sunt dezvoltate și implementate în mod activ în multe industrii. Fiind o inovație pe piață evoluții științifice, încălzirea cu hidrogen a interesat deja mulți consumatori și continuă să câștige popularitate în rândul maselor.

S-a dovedit că hidrogenul este considerat nu numai o substanță destul de comună, ci și o substanță ușor accesibilă. Singura dificultate este că trebuie extras din compuși chimici, cel mai adesea apă.

Caracteristicile unui generator de hidrogen

Pe baza cerințelor și dimensiunii unei clădiri private sau municipale, este necesar să selectați un arzător cu hidrogen nivel optim putere, adaptată nevoilor unei anumite încăperi. Trebuie remarcat faptul că puterea maximă posibilă a generatoarelor este 6.

Hidrogenul, recunoscut pe drept drept cel mai economic tip de combustibil, poate fi produs în orice cantitate. O condiție prealabilă pentru aceasta este disponibilitatea energiei electrice și a apei.

Sarcina principală a tehnologiei este să fie pe deplin incalzire independenta sediul. Cu toate acestea, instalațiile pe bază de hidrogen pot completa perfect sistemele existente de încălzire a locuinței. Trebuie doar să vă asigurați că toate elementele sistemului de încălzire funcționează la temperaturi scăzute.

Aceste unități sunt, de asemenea, folosite pentru a încălzi camera folosind podea încălzită, care acum sunt ușor de asamblat cu propriile mâini.

Principiul de funcționare al dispozitivului

Procesul de generare a căldurii se bazează pe electroliza apei într-un mediu saturat cu un catalizator. Condiția principală pentru funcționarea normală, precum și siguranța generatorului, este ca, în astfel de condiții, apa să nu se descompună în oxigen și hidrogen, a căror combinație poate fi explozivă.

Generatoarele moderne lucrează pentru a produce gaz maro. Aceasta este o substanță complet neexplozivă de o nuanță maronie sau verde, numită și apă gazoasă. După producție și încălzire la 40 de grade, se duce imediat la camerele de ardere și, mai precis, la schimbătorul de căldură. Acolo este amestecat cu elemente de aer-combustibil.

Principalele componente structurale ale celei mai simple unități de hidrogen sunt conductele și cazanul în sine. Adesea fără accesorii tehnice sau elemente suplimentareși nu mai este nevoie de echipament.

Acest lucru se aplică și componentelor concepute pentru a elimina produsele de ardere. Într-adevăr, ca urmare a funcționării generatorului, în atmosferă este eliberat doar abur: apă, curată și complet sigură.

Adesea, arzătoarele de acest tip au un design modular, fiecare parte având propriul său catalizator, care crește eficiența generală a sistemului.

În ceea ce privește țevile pentru un sistem de încălzire cu hidrogen, este recomandabil să folosiți acelea al căror diametru este în intervalul de la 1 la 1,25 inci. Sunt permise unele abateri, dar cel mai adesea acestea sunt cele folosite pentru încălzirea unei case. Regulă importantă, care nu trebuie neglijat la instalarea conductelor de încălzire - fiecare ramură anterioară trebuie să fie mai mare în diametru decât următoarea.

Caracteristicile generatorului de hidrogen electrolitic

Generator de hidrogen, bazate pe principiul electrolizei, sunt cel mai adesea produse în versiuni container. O condiție prealabilă pentru achiziționarea unui astfel de dispozitiv de încălzire este prezența următoarelor documente: permisiunea de la Rostechnadzor, certificate (conformitate cu GOSTR și igienic).

Generatorul electrolitic este format din următoarele elemente:

• bloc care include un transformator, redresor, cutii de distributieși dispozitive, unitate de completare și demineralizare a apei;
• dispozitive pentru producerea separată de hidrogen și oxigen - electrolizor;
• sisteme de analiză a gazelor;
• sisteme de răcire cu lichid;
• un sistem care vizează detectarea unei posibile scurgeri de hidrogen;
• panouri de control și sistem automat controla.

Pentru a obține cel mai eficient proces de conducere electrică, se folosesc picături de leșie. Rezervorul cu acesta este completat după cum este necesar, dar cel mai adesea acest lucru se întâmplă aproximativ o dată pe an.
Orice generatoare electrolitice de tip industrial sunt fabricate pe baza standardelor europene de mediu si siguranta.

S-a dovedit experimental că achiziționarea unui generator electrolitic cu hidrogen este mult mai profitabilă decât achiziționarea obișnuită de gaz. Astfel, pentru a produce 1 metru cub de gaz din hidrogen și oxigen este nevoie de doar aproximativ 3,5 kW de energie electrică, precum și o jumătate de litru de apă demineralizată.

