Generatore di idrogeno per il sistema di riscaldamento: assembliamo l'installazione esistente con le nostre mani

Sono lontani i tempi in cui una casa di campagna poteva essere riscaldata in un solo modo: bruciando legna o carbone nella stufa. I riscaldatori moderni utilizzano diversi tipi di combustibile e allo stesso tempo mantengono automaticamente una temperatura confortevole nelle nostre case. Gas naturale, diesel o gasolio, elettricità, solare e calore geotermico - Ecco un elenco incompleto di alternative. Sembrerebbe - vivere e rallegrarsi, ma solo il costante aumento dei prezzi di carburante e attrezzature ci costringe a continuare la ricerca di metodi di riscaldamento economici. E allo stesso tempo, una fonte inesauribile di energia - l'idrogeno, giace letteralmente sotto i nostri piedi. E oggi parleremo di come utilizzare l'acqua normale come combustibile assemblando un generatore di idrogeno con le nostre stesse mani.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del generatore di idrogeno

Il generatore di idrogeno di fabbrica è un'unità impressionante

L'uso dell'idrogeno come combustibile per il riscaldamento di una casa di campagna è vantaggioso non solo per l'alto potere calorifico, ma anche perché durante la sua combustione non vengono rilasciate sostanze nocive. Come tutti ricordano dal corso di chimica della scuola, quando due atomi di idrogeno vengono ossidati (formula chimica H₂ - Hidrogenium) con un atomo di ossigeno, si forma una molecola d'acqua. Allo stesso tempo, viene rilasciato tre volte più calore rispetto alla combustione del gas naturale. Possiamo dire che l'idrogeno non è uguale ad altre fonti di energia, poiché le sue riserve sulla Terra sono inesauribili: l'oceano mondiale di 2/3 è costituito dall'elemento chimico H₂e in tutto l'Universo, questo gas, insieme all'elio, è il principale "materiale da costruzione". Ecco solo un problema: ottenere la pura H₂ è necessario dividere l'acqua nelle sue parti costitutive e farlo non è facile. Per molti anni, gli scienziati hanno cercato un modo per estrarre l'idrogeno e si sono basati sull'elettrolisi.

Lo schema dell'elettrolizzatore da laboratorio

Questo metodo di produzione di gas volatile prevede che due piastre metalliche collegate a una sorgente ad alta tensione siano posizionate in acqua a breve distanza l'una dall'altra. Quando viene applicata energia, l'elevato potenziale elettrico rompe letteralmente la molecola d'acqua nei suoi costituenti, rilasciando due atomi di idrogeno (HH) e un atomo di ossigeno (O).Il gas evoluto prese il nome dal fisico J. Brown. La sua formula è HHO e il potere calorifico è 121 MJ / kg. Il gas marrone brucia con una fiamma libera e non forma sostanze nocive. Il vantaggio principale di questa sostanza è che una normale caldaia funzionante a propano o metano è adatta al suo utilizzo. Notiamo solo che l'idrogeno in combinazione con l'ossigeno forma una miscela esplosiva, pertanto saranno necessarie ulteriori precauzioni.

Installazione impianto gas marrone

Il generatore, progettato per produrre gas marrone in grandi quantità, contiene diverse celle, ognuna delle quali contiene molte coppie di piastre di elettrodi. Sono installati in un contenitore sigillato, che è dotato di un tubo di uscita per gas, terminali per il collegamento dell'alimentazione e un collo per il riempimento di acqua. Inoltre, l'installazione è dotata di una valvola di sicurezza e una persiana d'acqua. Grazie a loro, viene eliminata la possibilità di una propagazione a fiamma inversa. L'idrogeno brucia solo all'uscita del bruciatore e non si accende in tutte le direzioni. Un aumento multiplo dell'area utile dell'installazione consente l'estrazione di sostanze combustibili in quantità sufficienti per vari scopi, incluso il riscaldamento dei locali residenziali. Farlo usando un elettrolizzatore tradizionale non sarà redditizio. In poche parole, se l'elettricità spesa per la produzione di idrogeno viene utilizzata direttamente per il riscaldamento di una casa, sarà molto più redditizio del riscaldamento di una caldaia con idrogeno.

