Generador d’hidrogen per al sistema de calefacció: muntem la instal·lació existent amb les nostres pròpies mans

Fa temps que passen els dies en què una casa de camp es podia escalfar d’una sola manera: cremant llenya o carbó a l’estufa. Els calefactors moderns utilitzen diferents tipus de combustible i, al mateix temps, mantenen automàticament una temperatura còmoda a les nostres cases. Gas natural, gasoil o combustible, electricitat, energia solar i gasoil calor geotèrmica - Aquí hi ha una llista d’alternatives incompleta. Sembla que, en directe i alegria, però només l’increment constant dels preus del combustible i dels equips ens obliga a continuar buscant mètodes de calefacció barats. I, al mateix temps, una font inesgotable d’energia: l’hidrogen, està literalment sota els nostres peus. I avui parlarem sobre com utilitzar l’aigua ordinària com a combustible muntant un generador d’hidrogen amb les nostres pròpies mans.

El dispositiu i principi de funcionament del generador d’hidrogen

El generador d’hidrogen de fàbrica és una unitat impressionant

L'ús d'hidrogen com a combustible per escalfar una casa de camp és beneficiós no només pel gran valor calorífic, sinó també perquè no es produeixen substàncies nocives durant la seva combustió. Com tothom recorda del curs de química escolar, quan s’oxiden dos àtoms d’hidrogen (fórmula química H₂ - Hidrogenium) amb un àtom d'oxigen, es forma una molècula d'aigua. Al mateix temps, s’allibera tres vegades més calor que durant la combustió del gas natural. Podem dir que l’hidrogen no és igual a altres fonts d’energia, ja que les seves reserves a la Terra són inesgotables - l’oceà mundial consta de 2/3 de l’element químic H₂, i a tot l’Univers, aquest gas, juntament amb l’heli, és el principal “material de construcció”. Aquí només hi ha un problema: obtenir H pura₂ cal dividir l’aigua en les seves parts constitutives i no és fàcil fer-ho. Des de fa molts anys, els científics han estat buscant una manera d’extreure hidrogen i assentat en electròlisi.

L'esquema de l'electròlisi de laboratori

Aquest mètode per produir gas volàtil és que dues plaques metàl·liques connectades a una font d’alta tensió es col·loquen a l’aigua a poca distància les unes de les altres. Quan s'aplica potència, l'elevat potencial elèctric trenca literalment la molècula d'aigua en els seus components, alliberant dos àtoms d'hidrogen (HH) i un àtom d'oxigen (O).El gas evolucionat va rebre el nom del físic J. Brown. La seva fórmula és HHO i el valor calorífic és de 121 MJ / kg. El gas marró crema amb una flama oberta i no forma cap substància nociva. El principal avantatge d’aquesta substància és que una caldera regular que funciona amb propà o metà és adequada per al seu ús. Només observem que l’hidrogen en combinació amb l’oxigen forma una barreja explosiva, per tant, seran necessàries precaucions addicionals.

Configuració de la planta de gas marró

El generador, dissenyat per produir gas marró en grans quantitats, conté diverses cèl·lules, cadascuna de les quals conté moltes parelles de plaques d’elèctrodes. Estan instal·lats en un contenidor tancat, que està equipat amb un tub de sortida de gas, terminals per connectar la potència i un coll per omplir aigua. A més, la instal·lació està equipada amb una vàlvula de seguretat i una persiana d’aigua. Gràcies a ells, s’elimina la possibilitat d’una propagació de flama inversa. L’hidrogen es crema només a la sortida del cremador i no s’encén en totes les direccions. Un augment múltiple de la superfície útil de la instal·lació permet extreure substàncies combustibles en quantitats suficients per a diversos propòsits, inclosa la calefacció de locals residencials. Només cal fer-ho amb un electròlisi tradicional no serà rendible. En poques paraules, si l'electricitat gastada en la producció d'hidrogen s'utilitza directament per escalfar una casa, serà molt més rendible que escalfar una caldera amb hidrogen.

Cèl·lula d'hidrogen Stanley Meyer

El científic nord-americà Stanley Meyer va trobar la sortida d'aquesta situació. La seva instal·lació no utilitzava un potencial elèctric potent, sinó corrents de certa freqüència. La invenció del gran físic va consistir en el fet que una molècula d'aigua va variar al ritme de canviar els impulsos elèctrics i va entrar en ressonància, cosa que va aconseguir una força suficient per dividir-la en àtoms constituents. Per a tal efecte, es requerien corrents desenes de vegades més baixos que amb una màquina d’electròlisi convencional.

Vídeo: Cèl·lula de combustible de Stanley Meyer

Per la seva invenció, que va poder alliberar la humanitat de la servitud dels magnats del petroli, Stanley Meyer va ser assassinat, i el treball de molts anys d’investigació va desaparèixer al bell mig del no-res. No obstant això, s'han conservat registres individuals del científic, a partir dels quals els inventors de molts països del món estan intentant construir aquestes instal·lacions. I he de dir, sense èxit.

Avantatges del gas marró com a font d'energia

• L’aigua de la qual s’obté HHO és una de les substàncies més comunes al nostre planeta.
• Quan es crema aquest tipus de combustible, es forma vapor d'aigua, que es pot tornar a condensar en líquid i reutilitzar-lo com a matèria primera.
• En el procés de cremar gasos explosius, no es formen productes secundaris que no siguin aigua. Podem dir que no hi ha un tipus de combustible més ecològic que el gas Brown.
• Durant el funcionament d’un sistema de calefacció d’hidrogen, el vapor d’aigua s’allibera en una quantitat suficient per mantenir la humitat a l’habitació a un nivell còmode.

També us pot interessar material sobre com crear un generador de gas:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Àrea d’aplicació

Avui en dia, l'electròlisi és el mateix dispositiu familiar que el generador d'acetilè o el tallador de plasma. Inicialment, els soldadors van utilitzar els generadors d’hidrogen, ja que portar una instal·lació que pesava pocs quilograms era molt més fàcil que moure enormes cilindres d’oxigen i acetilè. Al mateix temps, la gran intensitat energètica de les unitats no era crítica: tot estava determinat per comoditat i pràctica. En els darrers anys, l’ús de gas Brown ha anat més enllà dels conceptes habituals d’hidrogen com a combustible per a les màquines de soldadura de gas.En el futur, les possibilitats de la tecnologia són molt àmplies, ja que l’ús d’HHO té molts avantatges.

• Consum reduït de combustible en vehicles. Els generadors d’hidrogen per a automòbils existents permeten l’ús de HHO com a additiu a la gasolina tradicional, al gasoil o al gasoil. A causa d'una combustió més completa de la barreja de combustible, es pot aconseguir una reducció del consum d'hidrocarburs del 20-25%.
• Economia de combustible a les centrals tèrmiques amb gas, carbó o combustible.
• Reduir la toxicitat i augmentar l'eficiència de les calderes antigues.
• Reducció múltiple del cost de la calefacció d’edificis residencials a causa de la substitució total o parcial dels combustibles tradicionals amb gas Brown.
• L’ús d’instal·lacions portàtils per produir HHO per a necessitats domèstiques - cuinar, obtenir aigua tèbia, etc.
• Desenvolupament de centrals bàsicament noves, potents i respectuoses amb el medi ambient.

Es pot comprar un generador d’hidrogen construït amb la “Tecnologia de cèl·lules de combustible d’aigua” de S. Meyer (com es va anomenar el seu tractat): moltes empreses dels Estats Units, Xina, Bulgària i altres països les fabriquen. Ens proposem fer un generador d’hidrogen pel nostre compte.

Vídeo: Com organitzar adequadament la calefacció d’hidrogen

El que cal per fer una pila de combustible a casa

A partir de la fabricació d’una pila de combustible d’hidrogen, cal estudiar la teoria del procés de formació de gas explosiu. Això donarà a entendre el que passa al generador, ajudarà amb la configuració i el funcionament dels equips. A més, haurà d’emmagatzemar els materials necessaris, la majoria dels quals seran fàcils de trobar a la xarxa de distribució. Pel que fa als dibuixos i instruccions, intentarem divulgar íntegrament aquests problemes.

Disseny d'un generador d'hidrogen: esquemes i dibuixos

Una instal·lació casolana per produir gas marró consisteix en un reactor amb elèctrodes instal·lats, un generador PWM per a la seva alimentació, un obturador d’aigua i connectar cables i mànegues. Actualment, hi ha diversos circuits d’electrolitzadors que utilitzen plaques o tubs com a elèctrodes. A més, al web podeu trobar la instal·lació de l’anomenada electròlisi seca. A diferència del disseny tradicional, en un aparell d’aquest tipus, no s’instal·len plaques en un contenidor amb aigua, però el líquid s’entrega a la bretxa entre els elèctrodes plans. L’abandonament del règim tradicional pot reduir significativament la mida de la pila de combustible.

A l’obra, podeu utilitzar dibuixos i esquemes d’electrolitzadors de treball, que s’adapten a les vostres pròpies condicions.

L’elecció dels materials per a la construcció d’un generador d’hidrogen

Per a la fabricació d’una pila de combustible, pràcticament no es necessiten materials específics. Les úniques dificultats que poden sorgir són els elèctrodes. Aleshores, què cal preparar abans de començar el treball.

1. Si el vostre disseny és un generador de tipus “humit”, necessitareu un dipòsit d’aigua tancat, que també servirà com a vaixell del reactor. Podeu agafar qualsevol contenidor adequat, el requisit principal és la força i el gas adequats. Per descomptat, quan utilitzeu plaques metàl·liques com a elèctrodes, és millor utilitzar un disseny rectangular, per exemple, un estoig ben tancat d’una bateria de cotxe d’estil antic (negre). Tot i això, si s’utilitzen tubs per produir HHO, llavors també és adequat un contenidor capaç d’un filtre domèstic per a la purificació d’aigua.La millor opció seria fer una caixa generadora d’acer inoxidable, per exemple, 304 SSL.
   

   Conjunt d'electrodes per a un generador d'hidrogen tipus humit

   Quan escolliu una pila de combustible “seca”, necessitareu una làmina de plexiglass o un altre plàstic transparent de fins a 10 mm de gruix i anelles O de silicona tècnica.

2. Tubs o plaques d’acer inoxidable. Per descomptat, podeu agafar el metall habitual "negre", però, durant l'operació de l'electròlisi, es corroeixen ràpidament senzills ferro de carboni i sovint caldrà canviar els elèctrodes. L'ús de metalls rics en carboni d'aliatge de crom permetrà que el generador funcioni durant molt de temps. Artesans implicats en la fabricació de piles de combustible, durant molt de temps dedicats a la selecció de material per als elèctrodes i instal·lats en acer inoxidable grau 316 L. Per cert, si el disseny utilitzarà tubs d’aquest aliatge, el seu diàmetre s’ha de seleccionar de manera que a l’hora d’instal·lar una part. a l'altre entre ells hi havia un forat no superior a 1 mm. Per als perfeccionistes, donen les dimensions exactes:
   - el diàmetre del tub exterior és de 25.317 mm;
   - el diàmetre del tub interior depèn del gruix de l’exterior. En qualsevol cas, hauria de proporcionar una escletxa entre aquests elements igual a 0,67 mm.
   

   De la precisió de la selecció dels paràmetres de les parts del generador d’hidrogen depèn el seu rendiment

3. Generador de PWM Un circuit elèctric muntat correctament us permetrà ajustar la freqüència del corrent dins dels límits necessaris, i això està directament relacionat amb l'aparició de fenòmens de ressonància. Dit d’una altra manera, per iniciar l’evolució de l’hidrogen, caldrà seleccionar els paràmetres de la tensió d’alimentació, per tant, es presta una atenció especial al muntatge del generador PWM. Si coneixeu la soldadura i podeu distingir el transistor del díode, la part elèctrica es pot fer de manera independent. En cas contrari, podeu contactar amb un enginyer electrònic familiar o encarregar la fabricació d’una font d’alimentació en un taller de reparació d’aparells electrònics.
   

   Es pot comprar en línia l’alimentació de commutació, dissenyada per connectar-se a la pila de combustible. Les petites empreses privades del nostre país i de l'estranger es dediquen a la seva fabricació.

4. Cables elèctrics per connectar. Seran suficients conductors amb una secció de 2 metres quadrats. mm
5. Bummerer. Aquest estrany nom artesà anomenava la persiana d’aigua més comuna. Podeu utilitzar qualsevol contenidor segellat. L’ideal seria que estigui equipat amb una tapa ajustable que, quan un gas s’encén per dins, es trencarà a l’instant. A més, es recomana que s’instal·li un tall entre l’electrolisi i la bombolla, cosa que evitarà el retorn de l’HHO a la cèl·lula.
   

   Disseny publicitari

6. Mànegues i accessoris. Per connectar el generador d’HHO, necessiteu un tub de plàstic transparent, un munt d’entrada i sortida i unes abraçadores.
7. Femelles, cargols i tacs. Seran necessaris per fixar les parts de la cèl·lula entre si.
8. Catalitzador de reacció. Perquè el procés de formació de HHO continuï amb més intensitat, s’afegeix hidroxid de potassi KOH al reactor. Aquesta substància es pot comprar sense problemes a la web. Per primera vegada, no seran suficients més d’1 kg de pols.
9. Silicó del cotxe o un altre segellant.