Avantajele utilizării unei unități de hidrogen

Dispozitivul atrage mulți din următoarele motive:

• Eficiența este de aproximativ 90%, tehnologia concurează cu cele mai avansate realizări ale științei și tehnologiei legate de încălzirea oricărei locuințe.
• Nu este nevoie să folosiți o flacără pentru a obține căldură. Întregul proces se bazează pe reacții chimice cu catalizatori.
• Inofensivitatea absolută a dispozitivului.
• Generatoarele de hidrogen sunt surse de energie curată care nu pot fi epuizate.
• Utilizarea hidrogenului ca sursă principală de căldură minimizează nevoia de exploatare constantă a resurselor fosile, al căror cost de extracție este de multe ori mai mare decât costul de producere a căldurii din hidrogen.
• Funcționarea complet silențioasă a unității. Instalarea dispozitivului nu necesită coșuri separate.

Aspecte negative ale încălzirii cu hidrogen a clădirilor

Pentru a fi corect, merită să subliniem câteva dintre dezavantajele acestei metode de încălzire:

• pericol de explozie, care poate fi cauzat de funcționarea incorectă a unității;
• prevalența insuficientă a dispozitivelor cu hidrogen pe piața rusă, care este însoțită de probleme cu instalarea sau achiziționarea de echipamente;
• lipsa specialiștilor și tehnicienilor de service capabili să certifice sau să întrețină aparatele de încălzire din această clasă.

Este posibil să creați singur un generator de hidrogen?

Este mai bine să nu vă asumați riscuri, deoarece un astfel de proces este asociat nu numai cu necesitatea de a cunoaște complexitățile tehnologiei și chimiei, ci necesită și respectarea corespunzătoare a regulilor de siguranță. Dar este posibil să instalați singur echipamentul. Pentru a face acest lucru, este suficient să urmați instrucțiunile și să evitați activitățile de amatori.

Încălzirea oricărei case ar trebui să asigure nu numai cazare confortabilă curățenia umană, dar și a mediului mediu. Acest lucru se realizează datorită faptului că după arderea hidrogenului nu se formează compuși nocivi.

În țările occidentale, încălzirea cu generatoare de hidrogen a câștigat o acceptare pe scară largă și cazul de afaceri. Dacă o metodă similară prinde rădăcini în Rusia, aceasta va crește semnificativ eficiența încălzirii cu costuri minime ale resurselor.

Hidrogeniul (H2), „generator de apă”, este cel mai comun element al universului. Potrivit oamenilor de știință, reprezintă aproape 90% din toți atomii din Univers. Hidrogenul, care furnizează energie Soarelui nostru în timpul reacției de fuziune termonucleară, poate servi drept combustibil excelent pe Pământ. Acesta este singurul combustibil absolut inofensiv, prietenos cu mediul: atunci când gazul este ars, acesta intră într-o reacție chimică cu oxigenul, iar produsul de ardere este apă distilată. Hidrogeniul este un combustibil ideal din toate punctele de vedere, care este perfect și pentru încălzirea unei locuințe. Mai mult, un cazan convențional de încălzire pe gaz poate fi transformat într-un cazan de încălzire cu hidrogen, făcând doar modificări minore designului său. O problemă: în ciuda prevalenței hidrogenului (noi înșine suntem pe jumătate făcuți din el), aproape niciodată nu se găsește pe planeta noastră în forma sa pură. Acest gaz nu este disponibil public pentru vânzare, așa că de unde îl putem obține în cantități suficiente? Internetul ne oferă un răspuns clar și precis: cumpărați sau asamblați un generator de hidrogen pentru încălzirea locuinței.

Tehnologii pentru producerea hidrogenului pur

Există multe tehnologii pentru producerea hidrogenului. Vom aminti doar pe cei care găsesc aplicare practicăîn afara zidurilor laboratoarelor:

• Reacția chimică a apei cu metalele. Combustibilul este apă, reactivul este un aliaj de aluminiu-galiu. 150 kg de celule de combustibil sunt suficiente pentru a parcurge 500 km într-o „mașină cu hidrogen”, apoi metalul trebuie îndepărtat și trimis pentru recuperare, ceea ce necesită expunerea la temperaturi ridicate.
• Conversia gazelor naturale, gazeificarea cărbunelui, piroliza lemnului. Prin încălzire peste 1000 ºС, hidrogenul pur poate fi obținut din hidrocarburi pentru încălzirea locuinței.
• Electroliza apei. Electroliza la temperaturi ridicate este mai eficientă.
• Producerea hidrogenului din biomasă. Materiile prime pot fi gunoi de grajd, fân, iarbă, alge și alte deșeuri agricole. Biogazul poate conține de la 2 la 12% hidrogen.
• Hidrogenul „gunoi” este obținut din deșeurile menajere prin supunerea acestuia la descompunere termică.