Cella a idrogeno Stanley Meyer

La via d'uscita da questa situazione è stata trovata dallo scienziato americano Stanley Meyer. La sua installazione non utilizzava un potenziale elettrico potente, ma correnti di una certa frequenza. L'invenzione del grande fisico consisteva nel fatto che una molecola d'acqua ondeggiava al ritmo del cambiamento degli impulsi elettrici ed entrò in risonanza, che raggiunse una forza sufficiente per la sua scissione in atomi componenti. Per un tale effetto, erano necessarie correnti decine di volte inferiori rispetto a una macchina per elettrolisi convenzionale.

Video: Stanley Meyer Fuel Cell

Per la sua invenzione, che potrebbe liberare l'umanità dalla schiavitù dei magnati del petrolio, Stanley Meyer fu ucciso e il lavoro dei suoi molti anni di ricerca scomparve nel bel mezzo del nulla. Tuttavia, sono state conservate singole note dello scienziato, sulla base delle quali gli inventori di molti paesi del mondo stanno cercando di costruire tali installazioni. E devo dire, senza successo.

Vantaggi del gas marrone come fonte di energia

• L'acqua da cui si ottiene l'HHO è una delle sostanze più comuni sul nostro pianeta.
• Quando questo tipo di combustibile viene bruciato, si forma vapore acqueo, che può essere condensato nuovamente in liquido e riutilizzato come materia prima.
• Nel processo di combustione di gas esplosivo, non si formano altri sottoprodotti oltre all'acqua. Possiamo dire che non esiste un tipo di carburante più ecologico del gas marrone.
• Durante il funzionamento di un sistema di riscaldamento a idrogeno, il vapore acqueo viene rilasciato in una quantità sufficiente a mantenere l'umidità nella stanza a un livello confortevole.

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Area di applicazione

Oggi, l'elettrolizzatore è lo stesso dispositivo familiare del generatore di acetilene o della taglierina al plasma. Inizialmente, i saldatori utilizzavano generatori di idrogeno, poiché trasportare un'installazione del peso di pochi chilogrammi era molto più semplice che spostare enormi bombole di ossigeno e acetilene. Allo stesso tempo, l'elevata intensità energetica delle unità non era critica: tutto era determinato dalla praticità e dalla praticità. Negli ultimi anni, l'uso del gas marrone è andato oltre i soliti concetti di idrogeno come combustibile per le saldatrici a gas.In futuro, le possibilità della tecnologia sono molto ampie, poiché l'uso di HHO ha molti vantaggi.

• Riduzione del consumo di carburante nei veicoli. I generatori di idrogeno automobilistici esistenti consentono l'uso di HHO come additivo per benzina tradizionale, diesel o gas. A causa della combustione più completa della miscela di carburante, è possibile ottenere una riduzione del 20-25% nel consumo di idrocarburi.
• Consumo di carburante nelle centrali termoelettriche utilizzando gas, carbone o olio combustibile.
• Ridurre la tossicità e aumentare l'efficienza delle vecchie caldaie.
• Riduzione multipla del costo del riscaldamento degli edifici residenziali a causa della sostituzione totale o parziale dei combustibili tradizionali con gas marrone.
• L'uso di installazioni portatili per la produzione di HHO per esigenze domestiche - cucinare, ottenere acqua calda, ecc.
• Sviluppo di centrali elettriche fondamentalmente nuove, potenti e rispettose dell'ambiente.

È possibile acquistare un generatore di idrogeno costruito utilizzando la "Tecnologia delle celle a combustibile ad acqua" di S. Meyer (che era il nome del suo trattato) - molte aziende negli Stati Uniti, in Cina, in Bulgaria e in altri paesi li producono. Proponiamo di creare un generatore di idrogeno per conto nostro.

Video: come organizzare correttamente il riscaldamento dell'idrogeno

Cosa è necessario per realizzare una cella a combustibile a casa

Iniziando a produrre una cella a combustibile a idrogeno, è necessario studiare la teoria del processo di formazione di gas esplosivo. Questo darà una comprensione di ciò che sta accadendo nel generatore, aiuterà con l'installazione e il funzionamento dell'apparecchiatura. Inoltre, dovrai fare scorta dei materiali necessari, la maggior parte dei quali sarà facile da trovare nella rete di distribuzione. Per quanto riguarda i disegni e le istruzioni, proveremo a rivelare questi problemi per intero.

Progettare un generatore di idrogeno: diagrammi e disegni

Un'installazione fatta in casa per la produzione di gas marrone è costituita da un reattore con elettrodi installati, un generatore PWM per l'alimentazione, un otturatore d'acqua e cavi e tubi di collegamento. Attualmente, ci sono diversi circuiti di elettrolizzatori che utilizzano piastre o tubi come elettrodi. Inoltre, sul Web è possibile trovare l'installazione della cosiddetta elettrolisi a secco. A differenza del design tradizionale, in un tale apparato, nessuna piastra è installata in un contenitore con acqua, ma il liquido viene alimentato nello spazio tra gli elettrodi piatti. Il rifiuto dello schema tradizionale può ridurre significativamente le dimensioni della cella a combustibile.

Nel lavoro, puoi usare disegni e schemi di elettrolizzatori funzionanti, che possono essere adattati alle tue condizioni.

La scelta dei materiali per la costruzione di un generatore di idrogeno

Per la fabbricazione di una cella a combustibile, praticamente non sono necessari materiali specifici. Le uniche difficoltà che possono sorgere sono gli elettrodi. Quindi, ciò che deve essere preparato prima di iniziare il lavoro.

1. Se il tuo progetto è un generatore di tipo "bagnato", avrai bisogno di un serbatoio d'acqua sigillato, che fungerà anche da serbatoio del reattore. Puoi prendere qualsiasi contenitore adatto, il requisito principale è sufficiente resistenza e tenuta del gas. Naturalmente, quando si utilizzano piastre metalliche come elettrodi, è meglio utilizzare un design rettangolare, ad esempio una custodia accuratamente sigillata da una batteria per auto vecchio stile (nera). Se, tuttavia, vengono utilizzati tubi per produrre HHO, è anche adatto un contenitore capiente da un filtro domestico per la purificazione dell'acqua.L'opzione migliore sarebbe quella di realizzare una cassa del generatore in acciaio inossidabile, ad esempio 304 grado SSL.
   

   Assemblaggio dell'elettrodo per un generatore di idrogeno di tipo bagnato

   Quando si sceglie una cella a combustibile “a secco”, è necessario un foglio di plexiglass o altra plastica trasparente fino a 10 mm di spessore e O-ring in silicone tecnico.

2. Tubi o piastre in acciaio inossidabile. Ovviamente, puoi prendere il solito metallo "nero", tuttavia, durante il funzionamento dell'elettrolizzatore, i semplici ferro-ferro si corrompono rapidamente e gli elettrodi dovranno spesso essere sostituiti. L'uso di metallo ad alto tenore di carbonio legato con cromo consentirà al generatore di funzionare a lungo. Artigiani coinvolti nella produzione di celle a combustibile, da tempo impegnati nella selezione di materiale per gli elettrodi e depositati su acciaio inossidabile di grado 316 L. A proposito, se il design utilizzerà tubi di questa lega, il loro diametro deve essere selezionato in modo che durante l'installazione di una parte nell'altra tra loro c'era uno spazio non superiore a 1 mm. Per i perfezionisti dare le dimensioni esatte:
   - il diametro del tubo esterno è di 25.317 mm;
   - il diametro del tubo interno dipende dallo spessore dell'esterno. In ogni caso, dovrebbe fornire uno spazio tra questi elementi pari a 0,67 mm.
   

