- Методи отримання водню
- Конструкція водневого генератора
- Водневе опалення в будинку
- Критерії якості установки
- Генератор промислового виготовлення
- Висновки і корисне відео по темі
Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Ми звикли вважати найдоступнішим видом палива природний газ. Але виявляється, у нього є гідна альтернатива - водень, одержуваний при розщепленні води. Вихідна речовина для вироблення цього палива ми отримуємо взагалі безкоштовно. А якщо ще й зробити водневий генератор своїми руками, економія буде просто приголомшливою. Адже так?
Ми готові поділитися з вами цінною інформацією про варіанти і правилах складання технічної установки, призначеної для виробництва водню. Вивчення представленої вашій увазі статті стане гарантією виготовлення безвідмовно діє приладу.
Бажаючим власноруч спорудити генератор дешевого, але вельми продуктивного пального ми пропонуємо докладно викладену інструкцію. Наводимо рекомендації по грамотної експлуатації. В якості інформативних доповнень, наочно пояснюють принцип дії, використані фото-додатки і відео.
Методи отримання водню
На уроках хімії середньої школи колись давалися пояснення на той рахунок, як отримати водень зі звичайної води, яка витікає з під крана. Є в хімічній сфері таке поняття - електроліз. Саме завдяки електролізу є можливість отримувати водень.
Найпростіша воднева установка являє собою якусь ємність, заповнену водою. Під шаром води розміщуються два пластинчастих електрода. До них підводиться електричний струм. Так як вода є відмінним провідником електричного струму, між пластинами встановлюється контакт з малим опором.
Проходить крізь мале водяне опір ток сприяє утворенню хімічної реакції, в результаті якої утворюється водень.
Схема експериментальної водневої установки, яка в колишні часи вивчалася в програмі середньої школи на уроках хімії. Як з'ясовується, для практики сучасних життєвих потреб уроки ті були зайвими
Здавалося б, все просто і залишається зовсім небагато - зібрати утворився водень, щоб застосувати його в якості енергетика. Але в хімії ніколи не обходиться без тонких деталей.
Так і тут: якщо водень з'єднується з киснем, при певній концентрації утворюється вибухонебезпечна суміш. Цей момент є одним з критичних явищ, що обмежують можливості побудови достатньо потужних домашніх станцій.
Конструкція водневого генератора
Для побудови генераторів водню своїми руками зазвичай беруть як основу класичну схему установки Брауна. Такий електролізер середньої потужності складається з групи осередків, кожна з яких містить групу пластинчастих електродів. Потужність установки визначається загальною площею поверхні пластинчастих електродів.
Осередки поміщаються всередину ємності, добре ізольованою від зовнішнього середовища. На корпус резервуара виводяться патрубки для підключення водяній магістралі, виведення водню, а також контактна панель підключення електрики.
Апарат генерації водню, спроектований за схемою Брауна. За всіма розрахунками ця установка цілком повинна забезпечити домашнє господарство теплом і світлом. Інше питання - які габарити і потужності дозволять це зробити (+)
Схема генератора Брауна, крім усього іншого, передбачає наявність водяного затвора і зворотного клапана. За рахунок цих елементів організовується захист установки від зворотного ходу водню. За такою схемою теоретично не виключається збірка водневої установки, наприклад, для організації опалення заміського будинку.
Водневе опалення в будинку
Зібрати генератор водню для ефективного опалення будинку - затія, може бути не фантастична, але явно вкрай нерентабельна. Для того щоб отримати необхідний обсяг водню під домашню котельню, потрібно не тільки потужна електролізна установка, але також значний обсяг електричної енергії.
Компенсація витраченого електрики отриманим в домашніх умовах воднем бачиться процесом нераціональним.
Реально діючий водневий генератор домашнього призначення. Єдине, що засмучує - це всього лише експериментальний варіант, здатний хіба що показати, як з іскри виникає полум'я
Проте, спроби вирішити задачу, як зробити водневий генератор для будинку своїми руками, не припиняються. З принципом роботи і пристроєм однією з перевірених на практиці моделей водневого котла ознайомить стаття, з якої ми рекомендуємо ознайомитися.
І ось приклад одного з тортур варіантів:
- Готується герметична надійна ємність.
- Робляться трубчасті або пластинчасті електроди.