Generatoare de hidrogen la domiciliu

După cum se poate vedea din secțiunea anterioară, majoritatea procese tehnologice producția industrială de hidrogen implică expunerea la temperaturi ridicate, ceea ce este problematic acasă. Să luăm în considerare instalațiile de încălzire cu hidrogen disponibile în gospodăriile private:

Hidrogen din gunoi de grajd

Instalații de biogaz, dintre care sunt multe în Europa de Vest, încep să apară printre fermierii autohtoni. Reactoarele de biogaz de casă despre care vorbesc „mâni nebunești” pe internet nu se disting nici prin productivitate, nici prin stabilitatea generației. Doar instalațiile destul de complexe și costisitoare sunt eficiente, cu condiția să existe o aprovizionare stabilă cu materii prime. Acest lucru este imposibil de făcut într-o fermă privată mică, dar este posibil într-o fermă puternică. Hidrogenul este doar produs secundarîn timpul producției de biogaz și, de regulă, nu este separat, ardându-l împreună cu metanul. Dar dacă este necesar, H2 poate fi separat.

Schema schematică a unei instalații de biogaz. Pentru a se asigura că procesul de producere a gazelor inflamabile este intens, materiile prime sunt fermentate și agitate periodic

Hidrogen din apă

O instalație de electroliză cu hidrogen pentru încălzirea locuinței este singura soluție disponibilă în prezent pentru o locuință privată. Electrolizorul este compact, ușor de întreținut și poate fi instalat cameră mică. Materia prima pentru producerea combustibilului este apa de la robinet. Există o serie de producători cunoscuți care oferă generatoare de hidrogen similare pentru acasă pentru încălzirea casei și realimentarea mașinilor. De exemplu, din 2003, Honda produce Home Energy Station, iar astăzi a treia generație este deja în vânzare. HES III este echipat cu panouri solare și poate fi instalat în garaj sau în aer liber.

Home Energy Station este o instalație foarte scumpă capabilă să producă până la 2 m2 de hidrogen pe oră din gaze naturale sau prin electroliza apei. Stația include un reformator, pile de combustibil, un sistem de curățare, un compresor și un rezervor de stocare a gazului. Electricitatea poate proveni de la rețea sau poate fi generată de panouri solare

Pe lângă echipamentele „de marcă”, pe care, apropo, nimeni nu le furnizează oficial țărilor CSI, astăzi, generatoarele H2 produse de prietenii noștri din Regatul Mijlociu sau de colegii tadjici din garajele interne sunt promovate pe scară largă. Nivelul de calitate și productivitate variază, de la deloc la acceptabil condiționat. Vânzătorii unor astfel de echipamente, spre deosebire de japonezii mai mult sau mai puțin cinstiți, care nu promit mană din rai, folosesc tehnologii de publicitate „murdare”, înșelând în mod deschis potențialii cumpărători cu privire la caracteristicile echipamentului lor, care este vândut la prețuri umflate.

Uzina de producere a hidrogenului semi-improviz

Încălzire cu hidrogen, care implică autoproducție electrolizor Acest lucru este posibil și nici măcar nu foarte dificil dacă maestrul de acasă cunoaște elementele de bază ale ingineriei electrice și mâinile lui cresc acolo unde ar trebui. Cât de eficient și sigur este o întrebare separată.

O altă întrebare este că obținerea de combustibil este doar o parte a problemei. Este necesar să se asigure generarea acestuia în volumele necesare, să se separe de oxigen și vapori de apă, să se creeze o rezervă și să se asigure o presiune constantă atunci când este furnizată generatorului de căldură.

Cât costă un kilogram de hidrogen?

Costul mediu de 1 kg de hidrogen, în funcție de tehnologia de producere a acestuia, conform laboratorului INEEL, este următorul:

• Reacție chimică - 700 de ruble cu metoda standard de recuperare a reactivului și 320 - la utilizarea energiei centralei nucleare.
• Electroliza dintr-o rețea industrială - 420 de ruble. Datele sunt valabile pentru electrolizoarele echilibrate „de marcă”. Pentru produsele artizanale, indicatorii sunt evident mai mici.
• Producția din biomasă - 350 de ruble.
• Conversia hidrocarburilor - 200 de ruble.
• Electroliză la temperatură înaltă la centralele nucleare - 130 de ruble.

