Waterstofgenerator voor het verwarmingssysteem: we monteren de bestaande installatie met onze eigen handen

Lang geleden zijn de dagen dat een landhuis maar op één manier verwarmd kon worden - door hout of kolen in de kachel te stoken. Moderne kachels gebruiken verschillende soorten brandstof en houden tegelijkertijd automatisch een comfortabele temperatuur in huis. Aardgas, diesel of stookolie, elektriciteit, zonne-energie en geothermische warmte - Hier is een onvolledige lijst met alternatieven. Het lijkt erop - leef en verheug je, maar alleen de constante stijging van de prijzen voor brandstof en apparatuur dwingt ons om te blijven zoeken naar goedkope verwarmingsmethoden. En tegelijkertijd ligt een onuitputtelijke energiebron - waterstof - letterlijk onder onze voeten. En vandaag bespreken we hoe we gewoon water als brandstof kunnen gebruiken door met onze eigen handen een waterstofgenerator samen te stellen.

Het apparaat en het werkingsprincipe van de waterstofgenerator

De fabriekswaterstofgenerator is een indrukwekkende eenheid

Het gebruik van waterstof als brandstof voor het verwarmen van een landhuis is niet alleen gunstig vanwege de hoge calorische waarde, maar ook omdat er bij de verbranding geen schadelijke stoffen vrijkomen. Zoals iedereen zich herinnert van de cursus scheikunde op school, wanneer twee waterstofatomen worden geoxideerd (chemische formule H₂ - Hidrogenium) met één zuurstofatoom wordt een watermolecuul gevormd. Tegelijkertijd komt er driemaal meer warmte vrij dan bij verbranding van aardgas. We kunnen zeggen dat waterstof niet gelijk is aan andere energiebronnen, omdat de reserves op aarde onuitputtelijk zijn - de wereldoceaan met 2/3 bestaat uit het chemische element H₂, en in het hele universum is dit gas, samen met helium, het belangrijkste "bouwmateriaal". Hier is slechts één probleem: pure H krijgen₂ het is noodzakelijk om het water in zijn samenstellende delen te splitsen, en dit is niet eenvoudig. Jarenlang zochten wetenschappers naar een manier om waterstof te extraheren en kozen voor elektrolyse.

Het schema van de laboratorium-elektrolysator

Deze methode voor het produceren van vluchtig gas is dat twee metalen platen die op een hoogspanningsbron zijn aangesloten, op korte afstand van elkaar in water worden geplaatst. Wanneer stroom wordt aangelegd, breekt het hoge elektrische potentieel het watermolecuul letterlijk in zijn bestanddelen, waardoor twee waterstofatomen (HH) en één zuurstofatoom (O) vrijkomen.Het ontwikkelde gas is vernoemd naar natuurkundige J. Brown. De formule is HHO en de calorische waarde is 121 MJ / kg. Bruin gas brandt met open vuur en vormt geen schadelijke stoffen. Het grote voordeel van deze stof is dat een gewone ketel die werkt op propaan of methaan geschikt is voor gebruik. We merken alleen op dat waterstof in combinatie met zuurstof een explosief mengsel vormt, daarom zijn aanvullende voorzorgsmaatregelen nodig.

Installatie van een bruine gasinstallatie

De generator, die is ontworpen om in grote hoeveelheden bruin gas te produceren, bevat verschillende cellen, die elk vele paren elektrodeplaten bevatten. Ze zijn geïnstalleerd in een afgesloten container, die is uitgerust met een uitlaatpijp voor gas, terminals voor het aansluiten van stroom en een hals voor het vullen van water. Daarnaast is de installatie voorzien van een veiligheidsklep en een waterklep. Dankzij hen wordt de mogelijkheid van een omgekeerde vlamverspreiding geëlimineerd. Waterstof verbrandt alleen aan de uitlaat van de brander en ontbrandt niet in alle richtingen. Een meervoudige vergroting van het bruikbare oppervlak van de installatie maakt de winning van brandbare stoffen mogelijk in voldoende hoeveelheden voor verschillende doeleinden, waaronder verwarming van woongebouwen. Doe het gewoon met behulp van een traditionele elektrolysator. Simpel gezegd, als de elektriciteit die wordt besteed aan de productie van waterstof rechtstreeks wordt gebruikt voor het verwarmen van een huis, is het veel winstgevender dan het verwarmen van een ketel met waterstof.

Stanley Meyer waterstofcel

De uitweg uit deze situatie werd gevonden door de Amerikaanse wetenschapper Stanley Meyer. De installatie gebruikte geen krachtig elektrisch potentieel, maar stromen met een bepaalde frequentie. De uitvinding van de grote natuurkundige bestond erin dat een watermolecuul in de tijd zwaaide met veranderende elektrische impulsen en resonantie bereikte, die een kracht bereikte die voldoende was om het op te splitsen in samenstellende atomen. Voor een dergelijk effect waren tientallen keren lagere stromen nodig dan bij een conventionele elektrolyse-machine.

Video: Stanley Meyer brandstofcel

Voor zijn uitvinding, die de mensheid kon bevrijden van de gebondenheid aan oliemagnaten, werd Stanley Meyer vermoord en het werk van zijn jarenlange onderzoek verdween voor niemand waar. Desalniettemin zijn individuele gegevens van de wetenschapper bewaard gebleven, op basis waarvan de uitvinders van veel landen van de wereld dergelijke installaties proberen te bouwen. En ik moet zeggen, niet zonder succes.

Voordelen van bruin gas als energiebron

• Het water waaruit HHO wordt gewonnen, is een van de meest voorkomende stoffen op onze planeet.
• Bij het verbranden van dit type brandstof vormt zich waterdamp, die weer tot vloeistof kan worden gecondenseerd en hergebruikt als grondstof.
• Bij het verbranden van explosief gas worden geen andere bijproducten gevormd dan water. We kunnen zeggen dat er geen milieuvriendelijker brandstof is dan bruingas.
• Tijdens het gebruik van een waterstofverwarmingssysteem komt er voldoende waterdamp vrij om de vochtigheid in de kamer op een comfortabel niveau te houden.

Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in materiaal over hoe u zelf een gasgenerator kunt bouwen:https://aquatech.tomathouse.com/nl/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Toepassingsgebied

Tegenwoordig is de elektrolyzer hetzelfde vertrouwde apparaat als de acetyleengenerator of plasmasnijder. Aanvankelijk werden waterstofgeneratoren gebruikt door lassers, omdat het vervoeren van een installatie van slechts een paar kilogram veel gemakkelijker was dan het verplaatsen van enorme zuurstof- en acetyleencilinders. Tegelijkertijd was de hoge energie-intensiteit van de units niet kritisch - alles werd bepaald door gemak en bruikbaarheid. De afgelopen jaren is het gebruik van bruin gas verder gegaan dan de gebruikelijke concepten van waterstof als brandstof voor gaslasmachines.In de toekomst zijn de mogelijkheden van de technologie zeer breed, aangezien het gebruik van HHO veel voordelen heeft.

• Lager brandstofverbruik in voertuigen. Bestaande waterstofgeneratoren voor auto's maken het gebruik van HHO als additief voor traditionele benzine, diesel of gas mogelijk. Door een vollediger verbranding van het brandstofmengsel kan een vermindering van 20-25% in het koolwaterstofverbruik worden bereikt.
• Brandstofbesparing bij thermische centrales met gas, kolen of stookolie.
• Reductie van toxiciteit en verhoging van de efficiëntie van oude ketelhuizen.
• Meervoudige verlaging van de kosten voor het verwarmen van woongebouwen door de volledige of gedeeltelijke vervanging van traditionele brandstoffen door bruin gas.
• Het gebruik van draagbare installaties voor het produceren van HHO voor huishoudelijke doeleinden - koken, warm water verkrijgen, enz.
• Ontwikkeling van fundamenteel nieuwe, krachtige en milieuvriendelijke energiecentrales.

Een waterstofgenerator gebouwd met behulp van S. Meyer's 'Water Fuel Cell Technology' (zo heet zijn verhandeling) kan worden gekocht - veel bedrijven in de Verenigde Staten, China, Bulgarije en andere landen vervaardigen ze. We stellen voor om zelf een waterstofgenerator te maken.

Video: hoe u waterstofverwarming op de juiste manier regelt

Wat is er nodig om thuis een brandstofcel te maken

Beginnend met het vervaardigen van een waterstofbrandstofcel, is het noodzakelijk om de theorie van het proces van vorming van explosief gas te bestuderen. Dit geeft inzicht in wat er in de generator gebeurt, helpt bij het instellen en bedienen van apparatuur. Bovendien zult u de benodigde materialen moeten inslaan, waarvan de meeste gemakkelijk te vinden zijn in het distributienetwerk. Wat betreft de tekeningen en instructies, we zullen proberen deze problemen volledig openbaar te maken.

Ontwerpen van een waterstofgenerator: diagrammen en tekeningen

Een zelfgemaakte installatie voor het produceren van bruingas bestaat uit een reactor met geïnstalleerde elektroden, een PWM-generator voor hun stroomvoorziening, een watersluiter en aansluitdraden en slangen. Momenteel zijn er verschillende circuits van elektrolyzers die platen of buizen als elektroden gebruiken. Daarnaast vindt u op het web de installatie van de zogenaamde droge elektrolyse. In tegenstelling tot het traditionele ontwerp, worden in een dergelijk apparaat geen platen in een container met water geïnstalleerd, maar wordt vloeistof in de opening tussen de platte elektroden gevoerd. De afwijzing van het traditionele schema kan de omvang van de brandstofcel aanzienlijk verminderen.

Tijdens het werk kunt u tekeningen en schema's van werkende elektrolyzers gebruiken, die kunnen worden aangepast aan uw eigen omstandigheden.

De materiaalkeuze voor de constructie van een waterstofgenerator

Voor de fabricage van een brandstofcel zijn vrijwel geen specifieke materialen nodig. De enige problemen die zich kunnen voordoen, zijn de elektroden. Dus, wat moet worden voorbereid voordat u aan het werk gaat.

1. Als uw ontwerp een generator van het "natte" type is, heeft u een afgesloten watertank nodig, die tevens dienst zal doen als reactorvat. U kunt elke geschikte container meenemen, de belangrijkste vereiste is voldoende sterkte en gasdichtheid. Bij het gebruik van metalen platen als elektroden is het natuurlijk beter om een ​​rechthoekig ontwerp te gebruiken, bijvoorbeeld een zorgvuldig afgesloten behuizing van een oude auto-accu (zwart). Als echter buizen worden gebruikt om HHO te produceren, dan is een ruime container uit een huishoudfilter voor waterzuivering ook geschikt.De beste optie zou zijn om een ​​roestvrijstalen generatorbehuizing te maken, bijvoorbeeld 304 SSL-kwaliteit.
   

   Elektrode-eenheid voor een natte waterstofgenerator

   Bij het kiezen van een “droge” brandstofcel heb je een plaat plexiglas of ander doorzichtig plastic nodig tot 10 mm dik en O-ringen gemaakt van technisch siliconen.

2. Buizen of platen van roestvrij staal. Natuurlijk kunt u het gebruikelijke "zwarte" metaal nemen, maar tijdens de werking van de elektrolysator corrodeert eenvoudig koolstofijzer snel en zullen de elektroden vaak moeten worden vervangen. Door het gebruik van hoog koolstofmetaal gelegeerd met chroom zal de generator lang kunnen werken. Ambachtslieden die zich bezighouden met de fabricage van brandstofcellen, die zich lange tijd bezighielden met de selectie van materiaal voor de elektroden en zich vestigden op roestvrij staal 316 L. Trouwens, als het ontwerp buizen van deze legering zal gebruiken, moet hun diameter zo worden gekozen dat bij het installeren van één onderdeel in de andere tussen hen was er een opening van niet meer dan 1 mm. Geef voor perfectionisten de exacte afmetingen:
   - de diameter van de buitenste buis is 25.317 mm;
   - de diameter van de binnenband hangt af van de dikte van de buitenband. Het moet in ieder geval een ruimte tussen deze elementen hebben die gelijk is aan 0,67 mm.
   

   De prestaties van de onderdelen van een waterstofgenerator zijn afhankelijk van hoe nauwkeurig de parameters worden bepaald.

3. PWM-generator. Met een goed gemonteerd elektrisch circuit kunt u de frequentie van de stroom aanpassen binnen de vereiste limieten, en dit houdt rechtstreeks verband met het optreden van resonantiefenomenen. Met andere woorden, om de evolutie van waterstof te starten, zal het nodig zijn om de parameters van de voedingsspanning te selecteren, daarom wordt speciale aandacht besteed aan de montage van de PWM-generator. Als u bekend bent met de soldeerbout en de transistor van de diode kunt onderscheiden, kan het elektrische deel onafhankelijk worden gemaakt. Anders kunt u contact opnemen met een bekende elektronica-ingenieur of de fabricage van een schakelende voeding bestellen in een reparatiewerkplaats voor elektronische apparaten.
   

   Schakelende voeding, ontworpen om op de brandstofcel aan te sluiten, kan op het net worden gekocht. Kleine particuliere bedrijven in binnen- en buitenland houden zich bezig met de fabricage ervan.

4. Elektrische draden om aan te sluiten. Er zullen genoeg geleiders zijn met een doorsnede van 2 vierkante meter. mm
5. Bubbler. Deze bizarre naam werd door vakmensen de meest voorkomende watersluiter genoemd. U kunt hiervoor elke afgesloten container gebruiken. Idealiter zou het moeten worden uitgerust met een strak sluitend deksel dat, wanneer een gas van binnen ontsteekt, onmiddellijk wordt afgescheurd. Bovendien wordt aanbevolen om een ​​afsnijding te installeren tussen de elektrolysator en de bubbler, waardoor de terugkeer van HHO in de cel wordt voorkomen.
   

   Bubbler ontwerp

6. Slangen en fittingen. Om de HHO generator aan te sluiten heeft u een doorzichtige kunststof buis, inlaat en uitlaat fitting en klemmen nodig.
7. Moeren, bouten en tapeinden. Ze zijn nodig om de delen van de cel aan elkaar te bevestigen.
8. Reactie katalysator. Om het HHO-vormingsproces intensiever te laten verlopen, wordt kaliumhydroxide KOH aan de reactor toegevoegd. Deze stof kan zonder problemen op het web worden gekocht. Voor het eerst is niet meer dan 1 kg poeder voldoende.
9. Autosilicone of andere kit.

Merk op dat gepolijste buizen niet worden aanbevolen. Integendeel, experts raden aan om de onderdelen te schuren om een ​​matte afwerking te krijgen. Dit zal in de toekomst de productiviteit van de installatie verhogen.

Tools die nodig zijn in het proces

Voordat u doorgaat met de constructie van de brandstofcel, bereidt u de volgende gereedschappen voor:

• ijzerzaag voor metaal;
• boren met een set boren;
• set sleutels;
• platte en platte schroevendraaiers;
• haakse slijper ("slijpmachine") met een vaste cirkel voor het snijden van metaal;
• multimeter en debietmeter;
• heerser;
• markeerstift.

Als u bovendien zelfstandig bezig zult zijn met de constructie van een PWM-generator, heeft u voor het opzetten een oscilloscoop en een frequentiemeter nodig. In het kader van dit artikel zullen we deze kwestie niet aan de orde stellen, aangezien de fabricage en configuratie van een schakelende voeding het best wordt overwogen door specialisten in relevante fora.

Besteed aandacht aan het artikel, waarin andere energiebronnen worden vermeld die kunnen worden gebruikt om huisverwarming uit te rusten:https://aquatech.tomathouse.com/nl/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Instructie: zelf een waterstofgenerator maken

Voor de fabricage van een brandstofcel nemen we het meest geavanceerde “droge” elektrolysercircuit met elektroden in de vorm van roestvrijstalen platen. De onderstaande instructies demonstreren het proces van het maken van een waterstofgenerator van "A" tot "Z", dus het is beter om de volgorde van acties te volgen.

Het schema van het brandstofceltype "droog"

1. Fabricage van de brandstofcelbehuizing. Omdat de zijwanden van het frame platen zijn van hardboard of plexiglas, op maat gesneden voor de toekomstige generator. Het moet duidelijk zijn dat de grootte van het apparaat de prestaties rechtstreeks beïnvloedt, maar de kosten voor het verkrijgen van HHO zullen hoger zijn. Voor de fabricage van een brandstofcel zijn de optimale afmetingen van het apparaat van 150x150 mm tot 250x250 mm.
2. In elk van de platen wordt een gat geboord onder de inlaat (uitlaat) fitting voor water. Daarnaast moet je in de zijwand boren voor gasafvoer en vier gaten in de hoeken om de reactorelementen met elkaar te verbinden.
   

   Fabricage zijwanden

3. Met behulp van een haakse slijper worden elektrodeplaten gesneden uit 316L roestvrijstalen plaat. Hun afmetingen moeten 10 - 20 mm kleiner zijn dan de afmetingen van de zijwanden. Bovendien is het voor elk detail noodzakelijk om een ​​klein contactgebied in een van de hoeken achter te laten. Dit is nodig om de negatieve en positieve elektroden in groepen te verbinden voordat ze op de voedingsspanning worden aangesloten.
4. Om een ​​voldoende hoeveelheid HHO te krijgen, moet roestvrij staal aan beide zijden worden behandeld met fijn schuurpapier.
5. In elk van de platen zijn twee gaten geboord: een boor met een diameter van 6 - 7 mm - voor het toevoeren van water in de ruimte tussen de elektroden en een dikte van 8 - 10 mm - voor het afvoeren van bruin gas. Boorpunten worden berekend rekening houdend met de installatielocaties van de respectievelijke inlaat- en uitlaatleidingen.
   

   Hier is een set onderdelen die u moet voorbereiden voordat u de brandstofcel monteert

6. Begin met de montage van de generator. Hiervoor zijn in de hardboardwanden fittingen voor watervoorziening en gaswinning aangebracht. De plaatsen van hun verbindingen zijn zorgvuldig afgedicht met auto- of sanitairafdichtmiddel.
7. Daarna worden noppen in een van de transparante behuizingsonderdelen geïnstalleerd, waarna elektroden worden gelegd.
   

   Het leggen van elektroden begint met een afdichtring

   Let op: het vlak van de plaatelektroden moet vlak zijn, anders raken de elementen met tegengestelde ladingen elkaar aan, waardoor kortsluiting ontstaat!

8. Roestvrijstalen platen worden van de zijvlakken van de reactor gescheiden door middel van o-ringen, die gemaakt kunnen zijn van siliconen, paroniet of ander materiaal. Het is alleen belangrijk dat de dikte niet groter is dan 1 mm. Dezelfde onderdelen worden gebruikt als afstandhouders tussen de platen. Zorg er tijdens het leggen voor dat de contactvlakken van de negatieve en positieve elektroden aan verschillende zijden van de generator zijn gegroepeerd.
   

   Bij het monteren van de platen is het belangrijk om de uitlaatopeningen goed te oriënteren.

9. Na het leggen van de laatste plaat wordt een afdichtring geplaatst, waarna de generator wordt afgesloten met een tweede hardboardwand, en de constructie zelf wordt bevestigd met ringen en moeren. Zorg ervoor dat u bij het uitvoeren van dit werk de uniformiteit van het aandraaien en de afwezigheid van vervormingen tussen de platen bewaakt.
   

   Bij het definitief aandraaien moet de parallelliteit van de zijwanden worden gecontroleerd. Dit voorkomt vervormingen.

10. Met behulp van polyethyleen slangen wordt de generator aangesloten op een watertank en een bubbler.
11. De contactvlakken van de elektroden zijn op elke manier met elkaar verbonden, waarna de voedingsdraden erop worden aangesloten.
    

    Door meerdere brandstofcellen te verzamelen en ze parallel aan te zetten, kun je genoeg bruingas krijgen

12. De PWM-generator levert spanning aan de brandstofcel, waarna het apparaat wordt afgesteld en aangepast voor de maximale gasproductie HHO.

Installeer meerdere waterstofgeneratoren die parallel werken om bruin gas te verkrijgen in een hoeveelheid die voldoende is om te verwarmen of te koken.

Video: het apparaat in elkaar zetten

Video: de constructie van het "droge" type

Individuele gebruiksmomenten

Allereerst zou ik willen opmerken dat de traditionele methode voor het verbranden van aardgas of propaan in ons geval niet geschikt is, omdat de verbrandingstemperatuur van HHO de vergelijkbare parameters van koolwaterstoffen meer dan driemaal overschrijdt. Zoals u zelf begrijpt, is constructiestaal niet lang bestand tegen deze temperatuur. Stanley Meyer heeft zelf aanbevolen om een ​​brander met een ongebruikelijk ontwerp te gebruiken, waarvan we het schema hieronder geven.

Schema van een waterstofbrander ontworpen door S. Meyer

De truc van dit apparaat is dat de HHO (aangegeven met 72 in het diagram) via klep 35 in de verbrandingskamer komt. Het brandende waterstofmengsel stijgt door kanaal 63 en voert tegelijkertijd het uitstootproces uit, waarbij buitenlucht door de verstelbare gaten 13 en 70 wordt gesleept. Onder dop 40 wordt een bepaalde hoeveelheid verbrandingsproducten (waterdamp) vastgehouden, die via kanaal 45 de verbrandingskolom binnenkomt en zich vermengt met het brandende gas. Hierdoor kunt u de verbrandingstemperatuur meerdere keren verlagen.

Het tweede punt waar ik uw aandacht op wil vestigen is de vloeistof die in de installatie moet worden gegoten. U kunt het beste water gebruiken dat geen zouten van zware metalen bevat. De ideale optie is het distillaat, dat in elke autowinkel of apotheek te koop is. Voor een succesvolle werking van de elektrolysator wordt kaliumhydroxide KOH aan het water toegevoegd met een snelheid van ongeveer een eetlepel poeder per emmer water.

Tijdens de werking van de installatie is het belangrijk om de generator niet te oververhitten. Wanneer de temperatuur stijgt tot 65 graden Celsius of meer, zullen de elektroden van het apparaat vervuild raken met bijproducten van de reactie, waardoor de productiviteit van de elektrolysator afneemt. Als dit nog steeds gebeurt, moet de waterstofcel worden gedemonteerd en moet de plaque met schuurpapier worden verwijderd.

En de derde, waar we bijzondere nadruk op leggen, is veiligheid. Onthoud dat een mengsel van waterstof en zuurstof niet per ongeluk explosief wordt genoemd. HHO is een gevaarlijke chemische verbinding die bij een onjuiste behandeling een explosie kan veroorzaken. Neem de veiligheidsregels in acht en wees vooral voorzichtig bij het experimenteren met waterstof. Alleen in dit geval zal de "baksteen" waaruit ons universum bestaat warmte en comfort brengen in uw huis.

Veiligheidsregels moeten niet alleen in acht worden genomen bij het installeren van een waterstofgenerator. Bij het monteren en bedienen van de bioreactor moet men ook uiterst voorzichtig zijn, omdat biogas explosief is. Lees meer over dit type installatie in het volgende artikel:https://aquatech.tomathouse.com/nl/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

We hopen dat het artikel voor u een inspiratiebron is geworden en u, terwijl u de handen uit de mouwen steekt, een waterstofbrandstofcel gaat maken. Al onze berekeningen zijn natuurlijk niet de ultieme waarheid, maar ze kunnen worden gebruikt om een ​​werkend model van een waterstofgenerator te maken. Wil je volledig overstappen op dit type verwarming, dan zal de vraag nader moeten worden bestudeerd.Misschien wordt uw installatie wel de hoeksteen waardoor de herverdeling van de energiemarkten stopt en er goedkope en milieuvriendelijke warmte in elk huis komt.