- Збирається схема управління робочою напругою і струмом.
- Робляться додаткові модулі для робочої станції.
- Підбираються аксесуари (шланги, дроти, кріплення).
Природно, потрібно інструментальний набір, включаючи спеціальне обладнання, наприклад, осцилограф і частотомір. Укомплектована всім необхідним, можна приступати безпосередньо до виготовлення водневої опалювальної установки для будинку.
Реалізація проекту своїми руками
Спочатку потрібно зробити осередок генерації водню. Паливна комірка має габаритні розміри трохи менше внутрішніх розмірів довжини і ширини корпусу генератора. По висоті розмір блоку з електродами становить 2/3 висоти основного корпусу.
Осередок можна зробити з текстоліту або оргскла (товщина стінки 5-7 мм). Для цього нарізаються за розмірами п'ять текстолітових пластин. З них склеюється (епоксидним клеєм) прямокутник, нижня частина якого залишається відкритою.
Приблизно такі пластини з органічного скла утворюють корпус паливної комірки водневого генератора. Правда, тут показаний дещо інший варіант інженерної думки - під складання і скріплення гвинтами
На верхній стороні прямокутника висвердлюють потрібну кількість дрібних отворів під хвостовики електродних пластин, одне дрібне отвір для датчика рівня, плюс один отвір діаметром 10-15 мм для виходу водню.
Усередині прямокутника розміщуються платини електродів, контактні хвостовики яких виводять через отвори верхньої пластини за межі осередку. Встановлюється датчик рівня води на позначці 80% заповнення осередки. Всі переходи в текстолітової пластині (крім виходу водню) заливають епоксидним клеєм.
Особливість конструкції модулів зображеного на фото генератора - циліндрична форма виконання. Також по-іншому виконані електроди цього мініатюрного джерела енергії
Отвір виходу водню потрібно оснастити штуцером - закріпити його механічно, застосовуючи ущільнення або ж вклеїти. Зібрана осередок генерації водню розміщується всередині головного корпусу пристрою і по верхньому периметру ретельно герметизується (знову ж можна застосувати епоксидну смолу).
Таким був обраний корпус генератора водню для чергового експериментального проекту. Привертає проста ідея, але навряд чи цей варіант підійде для потужної станції, призначеної під нагрів приміщень приватного будинку
Але перед тим як закласти осередок всередину, корпус генератора потрібно підготувати:
- зробити підведення для води в області днища;
- виготовити верхню кришку з кріпленням;
- підібрати надійний ущільнювачий;
- розмістити на кришці електричний клемник;
- розмістити на кришці водневий колектор.
В результаті повинен вийти частково готовий до дії водневий генератор після того, як:
- Паливна комірка завантажена в корпус.
- Електроди підключені на клемнику кришки.
- Штуцер виходу водню сполучений з водневим колектором.
- Кришка встановлена на корпус через ущільнювач і закріплена.
Залишиться тільки підключити воду і додаткові модулі.
Доповнення до водневого генератора
Саморобний пристрій для отримання водню необхідно доповнити допоміжними модулями. Наприклад, модулем подачі води, який функціонально об'єднується з датчиком рівня, встановленого всередині генератора.
У простому вигляді такої модуль представлений водяним насосом і контролером управління. Насос управляється контролером за сигналом датчика, в залежності від рівня води всередині паливної комірки.
Додаткові конструктивні елементи, які потрібно включати в конструкцію будь-водневої станції і навіть експериментальної. Без пристроїв автоматики, контролю і захисту водневий генератор експлуатувати не можна
По суті, бажано також мати пристрій, що регулює частоту електричного струму і рівень напруги, що подаються на клеми робочих електродів паливної комірки. Як мінімум, електричний модуль повинен оснащуватися стабілізатором напруги і захистом від перевантаження по струму.
Водневий колектор, в найпростішому його вигляді, виглядає як трубка, де розміщується вентиль, манометр, зворотний клапан. Від колектора паркан водню здійснюється через зворотний клапан і фактично вже може подаватися до споживача.
Водневий колектор і манометрический вимірювальний прилад - невід'ємні деталі водневої установки, завдяки яким забезпечується розподіл газу і контроль тиску
Але на практиці все дещо складніше. Водень - вибухонебезпечний газ, який має високу температуру згоряння. Тому просто взяти і закачати водень в систему опалювального котла в якості палива - так зробити не вийде.