Din aceste cifre reiese clar că cea mai ieftină modalitate de a produce hidrogen este la centralele nucleare, unde o resursă importantă este temperatură ridicată, este un produs secundar al producției principale. Energia cu hidrogen din surse regenerabile, de asemenea, nu se plătește singură din cauza costului ridicat al echipamentelor. Dar încălzirea cu hidrogen a locuinței bazată pe o instalație compactă? Trebuie să înțelegeți că legea conservării energiei nu poate fi ocolită. Pentru a separa H2 într-un electrolizor, o anumită cantitate de energie electrică va trebui să fie cheltuită. Pentru a-l obține, combustibilii fosili erau arse la o centrală termică sau energia era generată de o centrală hidroelectrică. Electricitatea a fost apoi transmisă prin fire. În toate etapele procesului apar pierderi inevitabile și cantitatea de energie termică potențială obținută la sfârșit va fi a priori mai mică decât la început.

Este profitabil să încălziți o casă cu hidrogen?

Vânzătorii de generatoare compacte de hidrogen îi convin pe cumpărători că încălzirea unei case cu hidrogen este incredibil de ieftină. Se presupune că acest lucru este chiar mai profitabil decât încălzirea cu gaz. Ei spun că apa care se toarnă în instalație nu costă nimic și ei tac în privința altor costuri. Astfel de promisiuni au un efect magic asupra unora dintre concetățenii noștri care iubesc gratuitățile. Dar să nu fim ca Pinocchio și, înainte de a pune piciorul în Țara Nebunilor, să aflăm cât costă de fapt încălzirea cu hidrogen acasă.

Prețul mediu de vânzare al gazelor naturale pentru populație pentru încălzire și producere de energie electrică este de 4,76 ruble/m3. 1 m3 conține 0,712 kg. În consecință, 1 kg de gaze naturale costă 6,68 ruble. Puterea calorică medie a gazelor naturale este de 50.000 kJ/kg. Pentru hidrogen este mult mai mare, 140.000 kJ/kg. Adică, pentru a obține o cantitate de energie termică egală cu cea generată de arderea a 1 kg de hidrogen, vor fi necesare 2,8 kg de gaz natural. Costul său este de 13,32 ruble. Acum să comparăm costul energiei termice obținute din arderea a 1 kg de hidrogen obținut într-un electrolizor bun din fabrică și de la 2,8 kg de gaz natural: 420 de ruble față de 13,32. Diferența este cu adevărat monstruoasă, de 31,5 ori! Chiar și în comparație cu cele mai scumpe dintre tipurile tradiționale de încălzire - electrică, hidrogenul nici nu se poate apropia de concurență, costă de 4 ori mai mult! Electricitatea care va fi cheltuită pentru funcționarea electrolizorului este mai bine utilizată pentru a funcționa aparatele electrice de încălzire, va fi mult mai mult beneficiu.

În ceea ce privește perspectivele pentru energia hidrogenului, acestea există, dar succesul este asociat cu tehnologii industriale promițătoare care nu au fost încă inventate. Generatoarele de hidrogen de uz casnic și vehiculele cu hidrogen sunt cu siguranță neprofitabile cel puțin pentru următoarele decenii. Utilizarea lor foarte limitată în unele țări este posibilă numai datorită subvențiilor guvernamentale semnificative, ca parte a programelor experimentale de mediu.

Memento mori - câteva cuvinte despre măsurile de siguranță

Hidrogenul este un gaz inflamabil, exploziv. În același timp, este inodor și este imposibil să-i determinăm scurgerea fără echipament special. Manipularea unui astfel de tip de combustibil periculos necesită măsuri speciale de siguranță. Este necesar să se verifice periodic etanșeitatea conductelor, rezervoarele de stocare și funcționarea supapelor de închidere. Generatorul H2 nu este un dispozitiv atât de simplu pe cât ar părea din scurtele videoclipuri. Aceasta este o potențială bombă care îți poate distruge casa. Transformarea unui cazan de încălzire pe gaz într-unul pe hidrogen cu propriile mâini este, de asemenea, periculoasă.

Un cazan de încălzire cu hidrogen de casă, transformat cumva dintr-unul vechi pe lemne, și un generator de hidrogen pentru încălzirea casei, asamblat pe genunchi și nesigur. Autorii videoclipului vorbesc despre eficiența extraordinară a instalației, fără a da niciun număr și oferindu-se să comande unul similar de la ei la un preț rezonabil.

Dezmințirea miturilor despre eficiența cazanelor cu hidrogen

În cazul în care calculele economice nu vă convin și vă decideți totuși să experimentați cu tema încălzirii cu hidrogen în pierdere, vă recomandăm insistent să nu vă implicați în activități de amatori, ci să invitați specialiști cu experiență în acest domeniu de activitate. Apropo, sunt foarte puțini în țara noastră.