   Le prestazioni delle parti del generatore di idrogeno dipendono dalla precisione con cui vengono determinati i suoi parametri

3. Generatore PWM. Un circuito elettrico correttamente assemblato ti permetterà di regolare la frequenza della corrente entro i limiti necessari e questo è direttamente correlato al verificarsi di fenomeni di risonanza. In altre parole, per avviare l'evoluzione dell'idrogeno, sarà necessario selezionare i parametri della tensione di alimentazione, pertanto si presta particolare attenzione all'assemblaggio del generatore PWM. Se hai familiarità con il saldatore e sai distinguere il transistor dal diodo, allora la parte elettrica può essere realizzata in modo indipendente. Altrimenti, è possibile contattare un ingegnere elettronico familiare o ordinare la fabbricazione di un alimentatore switching in un'officina di riparazione di dispositivi elettronici.
   

   L'alimentatore a commutazione, progettato per il collegamento alla cella a combustibile, può essere acquistato online. Le piccole aziende private nel nostro paese e all'estero sono impegnate nella loro fabbricazione.

4. Fili elettrici da collegare. Saranno sufficienti conduttori con una sezione trasversale di 2 metri quadrati. mm
5. Bubbler. Questo bizzarro nome di artigiani chiamava la persiana d'acqua più comune. Puoi usare qualsiasi contenitore sigillato per questo. Idealmente, dovrebbe essere dotato di un coperchio aderente che, quando un gas si accende all'interno, verrà immediatamente strappato via. Inoltre, si consiglia di installare un cut-off tra l'elettrolizzatore e il gorgogliatore, che impedirà il ritorno di HHO nella cella.
   

   Design gorgogliatore

6. Tubi e raccordi. Per collegare il generatore HHO, sono necessari un tubo di plastica trasparente, un raccordo di entrata e di uscita e morsetti.
7. Dadi, bulloni e borchie. Saranno necessari per fissare l'un l'altro le parti della cellula.
8. Catalizzatore di reazione. Affinché il processo di formazione di HHO proceda più intensamente, l'idrossido di potassio KOH viene aggiunto al reattore. Questa sostanza può essere acquistata senza problemi sul Web. Per la prima volta, non saranno sufficienti più di 1 kg di polvere.
9. Silicone per auto o altro sigillante.

Si noti che i tubi lucidati non sono raccomandati. Al contrario, gli esperti raccomandano di levigare le parti per ottenere una finitura opaca. In futuro, ciò aumenterà la produttività dell'installazione.

Strumenti che saranno richiesti nel processo

Prima di procedere con la costruzione della cella a combustibile, preparare i seguenti strumenti:

• seghetto per metallo;
• trapano con una serie di trapani;
• set di chiavi;
• cacciaviti piatti e con intaglio;
• smerigliatrice angolare ("smerigliatrice") con un cerchio impostato per il taglio di metallo;
• multimetro e flussometro;
• righello;
• pennarello.

Inoltre, se ti impegnerai in modo indipendente nella costruzione di un generatore PWM, per installarlo avrai bisogno di un oscilloscopio e un misuratore di frequenza. Nel quadro di questo articolo, non solleveremo questo problema, poiché la produzione e la configurazione di un alimentatore a commutazione sono meglio considerate dagli specialisti nei forum pertinenti.

Presta attenzione all'articolo, che elenca altre fonti di energia che possono essere utilizzate per equipaggiare il riscaldamento domestico:https://aquatech.tomathouse.com/it/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Istruzioni: come creare da soli un generatore di idrogeno

Per la produzione di una cella a combustibile, prendiamo il più avanzato circuito elettrolizzatore "a secco" utilizzando elettrodi sotto forma di piastre in acciaio inossidabile. Le istruzioni seguenti mostrano il processo di creazione di un generatore di idrogeno da "A" a "Z", quindi è meglio seguire la sequenza di azioni.

Lo schema del tipo "secco" a celle a combustibile

1. Fabbricazione dell'alloggiamento della cella a combustibile. Poiché le pareti laterali del telaio sono lastre di pannelli duri o di plexiglass, tagliate alle dimensioni del futuro generatore. Dovrebbe essere chiaro che le dimensioni del dispositivo influiscono direttamente sulle sue prestazioni, tuttavia, il costo per ottenere HHO sarà maggiore. Per la fabbricazione di una cella a combustibile, le dimensioni ottimali del dispositivo vanno da 150x150 mm a 250x250 mm.
2. In ciascuna delle piastre, viene praticato un foro sotto il raccordo di ingresso (uscita) per l'acqua. Inoltre, sarà necessario perforare la parete laterale per l'uscita del gas e quattro fori negli angoli per collegare tra loro gli elementi del reattore.
   

   Fabbricazione di pareti laterali

3. Usando una smerigliatrice angolare, le piastre degli elettrodi vengono tagliate da una lamiera di acciaio inossidabile 316L. Le loro dimensioni dovrebbero essere inferiori alle dimensioni delle pareti laterali di 10 - 20 mm. Inoltre, rendendo ogni dettaglio, è necessario lasciare una piccola area di contatto in uno degli angoli. Ciò sarà necessario per collegare gli elettrodi negativi e positivi in ​​gruppi prima di collegarli alla tensione di alimentazione.
4. Per ottenere una quantità sufficiente di HHO, l'acciaio inossidabile deve essere trattato con carta vetrata fine su entrambi i lati.
5. Due fori sono praticati in ciascuna delle piastre: un trapano con un diametro di 6 - 7 mm - per fornire acqua nello spazio tra gli elettrodi e uno spessore di 8 - 10 mm - per scaricare il gas marrone. I punti di perforazione vengono calcolati tenendo conto delle posizioni di installazione dei rispettivi tubi di ingresso e uscita.
   

   Ecco un insieme di parti che è necessario preparare prima di assemblare la cella a combustibile

6. Inizia il montaggio del generatore. Per questo, i raccordi di approvvigionamento idrico e di estrazione del gas sono installati nelle pareti del pannello rigido. I luoghi dei loro collegamenti sono accuratamente sigillati con sigillanti per automobili o idraulici.
7. Successivamente, i perni vengono installati in una delle parti trasparenti della custodia, dopo di che vengono posati gli elettrodi.
   

   La posa dell'elettrodo inizia con un anello di tenuta

   Nota: il piano degli elettrodi a piastra deve essere piatto, altrimenti gli elementi con cariche diverse si toccheranno, causando un corto circuito!

8. Le piastre in acciaio inossidabile sono separate dalle superfici laterali del reattore mediante o-ring, che possono essere realizzati in silicone, paronite o altro materiale. È importante solo che il suo spessore non superi 1 mm. Le stesse parti vengono utilizzate come distanziali tra le piastre. Durante la posa, assicurarsi che i cuscinetti di contatto degli elettrodi negativo e positivo siano raggruppati su diversi lati del generatore.
   

   Quando si assemblano le piastre, è importante orientare correttamente le aperture di uscita.

9. Dopo aver posato l'ultima piastra, viene installato un anello di tenuta, dopo di che il generatore viene chiuso con una seconda parete in pannelli duri e la struttura stessa viene fissata con rondelle e dadi. Eseguendo questo lavoro, assicurarsi di monitorare l'uniformità del serraggio e l'assenza di distorsioni tra le piastre.
   

   Durante il serraggio finale, il parallelismo delle pareti laterali deve essere controllato. Ciò eviterà distorsioni.

10. Utilizzando tubi in polietilene, il generatore è collegato a un serbatoio di acqua e un gorgogliatore.
11. I cuscinetti di contatto degli elettrodi sono interconnessi in alcun modo, dopo di che i cavi di alimentazione sono collegati ad essi.
    

    Raccogliendo diverse celle a combustibile e accendendole in parallelo, puoi ottenere abbastanza gas marrone

12. La tensione viene fornita alla cella a combustibile dal generatore PWM, dopo di che l'apparato viene sintonizzato e regolato per la massima uscita di gas HHO.

Per ottenere gas marrone in quantità sufficiente per il riscaldamento o la cottura, installare diversi generatori di idrogeno che funzionano in parallelo.

Video: assemblaggio del dispositivo

Video: la costruzione del tipo "a secco"

Punti di utilizzo individuali

Prima di tutto, vorrei notare che il metodo tradizionale di combustione del gas naturale o del propano nel nostro caso non è adatto, poiché la temperatura di combustione di HHO supera i parametri simili degli idrocarburi di oltre tre volte. Come capisci tu stesso, l'acciaio strutturale non resisterà a lungo a questa temperatura. Lo stesso Stanley Meyer ha raccomandato di utilizzare un bruciatore di un design insolito, il cui schema di seguito è riportato.

Schema di un bruciatore a idrogeno progettato da S. Meyer

Il trucco di questo dispositivo è che l'HHO (indicato da 72 nel diagramma) passa nella camera di combustione attraverso la valvola 35. La miscela di idrogeno che brucia sale attraverso il canale 63 e allo stesso tempo esegue il processo di espulsione, trascinando l'aria esterna attraverso i fori regolabili 13 e 70. Sotto il tappo 40, viene trattenuta una certa quantità di prodotti di combustione (vapore acqueo), che entra nella colonna di combustione attraverso il canale 45 e si miscela con il gas che brucia. Ciò consente di ridurre più volte la temperatura di combustione.

Il secondo punto su cui vorrei attirare la vostra attenzione è il liquido che dovrebbe essere versato nell'installazione. È meglio usare acqua preparata che non contenga sali di metalli pesanti. L'opzione ideale è il distillato, che può essere acquistato in qualsiasi negozio di auto o farmacia. Per il corretto funzionamento dell'elettrolizzatore, viene aggiunto all'acqua idrossido di potassio KOH, al ritmo di circa un cucchiaio di polvere per secchio d'acqua.

Durante il funzionamento dell'installazione è importante non surriscaldare il generatore. Quando la temperatura sale a 65 gradi Celsius o più, gli elettrodi dell'apparato saranno contaminati con sottoprodotti della reazione, a causa dei quali la produttività dell'elettrolizzatore diminuirà. Se ciò dovesse ancora accadere, la cella a idrogeno dovrà essere smontata e la placca rimossa usando carta vetrata.

E il terzo, su cui poniamo particolare enfasi, è la sicurezza. Ricorda che una miscela di idrogeno e ossigeno non viene accidentalmente definita esplosiva. HHO è un composto chimico pericoloso che, se maneggiato in modo improprio, può provocare un'esplosione. Rispettare le norme di sicurezza e prestare particolare attenzione quando si sperimenta l'idrogeno. Solo in questo caso il "mattone" di cui è composto il nostro Universo porterà calore e conforto alla tua casa.

Le regole di sicurezza devono essere osservate non solo durante l'installazione di un generatore di idrogeno. Durante l'assemblaggio e il funzionamento del bioreattore, bisogna anche essere estremamente cauti, poiché il biogas è esplosivo. Maggiori informazioni su questo tipo di installazione nel seguente articolo:https://aquatech.tomathouse.com/it/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Speriamo che l'articolo sia diventato una fonte di ispirazione per te e che, rimboccandoti le maniche, inizi a produrre una cella a combustibile a idrogeno. Naturalmente, tutti i nostri calcoli non sono la verità ultima, tuttavia, possono essere utilizzati per creare un modello funzionante di un generatore di idrogeno. Se si desidera passare completamente a questo tipo di riscaldamento, la domanda dovrà essere studiata in modo più dettagliato.Forse la tua installazione diventerà la pietra angolare, grazie alla quale finirà la ridistribuzione dei mercati dell'energia e il calore economico e rispettoso dell'ambiente entrerà in ogni casa.