Критерії якості установки
Зібрати якісну ефективну і продуктивну установку в домашніх умовах вкрай складно. Наприклад, якщо навіть взяти до уваги такий критерій, як метал, з якого робляться електродні пластини або трубки, вже є ризик зіткнутися з проблемами.
Довговічність електродів залежить від виду металу і його властивостей. Можна, звичайно, використовувати ту ж саму нержавійку, але тривалість життя таких елементів буде недовгою.
Якась пародія електродних пластин для генератора водню. Взяті пластини від звичайного змінного конденсатора, які зроблені з алюмінію. Таких електродів вистачить рівно на півгодини роботи навіть в складі малої експериментальної системи
Істотну роль грають також монтажні розміри. Необхідні розрахунки з високою точністю по відношенню до необхідної потужності, якості води і іншим параметрам.
Так, якщо величина зазору між робочими електродами виявиться поза розрахункового значення, водневий генератор може не функціонувати зовсім. У гіршому випадку потужність, на яку робився розрахунок, виявиться в кілька разів меншою.
Навіть переріз проводу, що з'єднує електроди з джерелом живлення, має значення в пристрої генератора водню. Правда, тут справа стосується безпечної експлуатації пристрою. Проте, слід враховувати і цю деталь конструкції в домашньому виконанні.
Повертаючись до безпечної експлуатації системи, слід також не забувати про впровадження в конструкцію так званого водяного затвора, що перешкоджає зворотному руху газу.
Незважаючи на досить значне число розробок саморобних генераторів водню, реально ефективного варіанту поки немає. Всі моделі поступаються заводському обладнанню
Генератор промислового виготовлення
На рівні промислового виробництва технології виготовлення водневих генераторів побутового призначення поступово освоюються і розвиваються. Як правило, випускаються енергетичні станції домашнього застосування, потужність яких не перевищує 1 кВт.
Такий апарат розрахований на вироблення водневого палива в режимі сталого функціонування не більше ніж протягом 8 годин. Головне їхнє призначення - енергопостачання опалювальних систем.
Також розробляються і виробляються установки під експлуатацію в складі кондомініумів. Це вже більш потужні конструкції (5-7 кВт), призначення яких не тільки енергетика опалювальних систем, але також вироблення електрики. Такий комбінований варіант швидко набирає популярність в західних країнах і в Японії.
Комбіновані водневі генератори характеризуються як системи з високим ККД і невеликим викидом вуглекислого газу.
Приклад реально діючої промислово виготовленої станції потужністю до 5 кВт. Подібні установки в перспективі планується робити під оснащення котеджів і кондомініумів
Російська промисловість теж почала займатися цим перспективним видом видобутку палива. Зокрема, «Норільський нікель» освоює технології виробництва водневих установок, в тому числі побутових.
Планується використовувати найрізноманітніші типи паливних елементів в процесі розробки і виробництва:
- протонно-обмінні мембранні;
- ортофосфорна-кислотні;
- протонно-обмінні метанольні;
- лужні;
- твердотільні оксидні.
Тим часом процес електролізу є оборотним. Цей факт говорить про те, що є можливість отримувати вже нагріту воду без спалювання водню.
Здається, це чергова ідея, вхопившись за яку можна запускати новий виток пристрастей, пов'язаних з безкоштовною здобиччю палива для домашнього котла.
Висновки і корисне відео по темі
Експериментуючи будинку з саморобними моделями, потрібно приготуватися до самих несподіваних результатів, але негативний досвід - це теж досвід:
Водневі генератори для дому, виготовлені своїми руками, - це поки що проект, який існує на рівні однієї ідеї. Практично реалізованих проектів водневих генераторів своїми руками немає, а ті, що позиціонуються в мережі - уяви їх авторів або ж чисто теоретичні варіанти.
Так що залишається розраховувати тільки на промисловий дорогий продукт, який обіцяє з'явитися вже в найближчому майбутньому.
А вам відома оригінальна модель водневого генератора, що не описана в статті? Може бути, ви хочете поділитися цінною інформацією, яка буде корисна домашнім майстрам? Пишіть, будь ласка, коментарі в розташованому нижче блоці, розміщуйте фото по темі, висловлюйте вашу думку.