Conţinut

Dezvoltarea tehnologiei a dus la înlocuirea sobelor clasice pe lemne cu centrale termice. Pe lângă lemn de foc și cărbune, au început să fie folosite drept combustibil gazul, petrolul, motorina și chiar electricitatea. Recent, a fost obținută suplimentar energie pentru sisteme de încălzire autonome panouri solareși instalații geotermale. Având în vedere că hidrogenul este o sursă inepuizabilă de energie, puteți încerca să asamblați un generator de hidrogen cu propriile mâini pentru a produce combustibil ecologic.

Generator de hidrogen DIY

Cum funcționează dispozitivul

Un generator de hidrogen pentru încălzire este considerat o dezvoltare promițătoare, deoarece este posibil să se obțină combustibil cu un nivel ridicat putere calorica Puteți folosi apă obișnuită. Sarcina principală este de a obține hidrogen pur în cel mai simplu și mai ieftin mod posibil.

Producția de hidrogen

În mod tradițional, metoda electrolizei este utilizată în aceste scopuri. Esența sa este următoarea: în apă, nu departe unul de celălalt, loc plăci metalice, care sunt conectate la sursă înaltă tensiune. Apa conduce electricitatea, astfel încât atunci când este aplicată electricitatea, molecula de apă se sparge în componentele sale. Eliberarea a doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen din fiecare moleculă permite obținerea așa-numitului gaz Brown cu formula HHO.

Puterea calorică a gazului Brown este de 121 MJ/kg. Când substanța arde, nu se formează substanțe nocive și, pentru a o utiliza ca purtător de energie pentru încălzirea unei case, este suficient să îmbunătățiți ușor un cazan standard pe gaz. Cu toate acestea, atunci când creați o instalație pentru producerea hidrogenului cu propriile mâini, trebuie acordată o atenție deosebită măsurilor de siguranță - atunci când hidrogenul se combină cu oxigenul, se formează un amestec exploziv.

Design generator

Un electrolizor, o instalație de producere a gazului brun prin electrolizarea unor volume mari de apă, este format din mai multe celule în care sunt montați electrozi din plăci metalice. Cu cât suprafața totală a electrozilor este mai mare, cu atât instalația este mai puternică.

Celulele sunt amplasate într-un recipient etanș, care este echipat cu o conductă pentru conectarea la o sursă de apă, o conductă pentru îndepărtarea gazului rezultat și terminale pentru conectarea sursei de alimentare. Generatorul este, de asemenea, echipat cu o garnitură de apă care împiedică contactul hidrogenului cu oxigenul și o supapă de siguranță pentru a preveni efectul de întoarcere - gazul arde numai în dispozitivul arzător.

Principiul de funcționare al unui generator de hidrogen

Încălzire cu hidrogen

Încălzirea cu hidrogen a unei case necesită utilizarea unei instalații cu o suprafață mare de electrozi, altfel cazanul de încălzire nu va putea încălzi eficient lichidul de răcire. Nu este rentabil să folosiți un electrolizor convențional, mărindu-i dimensiunile, deoarece se va cheltui mai multă energie electrică pentru producerea hidrogenului decât s-ar cheltui pentru funcționarea unui cazan electric pentru încălzirea unei case din aceeași zonă.

Sunt dezvoltate instalații mai eficiente pentru a produce combustibil cu hidrogen fără consum inutil de energie. Este cunoscută povestea inventatorului american Stanley Meyer, care a creat o „celulă cu hidrogen” care consumă de zeci de ori mai puțină energie electrică în comparație cu instalațiile tradiționale. Cu toate acestea, omul de știință nu a reușit să facă o revoluție în tehnologii moderne- a murit subit de otrăvire, iar desenele de instalare au dispărut.

Crearea unui generator de hidrogen cu încercări de implementare a ideii lui Meyer se lucrează în laboratoarele tehnice și în atelierele meșterilor de acasă din întreaga lume. Invenția omului de știință american a fost de a crea o rezonanță a unei molecule de apă care se balansează cu impulsuri electrice - în acest caz, se împarte în atomi fără utilizarea unei tensiuni electrice ridicate.

Perspective luminoase

Hidrogenul este un purtător de energie extrem de promițător din mai multe motive.:

1. Este disponibil în tot Universul, pe Pământ ocupând locul zece în ceea ce privește prevalența - resursa energetică poate fi numită inepuizabilă.
2. Gazul este netoxic și nu poate dăuna organismelor vii. Este important doar să luați măsuri de siguranță pentru a preveni scurgerile cu formarea unui „amestec exploziv” de hidrogen și oxigen.
3. Produsul arderii hidrogenului este vapori de apă obișnuiți.
4. Purtatorul de energie are o capacitate termica mare, temperatura de ardere este de 3000°C.
5. Dacă se scurge gaz, acesta se va evapora rapid fără a provoca niciun rău, deoarece este de 14 ori mai ușor decât aerul. Dar în apropiere nu ar trebui să existe foc deschis sau cablare scânteie, altfel amestecul exploziv va exploda.
6. Un metru cub de hidrogen are o putere calorică de 13.000 J.