Tingueu en compte que els tubs polit no són recomanables. Per contra, els experts recomanen polir les peces per obtenir un acabat mat. En el futur, això augmentarà la productivitat de la instal·lació.

Eines que seran necessàries en el procés

Abans de continuar amb la construcció de la pila de combustible, prepareu les següents eines:

• serralada de metall;
• perforació amb un conjunt de perforacions;
• joc de claus;
• tornavisos plans i ranurats;
• rectificador d'angle ("molinet") amb un cercle establert per tallar metall;
• multímetre i cabalímetre;
• regle;
• marcador.

A més, si us dedicareu de forma independent a la construcció d’un generador PWM, per configurar-lo necessitareu un osciloscopi i un mesurador de freqüència. En el marc d’aquest article, no plantejarem aquest problema, ja que la fabricació i la configuració d’una font d’alimentació de commutació es consideren millor per especialistes en fòrums rellevants.

Fixeu-vos en l'article, que mostra altres fonts d'energia que es poden utilitzar per equipar la calefacció de la llar:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Instrucció: com fer un generador d'hidrogen tu mateix

Per a la fabricació d’una pila de combustible, agafem el circuit d’electrolitzadors “sec” més avançat utilitzant elèctrodes en forma de plaques d’acer inoxidable. Les instruccions a continuació mostren el procés de creació d’un generador d’hidrogen des de “A” a “Z”, per la qual cosa és millor seguir la seqüència d’accions.

L'esquema de la pila de combustible tipus "sec"

1. Fabricació de la carcassa de la pila de combustible. Com que les parets laterals del marc són plaques de tauler dur o plexiglass, tallades a la mida del futur generador. S’ha d’entendre que la mida del dispositiu afecta directament al seu rendiment, tanmateix, el cost d’obtenció d’HHO serà més elevat. Per a la fabricació d’una pila de combustible, les dimensions òptimes del dispositiu són des de 150x150 mm fins a 250x250 mm.
2. A cadascuna de les plaques es perfora un forat sota l’entrada (sortida) de l’aigua per a l’aigua. A més, necessitareu una perforació a la paret lateral per a la sortida de gas i quatre forats a les cantonades per connectar els elements del reactor entre ells.
   

   Fabricació de parets laterals

3. Amb una picadora d’angle, les plaques d’elèctrodes es tallen a partir de xapa d’acer inoxidable 316L. Les seves dimensions han de ser inferiors a les de les parets laterals entre 10 i 20 mm. A més, fent tots els detalls, cal deixar una petita zona de contacte en una de les cantonades. Això serà necessari per connectar els elèctrodes negatius i positius en grups abans de connectar-los a la tensió d'alimentació.
4. Per obtenir una quantitat suficient d’HHO, l’acer inoxidable s’ha de tractar amb paperet de textura fina a banda i banda.
5. Es perfora a dos forats a cadascuna de les plaques: un trepant de 6 - 7 mm de diàmetre per subministrar aigua a l'espai entre els elèctrodes i un gruix de 8-10 mm per a la sortida de gas marró. Els punts de perforació es calculen tenint en compte les ubicacions d’instal·lació dels tubs d’entrada i sortida respectius.
   

   Aquí teniu un conjunt de peces que heu de preparar abans de muntar la pila de combustible

6. Començar el muntatge del generador. Per fer-ho, s’instal·len accessoris d’abastament d’aigua i extracció de gas a les parets del tauler dur. Els llocs de les seves connexions estan ben segellats amb segellat automobilístic o per a fontaneria.
7. Després d'això, els tacs s'instal·len en una de les parts de la caixa transparent i després dels electrodes.
   

   La posada d'electrodes comença amb un anell de segellat

   Tingueu en compte: el pla dels elèctrodes de la placa ha de ser parell, si no, els elements amb càrregues a diferència tocaran, provocant un curtcircuit.

8. Les plaques d’acer inoxidable estan separades de les superfícies laterals del reactor mitjançant o-rings, que poden ser de silicona, paronita o un altre material. Només és important que el seu gruix no superi els 1 mm. Les mateixes parts s’utilitzen com a espaciadores entre les plaques. Durant el procés de posada, assegureu-vos que les pastilles de contacte dels elèctrodes negatius i positius s’agrupen a diferents costats del generador.
   

   En el muntatge de les plaques, és important orientar adequadament les obertures de sortida.

9. Després de col·locar l’última placa, s’instal·la un anell de tancament, després del qual es tanca el generador amb una segona paret de tauler dur i la mateixa estructura es fixa amb rentadores i femelles. Per dur a terme aquest treball, comproveu controlar la uniformitat de l'estrenyiment i l'absència de distorsions entre les plaques.
   

   En tensar-se definitivament, cal controlar el paral·lelisme de les parets laterals. D’aquesta manera s’evitarà distorsions.

10. Mitjançant mànegues de polietilè, el generador es connecta a un dipòsit d’aigua i una bombolla.
11. Els coixinets de contacte dels elèctrodes estan interconnectats de qualsevol manera, després dels quals es connecten els cables d'alimentació.
    

    En recollir diverses piles de combustible i engegar-les en paral·lel, podeu obtenir prou gas Brown

12. La tensió es subministra a la pila de combustible del generador de PWM, després que l’aparell s’ajusta i s’ajusta per a la sortida màxima de gas del HHO.

Per obtenir gas marró en una quantitat suficient per escalfar o cuinar, instal·leu diversos generadors d’hidrogen funcionant en paral·lel.

Vídeo: muntatge del dispositiu

Vídeo: La construcció del tipus "sec"

Punts d’ús individuals

En primer lloc, vull destacar que el mètode tradicional de cremar gas natural o propà en el nostre cas no és adequat, ja que la temperatura de combustió de l’HHO supera els paràmetres similars dels hidrocarburs en més de tres vegades. Com vostè mateix entén, l'acer estructural no suportarà aquesta temperatura durant molt de temps. El propi Stanley Meyer va recomanar utilitzar un cremador d’un disseny inusual, l’esquema del qual us detallem a continuació.

Esquema d’un cremador d’hidrogen dissenyat per S. Meyer

El truc d’aquest dispositiu és que l’HHO (indicat per 72 al diagrama) passa a la cambra de combustió a través de la vàlvula 35. La barreja d’hidrogen cremant s’eleva pel canal 63 i al mateix temps realitza el procés d’expulsió, arrossegant l’aire exterior pels forats regulables 13 i 70. Sota la tapa 40 es conserva una certa quantitat de productes de combustió (vapor d’aigua), que entra a la columna de combustió pel canal 45 i es barreja amb el gas cremant. Això permet reduir la temperatura de combustió en diverses ocasions.

El segon punt que m’agradaria cridar l’atenció és el líquid que s’ha d’abocar a la instal·lació. El millor és utilitzar aigua preparada que no contingui sals metàl·liques pesades. L’opció ideal és el destil·lat, que es pot comprar a qualsevol botiga de cotxes o farmàcia. Per a l'èxit del funcionament de l'electròlisi, s'afegeix hidròxid de potassi KOH a l'aigua, a raó d'aproximadament una cullerada de pols per cub d'aigua.

Durant el funcionament de la instal·lació, és important no sobreescalfar el generador. Quan la temperatura s’elevi fins a 65 graus centígrads o més, els elèctrodes de l’aparell estaran contaminats amb subproductes de la reacció, a causa dels quals disminuirà la productivitat de l’electròlisi. Si això encara succeïa, llavors la cèl·lula d'hidrogen s'ha de desmuntar i la placa es eliminarà amb paper de lija.

I el tercer, en el qual posem especial èmfasi, és la seguretat. Recordeu que una barreja d’hidrogen i oxigen no s’anomena accidentalment explosiva. L’HHO és un compost químic perillós que, si es manipula de manera inadequada, pot provocar una explosió. Respecteu les normes de seguretat i tingueu especial cura en experimentar amb hidrogen. Només en aquest cas el "maó" del qual està format el nostre Univers aportarà caliu i confort a casa vostra.

Les normes de seguretat s’han de respectar no només en instal·lar un generador d’hidrogen. A l’hora de muntar i operar el bioreactor, també s’ha de tenir molta cura, ja que el biogàs és explosiu. Més informació sobre aquest tipus d’instal·lació al següent article:https://aquatech.tomathouse.com/ca/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Esperem que l’article s’hagi convertit en una font d’inspiració per a vosaltres, i vosaltres, enrotllant les mànigues, comenceu a fabricar una pila de combustible d’hidrogen. Per descomptat, tots els nostres càlculs no són la veritat definitiva, però es poden utilitzar per crear un model de treball d’un generador d’hidrogen. Si voleu canviar completament a aquest tipus de calefacció, caldrà estudiar la qüestió amb més detall.Potser la vostra instal·lació es convertirà en la pedra angular a causa de la qual finalitzarà la redistribució dels mercats energètics i hi entraran calor barat i respectuós amb el medi ambient.