Avantajele încălzirii cu hidrogen

Hidrogenul ca purtător de energie - domeniul de aplicare

Hidrogenul este foarte apreciat ca purtător de energie și este utilizat în mod activ, de exemplu, ca combustibil pentru rachetele spațiale. Folosit moduri diferite producerea sa la scară industrială. Aceasta este în principal gazeificarea cărbunelui sau a produselor petroliere, conversia metanului și a omologilor săi. Un astfel de hidrogen ieftin nu poate fi considerat un combustibil prietenos cu mediul, deoarece producerea lui este asociată cu emisii nocive în atmosferă. Electroliza apei pentru a produce hidrogen în volume mari este folosită numai în Norvegia, unde există o abundență de energie electrică ieftină.

Generatorul electric compact de gaz și-a găsit aplicație în domeniul tăierii gazului. Echipamentul care produce hidrogen este mai convenabil de utilizat în comparație cu gazul îmbuteliat - nu este nevoie să transportați butelii grele, să depindeți de aprovizionarea cu gaz lichefiat etc. Dar, de dragul confortului, au fost aduse economii - procesul electrolitic necesită destul de multă energie electrică, ca urmare, costul transportorului de energie crește semnificativ. În același timp, diferența de cost al hidrogenului achiziționat și produs este în mare măsură compensată de absența costurilor pentru livrarea acestuia.

Cazane de incalzire pe hidrogen

Pe multe site-uri web dedicate sistemelor de încălzire, puteți găsi informații că hidrogenul este un concurent demn al gazelor naturale ca purtător de energie pentru un cazan de încălzire. Accentul se pune pe faptul că prin instalarea unui generator de hidrogen, ai posibilitatea de a cheltui nu mai mulți bani pe încălzire decât pe încălzirea pe gaz, fără a fi nevoie să completezi o mulțime de documente și să plătești sume importante pentru conectarea casei la gazul central. reţea.

Pe baza celor de mai sus, articolul poate concluziona că costul hidrogenului este scăzut doar în timpul producției sale industriale. Adică, producerea combustibilului prin electroliză va costa, evident, mai mult și nu are sens să te bazezi pe cifre atractive pentru costul unui kilogram de hidrogen lichefiat.

Să aruncăm o privire la echipamentele cazanelor de pe piață. Producția cazanelor pe hidrogen este realizată de compania italiană Giacomini, specializată în domeniul energiei alternative. De asemenea, unități similare sunt fabricate de unele companii chineze care au copiat cu succes tehnologia.

Cazan pe combustibil solid cu hidrogen

Dezvoltarile lui Giacomini vizeaza crearea de echipamente de incalzire complet sigure pentru mediu.

Cazanul cu hidrogen al acestei companii aparține acestei categorii - funcționarea sa este asociată cu eliberarea de vapori de apă, nu există emisii nocive. Hidrogenul este folosit ca purtător de energie și este produs prin electroliză.

Cu toate acestea, merită să acordați o atenție deosebită principiului de funcționare al acestui cazan. Hidrogenul produs în sistem nu este ars; el reacționează cu oxigenul în prezența unui catalizator. Ca rezultat, se eliberează energie termică, care este suficientă pentru a încălzi circuitul de încălzire la 40°C.

Adică, cazanele cu hidrogen, care pot fi achiziționate la un preț rezonabil, sunt potrivite doar pentru a fi utilizate ca generator de căldură pentru un circuit de pardoseală de apă, plinte sau încălzire pe tavan.

Se poate concluziona că producătorii mondiali de echipamente pentru cazane nu au găsit o soluție tehnică acceptabilă pentru a crea un cazan de încălzire eficient, capabil să utilizeze energia termică a hidrogenului ars. Sau au calculat că această opțiune este neprofitabilă.

Realizarea unui generator în casă

Pe Internet puteți găsi multe instrucțiuni despre cum să faceți un generator de hidrogen. Trebuie remarcat faptul că este foarte posibil să asamblați o astfel de instalație pentru casa dvs. cu propriile mâini - designul este destul de simplu.

Componente DIY pentru generator de hidrogen pentru încălzire într-o casă privată

Dar ce vei face cu hidrogenul rezultat? Încă o dată, acordați atenție temperaturii de ardere a acestui combustibil în aer. Este 2800-3000°C. Dacă considerați că metalele și alte materiale solide sunt tăiate cu ajutorul arderii hidrogenului, devine clar că instalarea arzătorului într-un cazan obișnuit cu gaz, combustibil lichid sau combustibil solid cu o manta de apă nu va funcționa - pur și simplu se va arde.

Meșterii de pe forumuri sfătuiesc să căptușiți interiorul focarului cu cărămizi de argilă refractă. Dar chiar și punctul de topire cele mai bune materiale de acest tip nu depășește 1600°C, un astfel de focar nu va dura mult. A doua opțiune este utilizarea unui arzător special care poate scădea temperatura flăcării la valori acceptabile. Astfel, până nu găsiți un astfel de arzător, nu ar trebui să începeți să instalați un generator de hidrogen de casă.

După ce ați rezolvat problema cu cazanul, selectați schema potrivitași instrucțiuni despre cum să faci un generator de hidrogen pentru încălzirea unei case private.

Un dispozitiv de casă va fi eficient doar dacă:

• suprafață suficientă a electrozilor plăcii;
• alegerea corectă a materialului pentru fabricarea electrozilor;
• calitate superioară lichide pentru electroliză.

Ce dimensiune ar trebui să aibă unitatea care generează hidrogen în cantități suficiente pentru a încălzi o casă va trebui determinată „pe ochi” (pe baza experienței altor persoane) sau prin asamblarea ei mai întâi instalatie mica. A doua opțiune este mai practică - vă va permite să înțelegeți dacă merită să cheltuiți bani și timp pentru instalarea unui generator cu drepturi depline.

Metalele rare sunt folosite în mod ideal ca electrozi, dar acest lucru este prea scump pentru o unitate de acasă. Se recomandă să alegeți plăci din oțel inoxidabil, de preferință feromagnetice.

Design generator de hidrogen

Există anumite cerințe pentru calitatea apei. Nu trebuie să conțină contaminare mecanică și metale grele. Generatorul funcționează cel mai eficient pe apă distilată, dar pentru a reduce costul de proiectare, vă puteți limita la filtre pentru a purifica apa de impuritățile inutile. Pentru a intensifica reacția electrică, în apă se adaugă hidroxid de sodiu în proporție de 1 lingură la 10 litri de apă.

Problema economica

Înainte de a începe să înțelegeți în detaliu cum să faceți un generator de hidrogen, este recomandabil să vă amintiți cursul de fizică din școală. Toate transformările au loc cu o pierdere de energie, adică costul energiei electrice pentru a produce hidrogen nu va fi recuperat de puterea termică la arderea combustibilului rezultat.

Dacă ne gândim că este pur și simplu imposibil să arzi hidrogenul la temperatură maximă și transferul de căldură acasă, devine clar că pierderile reale vor fi chiar mai mari decât cele calculate pentru condiții ideale.

Deci, folosirea unui generator de hidrogen DIY pentru încălzire nu are niciun sens dacă nu ai acces la electricitate gratuită. Instalarea unui cazan electric pentru a-ți încălzi locuința și cheltuirea directă a energiei electrice, fără transformări complexe, te va costa de 2-3 ori mai puțin. În plus, centrala electrică este complet sigură, iar funcționarea unei instalații de casă poate duce la o explozie dacă nu sunt respectate regulile de instalare și funcționare.

Evident, producerea de hidrogen ieftin este ecologică într-un mod curat, care includ electroliza, este o problemă a viitorului la care lucrează astăzi oamenii de știință din țările de vârf ale lumii.

Un generator de hidrogen (electrolizor) este un dispozitiv care folosește lumina din două procese: fizic și chimic.

În timpul funcționării, sub influența curentului electric, apa se descompune în oxigen și hidrogen. Acest proces se numește electroliză. Electrolizorul este destul de popular printre cele mai cunoscute tipuri de generatoare de hidrogen.

Cum funcționează dispozitivul

Electrolizorul este format din mai multe plăci metalice scufundate într-un recipient etanș cu apă distilată.

Carcasa în sine are terminale pentru conectarea sursei de alimentare și există un manșon prin care se descarcă gazul.

Funcționarea dispozitivului poate fi descrisă astfel: un curent electric trece prin apă distilată între plăci cu câmpuri diferite (una are anodul, cealaltă are catodul), îl împarte în oxigen și hidrogen.

În funcție de aria plăcilor, curentul electric are puterea sa, dacă aria este mare, atunci trece mult curent prin apă și se eliberează mai mult gaz. Schema de conectare a plăcilor este alternativă, mai întâi plus, apoi minus și așa mai departe.

Se recomandă realizarea electrozilor din oțel inoxidabil, care nu reacționează cu apa în timpul procesului de electroliză. Principalul lucru este să găsiți oțel inoxidabil de înaltă calitate. Este mai bine să faceți distanța dintre electrozi mică, dar astfel încât bulele de gaz să se poată deplasa cu ușurință între ei. Este mai bine să faceți elemente de fixare din același metal ca și electrozii.

Vă rugăm să rețineți: Datorită faptului că tehnologia de fabricație este asociată cu gazul, pentru a evita formarea unei scântei, este necesar să se facă o potrivire strânsă a tuturor pieselor.

În varianta de realizare luată în considerare, dispozitivul include 16 plăci, acestea fiind situate la 1 mm una de cealaltă.

Datorită faptului că plăcile au o suprafață și o grosime destul de mare, se vor putea trece curenți mari printr-un astfel de dispozitiv, dar metalul nu se va încălzi. Dacă măsurați capacitatea electrozilor în aer, aceasta va fi de 1nF, acest set utilizează până la 25A în apă simplă de la robinet.

Pentru a asambla un generator de hidrogen cu propriile mâini, puteți folosi un recipient pentru alimente, deoarece plasticul său este rezistent la căldură. Apoi, trebuie să coborâți electrozii în recipient pentru a colecta gazul cu conectori izolați ermetic, un capac și alte conexiuni.

Dacă utilizați un recipient metalic, atunci pentru a evita scurtcircuitele, electrozii sunt atașați de plastic. Două conectori sunt instalați pe ambele părți ale fitingurilor din cupru și alamă (fitting - montare, asamblare) pentru extragerea gazului. Conectorii de contact și fitingurile trebuie să fie bine fixate cu sigilant siliconic.

Respectarea măsurilor de siguranță

Electrolizorul este un dispozitiv cu risc ridicat.

Prin urmare, în timpul fabricării, instalării și exploatării sale, este imperativ să se respecte atât normele generale, cât și masuri speciale securitate.

Măsurile speciale includ următoarele:

• concentrația amestecului de hidrogen și oxigen trebuie controlată pentru a preveni o explozie;
• dacă nivelul lichidului nu este vizibil în fereastra de inspecție a generatorului de hidrogen, atunci nu poate fi utilizat;
• Când efectuați reparații, trebuie să vă asigurați că nu există hidrogen la punctul final al sistemului;
• utilizarea focului deschis, a dispozitivelor electrice de încălzire și a lămpilor portabile cu o tensiune mai mare de 12 volți în apropierea electrolizorului este contraindicată;
• Când lucrați cu electroliți, trebuie să vă protejați utilizând echipament de protecție (îmbrăcăminte generală, mănuși și ochelari de protecție).

Meșteri calificați cred că fabricarea de casă generatoare de hidrogen pentru mașini la domiciliu este un efort riscant.

Ei explică acest lucru prin faptul că un electrolizor pentru o mașină are un sistem complex și nesigur de dispozitive.

Fabricarea unor astfel de unități necesită utilizarea de materiale și reactivi speciali.

Vă rugăm să rețineți:În cazul autoinstalării unui electrolizor care a fost realizat de dvs., este recomandat să excludeți cu strictețe posibilitatea ca gazul să intre în camera de ardere atunci când motorul este oprit. Când motorul este oprit, generatorul de hidrogen trebuie să se deconecteze automat de la sursa electrică a vehiculului.

Dacă totuși decideți să faceți singur un hidrolizator de mașină, atunci cu siguranță ar trebui să-l echipați cu un barbotator - aceasta este o supapă specială de apă. Folosirea acestuia va crește semnificativ siguranța atunci când conduceți o mașină.

Incalzirea casei cu gaz Brown

Hidrogenul este cel mai frecvent element chimic, deci este rentabil din punct de vedere economic să-l folosești.

Pentru mulți proprietari de case și cabane, se pune adesea întrebarea cum să obțineți energie „curată” și ieftină pentru nevoile casnice. Răspunsul poate fi găsit în inovații precum un generator de apă pentru încălzirea locuinței.

Oamenii de știință, datorită dezvoltărilor lor, au permis multora să folosească un astfel de dispozitiv pentru a produce gaz. Instalația este capabilă să genereze hidrogen (gaz maro) și acest gaz va fi folosit pentru a genera energie.

Acest compus poate fi reprezentat printr-o formulă chimică precum hho. Acest gaz poate fi obținut din apă folosind metoda electrolizei. Există multe exemple în viață când oamenii vor să-și încălzească casa cu oxigen. Dar pentru ca acest tip de combustibil să câștige popularitate, trebuie mai întâi să înveți cum să-l produci (gazul Brown) în condiții casnice.

Nu există încă o tehnologie pentru încălzirea cu hidrogen a unei case private care să fie suficient de fiabilă.

Urmărește videoclipul în care un utilizator experimentat explică cum să faci un generator de hidrogen cu propriile mâini: