Generator wodoru dla systemu grzewczego: montujemy istniejącą instalację własnymi rękami

Dawno minęły czasy, kiedy dom wiejski można było ogrzać tylko w jeden sposób - poprzez spalanie drewna lub węgla w piecu. Nowoczesne grzejniki wykorzystują różne rodzaje paliwa i jednocześnie automatycznie utrzymują komfortową temperaturę w naszych domach. Gaz ziemny, olej napędowy lub olej opałowy, energia elektryczna, energia słoneczna i ciepło geotermalne - Oto niepełna lista alternatyw. Wydawałoby się - żyj i raduj się, ale tylko ciągły wzrost cen paliw i wyposażenia zmusza nas do kontynuowania poszukiwania tanich metod ogrzewania. Jednocześnie niewyczerpane źródło energii - wodór, dosłownie leży pod naszymi stopami. A dzisiaj porozmawiamy o tym, jak używać zwykłej wody jako paliwa, montując generator wodoru własnymi rękami.

Urządzenie i zasada działania generatora wodoru

Fabryczny generator wodoru jest imponującą jednostką

Wykorzystanie wodoru jako paliwa do ogrzewania wiejskiego domu jest korzystne nie tylko ze względu na wysoką wartość opałową, ale również dlatego, że podczas jego spalania nie uwalniają się żadne szkodliwe substancje. Jak wszyscy pamiętają ze szkolnego kursu chemii, kiedy dwa atomy wodoru są utlenione (wzór chemiczny H₂ - Hidrogenium) z jednym atomem tlenu powstaje cząsteczka wody. Jednocześnie uwalniane jest trzykrotnie więcej ciepła niż podczas spalania gazu ziemnego. Można powiedzieć, że wodór nie jest równy innym źródłom energii, ponieważ jego rezerwy na Ziemi są niewyczerpane - ocean świata składa się z 2/3 pierwiastka chemicznego H₂iw całym Wszechświecie gaz ten, wraz z helem, jest głównym „materiałem budowlanym”. Oto tylko jeden problem - uzyskanie czystego H.₂ konieczne jest podzielenie wody na części składowe, a zrobienie tego nie jest łatwe. Przez wiele lat naukowcy szukali sposobu na wydobycie wodoru i zdecydowali się na elektrolizę.

Schemat elektrolizera laboratoryjnego

Ta metoda wytwarzania lotnego gazu polega na umieszczeniu dwóch metalowych płyt połączonych ze źródłem wysokiego napięcia w wodzie w niewielkiej odległości od siebie. Po przyłożeniu mocy wysoki potencjał elektryczny dosłownie rozbija cząsteczkę wody na jej składniki, uwalniając dwa atomy wodoru (HH) i jeden atom tlenu (O).Ewoluowany gaz został nazwany na cześć fizyka J. Browna. Jego formuła to HHO, a wartość opałowa wynosi 121 MJ / kg. Brązowy gaz pali się otwartym ogniem i nie tworzy żadnych szkodliwych substancji. Główną zaletą tej substancji jest to, że do jej stosowania nadaje się zwykły kocioł pracujący na propanie lub metanie. Zauważamy tylko, że wodór w połączeniu z tlenem tworzy mieszaninę wybuchową, dlatego konieczne będą dodatkowe środki ostrożności.

Konfiguracja instalacji gazu brunatnego

Generator, zaprojektowany do wytwarzania gazu brunatnego w dużych ilościach, zawiera kilka ogniw, z których każde zawiera wiele par płytek elektrod. Są one zainstalowane w szczelnym pojemniku, który jest wyposażony w rurkę wylotową gazu, zaciski do podłączenia zasilania i szyjkę do napełniania wody. Ponadto instalacja jest wyposażona w zawór bezpieczeństwa i żaluzję wodną. Dzięki nim eliminowana jest możliwość odwrotnego rozprzestrzeniania się płomienia. Wodór pali się tylko na wylocie palnika i nie zapala się we wszystkich kierunkach. Wielokrotny wzrost użytecznej powierzchni instalacji pozwala na wydobywanie substancji palnych w ilościach wystarczających do różnych celów, w tym do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych. Po prostu zrób to za pomocą tradycyjnego elektrolizera będzie nieopłacalne. Krótko mówiąc, jeśli energia elektryczna wydana na produkcję wodoru jest bezpośrednio wykorzystywana do ogrzewania domu, będzie znacznie bardziej opłacalna niż ogrzewanie kotła wodorem.

Ogniwo wodorowe Stanley Meyer

Wyjściem z tej sytuacji został amerykański naukowiec Stanley Meyer. Jego instalacja nie wykorzystywała potężnego potencjału elektrycznego, ale prądy o określonej częstotliwości. Wynalazek wielkiego fizyka polegał na tym, że cząsteczka wody kołysała się w rytmie zmieniających się impulsów elektrycznych i wchodziła w rezonans, który osiągał siłę wystarczającą do podzielenia jej na atomy składowe. Do takiego uderzenia wymagane były dziesiątki razy niższe prądy niż podczas pracy znanej maszyny do elektrolizy.

Wideo: Ogniwo paliwowe Stanley Meyer

Za swój wynalazek, który mógł uwolnić ludzkość od niewoli magnatów naftowych, Stanley Meyer został zabity, a praca jego wieloletnich badań zniknęła w szczerym polu. Niemniej jednak zachowano indywidualne zapisy naukowca, na podstawie których wynalazcy wielu krajów świata próbują zbudować takie instalacje. I muszę powiedzieć, nie bezskutecznie.

Zalety gazu brązowego jako źródła energii

• Woda, z której pozyskiwany jest HHO, jest jedną z najczęstszych substancji na naszej planecie.
• Podczas spalania tego rodzaju paliwa powstaje para wodna, którą można ponownie skroplić w płyn i wykorzystać ponownie jako surowiec.
• W procesie spalania gazu wybuchowego nie powstają żadne produkty uboczne poza wodą. Można powiedzieć, że nie ma bardziej przyjaznego dla środowiska rodzaju paliwa niż gaz brązowy.
• Podczas pracy wodorowego systemu grzewczego para wodna uwalnia się w ilości wystarczającej do utrzymania wilgotności w pomieszczeniu na komfortowym poziomie.

Możesz być także zainteresowany materiałem na temat budowy generatora gazu:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Obszar zastosowań

Dzisiaj elektrolizer jest tym samym znanym urządzeniem, co generator acetylenu lub przecinarka plazmowa. Początkowo spawacze używali generatorów wodoru, ponieważ przenoszenie instalacji ważącej zaledwie kilka kilogramów było znacznie łatwiejsze niż przenoszenie ogromnych butli z tlenem i acetylenem. Jednocześnie wysoka energochłonność urządzeń nie była krytyczna - wszystko zależało od wygody i praktyczności. W ostatnich latach wykorzystanie gazu brązowego wykroczyło poza zwykłe koncepcje wodoru jako paliwa do spawarek gazowych.W przyszłości możliwości tej technologii są bardzo szerokie, ponieważ zastosowanie HHO ma wiele zalet.

• Zmniejszone zużycie paliwa w pojazdach. Istniejące samochodowe generatory wodoru umożliwiają stosowanie HHO jako dodatku do tradycyjnej benzyny, oleju napędowego lub gazu. Dzięki pełniejszemu spalaniu mieszanki paliwowej można osiągnąć zmniejszenie zużycia węglowodorów o 20–25%.
• Oszczędność paliwa w elektrowniach cieplnych na gaz, węgiel lub olej opałowy.
• Zmniejszenie toksyczności i zwiększenie wydajności starych kotłowni.
• Wielokrotna redukcja kosztów ogrzewania budynków mieszkalnych dzięki całkowitemu lub częściowemu zastąpieniu tradycyjnych paliw gazem brunatnym.
• Zastosowanie przenośnych instalacji do produkcji HHO na potrzeby domowe - gotowanie, uzyskiwanie ciepłej wody itp.
• Rozwój zasadniczo nowych, wydajnych i przyjaznych dla środowiska elektrowni.

Generator wodoru zbudowany przy użyciu „Technologii ogniw paliwowych” S. Meyera (który był nazwą jego traktatu) można kupić - wiele firm w Stanach Zjednoczonych, Chinach, Bułgarii i innych krajach produkuje je. Proponujemy samodzielny generator wodoru.

Wideo: Jak prawidłowo zorganizować ogrzewanie wodorem

Co jest potrzebne do wykonania ogniwa paliwowego w domu

Rozpoczynając produkcję wodorowego ogniwa paliwowego, należy przestudiować teorię procesu powstawania gazu wybuchowego. To pozwoli zrozumieć, co dzieje się w generatorze, pomoże w konfiguracji i obsłudze sprzętu. Ponadto będziesz musiał zaopatrzyć się w niezbędne materiały, z których większość będzie łatwo znaleźć w sieci dystrybucyjnej. Jeśli chodzi o rysunki i instrukcje, postaramy się w pełni ujawnić te problemy.

Projektowanie generatora wodoru: schematy i rysunki

Domowa instalacja do produkcji gazu brunatnego składa się z reaktora z zainstalowanymi elektrodami, generatora PWM do ich zasilania, żaluzji wodnej oraz przewodów łączących i węży. Obecnie istnieje kilka obwodów elektrolizerów wykorzystujących płytki lub rurki jako elektrody. Ponadto w sieci można znaleźć instalację tzw. Suchej elektrolizy. W przeciwieństwie do tradycyjnego projektu, w takim urządzeniu w pojemniku z wodą nie są instalowane żadne płyty, ale ciecz jest podawana do szczeliny między płaskimi elektrodami. Rezygnacja z tradycyjnego schematu może znacznie zmniejszyć rozmiar ogniwa paliwowego.

W pracy można korzystać z rysunków i schematów działających elektrolizerów, które można dostosować do własnych warunków.

Wybór materiałów do budowy generatora wodoru

Do produkcji ogniwa paliwowego praktycznie nie są wymagane żadne specjalne materiały. Jedyne trudności, jakie mogą się pojawić, to elektrody. Co należy przygotować przed rozpoczęciem pracy.

1. Jeśli twój projekt jest „mokrym” generatorem, będziesz potrzebował zamkniętego zbiornika na wodę, który będzie również służył jako zbiornik reaktora. Możesz wziąć dowolny odpowiedni pojemnik, głównym wymaganiem jest wystarczająca wytrzymałość i szczelność. Oczywiście, gdy używasz metalowych płyt jako elektrod, lepiej jest użyć prostokąta, na przykład starannie uszczelnionej skrzynki ze starego akumulatora samochodowego (czarny). Jeśli do produkcji HHO stosowane są probówki, odpowiedni jest również pojemny pojemnik z domowego filtra do oczyszczania wody.Najlepszym rozwiązaniem byłoby wykonanie obudowy generatora ze stali nierdzewnej, na przykład gatunku 304 SSL.
   

   Zespół elektrod do mokrego generatora wodoru

   Wybierając „suche” ogniwo paliwowe, potrzebujesz arkusza pleksiglasu lub innego przezroczystego plastiku o grubości do 10 mm i O-ringów wykonanych z technicznego silikonu.

2. Rury lub płytki wykonane ze stali nierdzewnej. Oczywiście można wziąć zwykły „czarny” metal, jednak podczas działania elektrolizera proste żelazo węglowe szybko ulega korozji i elektrody często trzeba będzie wymieniać. Zastosowanie wysokowęglowego metalu stopowego z chromem pozwoli na długą pracę generatora. Rzemieślnicy zajmujący się produkcją ogniw paliwowych, przez długi czas zajmowali się wyborem materiału na elektrody i osiedlili się na stali nierdzewnej gatunku 316 L. Nawiasem mówiąc, jeśli rury z tego stopu są używane w projekcie, ich średnica musi być dobrana tak, aby podczas instalacji jednej części w drugim między nimi była przerwa nie większa niż 1 mm. Dla perfekcjonistów podaj dokładne wymiary:
   - średnica zewnętrznej rurki wynosi 25,317 mm;
   - średnica wewnętrznej rurki zależy od grubości zewnętrznej. W każdym razie powinien on zapewnić odstęp między tymi elementami równy 0,67 mm.
   

   Wydajność części generatora wodoru zależy od dokładności określenia jego parametrów

3. Generator PWM. Prawidłowo zmontowany obwód elektryczny pozwoli Ci wyregulować częstotliwość prądu w niezbędnych granicach, a to jest bezpośrednio związane z występowaniem zjawisk rezonansowych. Innymi słowy, aby rozpocząć ewolucję wodoru, konieczne będzie wybranie parametrów napięcia zasilania, dlatego szczególną uwagę zwraca się na montaż generatora PWM. Jeśli znasz lutownicę i potrafisz odróżnić tranzystor od diody, część elektryczną można wykonać niezależnie. W przeciwnym razie możesz skontaktować się ze znanym inżynierem elektronikiem lub zamówić produkcję zasilacza impulsowego w warsztacie naprawczym urządzenia elektronicznego.
   

   Zasilacz impulsowy przeznaczony do podłączenia do ogniwa paliwowego można kupić w sieci. Małe prywatne firmy w naszym kraju i za granicą są zaangażowane w ich produkcję.

4. Przewody elektryczne do podłączenia. Wystarczą przewodniki o przekroju 2 metrów kwadratowych. mm
5. Bubbler. To dziwne imię rzemieślników nazywane najczęstszą migawką wodną. Możesz do tego użyć dowolnego zamkniętego pojemnika. Idealnie byłoby, gdyby był wyposażony w szczelnie przylegającą pokrywkę, która gdy gaz zapali się w środku, zostanie natychmiast zerwana. Ponadto zaleca się zainstalowanie odcięcia między elektrolizerem a bełkotką, co zapobiegnie powrotowi HHO do ogniwa.
   

   Projekt Bubbler

6. Węże i złączki. Aby podłączyć generator HHO, potrzebujesz przezroczystej plastikowej rurki, złączki wlotowej i wylotowej oraz zacisków.
7. Nakrętki, śruby i kołki. Będą potrzebne do przymocowania do siebie części komórki.
8. Katalizator reakcji. Aby proces tworzenia HHO przebiegał intensywniej, do reaktora dodaje się wodorotlenek potasu KOH. Tę substancję można kupić bez problemów w Internecie. Po raz pierwszy wystarcza nie więcej niż 1 kg proszku.
9. Silikon samochodowy lub inny uszczelniacz.

Uwaga: polerowane rurki nie są zalecane. Przeciwnie, eksperci zalecają szlifowanie części, aby uzyskać matowe wykończenie. W przyszłości zwiększy to wydajność instalacji.

Narzędzia, które będą wymagane w procesie

Przed przystąpieniem do budowy ogniwa paliwowego przygotuj następujące narzędzia:

• piła do metalu;
• wiercić za pomocą zestawu wierteł;
• zestaw kluczy;
• wkrętaki płaskie i płaskie;
• szlifierka kątowa („szlifierka”) z ustalonym kołem do cięcia metalu;
• multimetr i przepływomierz;
• linijka;
• znacznik.

Ponadto, jeśli niezależnie zaangażujesz się w budowę generatora PWM, to aby go skonfigurować, potrzebujesz oscyloskopu i miernika częstotliwości. W ramach tego artykułu nie poruszymy tego problemu, ponieważ specjaliści z odpowiednich forów najlepiej rozważają produkcję i konfigurację zasilacza impulsowego.

Zwróć uwagę na artykuł, w którym wymieniono inne źródła energii, które można wykorzystać do wyposażenia ogrzewania domu:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Instrukcja: jak samemu zbudować generator wodoru

Do produkcji ogniwa paliwowego wykorzystujemy najbardziej zaawansowany „suchy” obwód elektrolizera za pomocą elektrod w postaci płyt ze stali nierdzewnej. Poniższe instrukcje pokazują proces tworzenia generatora wodoru od „A” do „Z”, dlatego lepiej jest przestrzegać sekwencji działań.

Schemat ogniwa paliwowego typu „suchego”

1. Wykonanie obudowy ogniwa paliwowego. Ponieważ ściany boczne ramy są płytami z płyty pilśniowej lub pleksi, przycięte do wielkości przyszłego generatora. Musisz zrozumieć, że rozmiar urządzenia wpływa bezpośrednio na jego wydajność, jednak koszt uzyskania HHO będzie wyższy. Optymalne wymiary urządzenia do produkcji ogniwa paliwowego wynoszą od 150 x 150 mm do 250 x 250 mm.
2. W każdej z płyt wierci się otwór pod złączką wlotową (wylotową) na wodę. Ponadto konieczne będzie wiercenie w bocznej ścianie dla wyjścia gazu i cztery otwory w rogach, aby połączyć ze sobą elementy reaktora.
   

   Produkcja ścian bocznych

3. Za pomocą szlifierki kątowej płytki elektrod wycina się z blachy ze stali nierdzewnej 316L. Ich wymiary powinny być mniejsze niż wymiary ścian bocznych o 10-20 mm. Ponadto, wykonując każdy szczegół, konieczne jest pozostawienie małej podkładki kontaktowej w jednym z rogów. Będzie to potrzebne do połączenia elektrod ujemnych i dodatnich w grupy przed podłączeniem ich do napięcia zasilania.
4. Aby uzyskać wystarczającą ilość HHO, stal nierdzewna musi być obrobiona drobnym papierem ściernym po obu stronach.
5. W każdej z płyt wiercone są dwa otwory: wiertło o średnicy 6-7 mm - do dostarczania wody do przestrzeni między elektrodami i grubości 8 - 10 mm - do odpowietrzania brązowego gazu. Punkty wiercenia są obliczane z uwzględnieniem miejsc instalacji odpowiednich rur wlotowych i wylotowych.
   

   Oto zestaw części, które musisz przygotować przed montażem ogniwa paliwowego

6. Rozpocznij montaż generatora. W tym celu w ścianach płyty pilśniowej instaluje się armatury do zaopatrzenia w wodę i wydobywania gazu. Miejsca ich połączeń są starannie uszczelniane uszczelniaczem samochodowym lub hydraulicznym.
7. Następnie kołki są instalowane w jednej z przezroczystych części obudowy, po czym układane są elektrody.
   

   Układanie elektrod rozpoczyna się od pierścienia uszczelniającego

   Uwaga: płaszczyzna elektrod płytkowych musi być płaska, w przeciwnym razie elementy o różnych ładunkach będą się stykać, powodując zwarcie!

8. Płytki ze stali nierdzewnej są oddzielane od powierzchni bocznych reaktora za pomocą o-ringów, które mogą być wykonane z silikonu, paronitu lub innego materiału. Ważne jest tylko, aby jego grubość nie przekraczała 1 mm. Te same części są używane jako przekładki między płytami. Podczas procesu układania zapewnia się, że pola kontaktowe elektrod ujemnych i dodatnich są zgrupowane po różnych stronach generatora.
   

   Podczas montażu płyt ważne jest prawidłowe ustawienie otworów wylotowych.

9. Po ułożeniu ostatniej płyty instalowany jest pierścień uszczelniający, po czym generator jest zamykany drugą ścianą z płyty pilśniowej, a sama konstrukcja jest mocowana za pomocą podkładek i nakrętek. Wykonując tę ​​pracę, należy monitorować równomierność dokręcania i brak zniekształceń między płytami.
   

   Podczas końcowego dokręcania należy kontrolować równoległość ścian bocznych. Pozwoli to uniknąć zakłóceń.

10. Za pomocą węży polietylenowych generator jest podłączony do zbiornika wody i barbotażu.
11. Styki elektrod są połączone ze sobą w jakikolwiek sposób, po czym podłączane są do nich przewody zasilające.
    

    Gromadząc kilka ogniw paliwowych i włączając je równolegle, możesz uzyskać wystarczającą ilość brązowego gazu

12. Napięcie doprowadzane jest do ogniwa paliwowego z generatora PWM, po czym urządzenie jest nastrojone i dostosowywane do maksymalnej mocy wyjściowej gazu HHO.

Aby uzyskać gaz brązowy w ilości wystarczającej do ogrzewania lub gotowania, zainstaluj kilka generatorów wodoru pracujących równolegle.

Wideo: montaż urządzenia

Wideo: konstrukcja typu „suchego”

Indywidualne momenty użytkowania

Przede wszystkim chciałbym zauważyć, że tradycyjna metoda spalania gazu ziemnego lub propanu w naszym przypadku nie jest odpowiednia, ponieważ temperatura spalania HHO przekracza trzykrotnie podobne parametry węglowodorów. Jak sam rozumiesz, stal konstrukcyjna długo nie wytrzyma tej temperatury. Sam Stanley Meyer zalecił użycie palnika o nietypowym projekcie, którego schemat podajemy poniżej.

Schemat konstrukcji palnika wodorowego S. Meyer

Sztuczka tego urządzenia polega na tym, że HHO (oznaczony na schemacie 72) przechodzi do komory spalania przez zawór 35. Płonąca mieszanina wodoru unosi się przez kanał 63 i jednocześnie wykonuje proces wyrzucania, przeciągając powietrze z zewnątrz przez regulowane otwory 13 i 70. Pod pokrywką 40 zatrzymywana jest pewna ilość produktów spalania (para wodna), która wchodzi do kolumny spalania kanałem 45 i miesza się ze spalanym gazem. Pozwala to kilkakrotnie obniżyć temperaturę spalania.

Drugą kwestią, na którą chciałbym zwrócić uwagę, jest płyn, który należy wlać do instalacji. Najlepiej jest używać przygotowanej wody, która nie zawiera soli metali ciężkich. Idealną opcją jest destylat, który można kupić w każdym sklepie samochodowym lub aptece. W celu pomyślnego działania elektrolizera wodorotlenek potasu KOH dodaje się do wody w ilości około jednej łyżki proszku na wiadro wody.

Podczas pracy instalacji ważne jest, aby nie przegrzewać generatora. Gdy temperatura wzrośnie do 65 stopni Celsjusza lub więcej, elektrody aparatu zostaną zanieczyszczone produktami ubocznymi reakcji, w wyniku czego wydajność elektrolizera spadnie. Jeśli tak się stanie, ogniwo wodorowe będzie musiało zostać zdemontowane, a płytka nazębna usunięta za pomocą papieru ściernego.

A trzecim, na który kładziemy szczególny nacisk, jest bezpieczeństwo. Pamiętaj, że mieszanina wodoru i tlenu nie jest przypadkowo nazywana materiałem wybuchowym. HHO jest niebezpiecznym związkiem chemicznym, którego niewłaściwe postępowanie może spowodować wybuch. Przestrzegaj zasad bezpieczeństwa i zachowaj szczególną ostrożność podczas eksperymentów z wodorem. Tylko w tym przypadku „cegła”, z której składa się nasz Wszechświat, zapewni ciepło i komfort w twoim domu.

Zasady bezpieczeństwa muszą być przestrzegane nie tylko podczas instalacji generatora wodoru. Podczas montażu i eksploatacji bioreaktora należy również zachować szczególną ostrożność, ponieważ biogaz jest wybuchowy. Przeczytaj więcej na temat tego typu instalacji w następującym artykule:https://aquatech.tomathouse.com/pl/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Mamy nadzieję, że artykuł stał się dla ciebie źródłem inspiracji, a ty, podwinąc rękawy, zaczynasz produkować ogniwo paliwowe wodorowe. Oczywiście wszystkie nasze obliczenia nie są ostateczną prawdą, jednak można je wykorzystać do stworzenia działającego modelu generatora wodoru. Jeśli chcesz całkowicie przejść na ten rodzaj ogrzewania, to pytanie będzie musiało zostać zbadane bardziej szczegółowo.Być może Twoja instalacja stanie się kamieniem węgielnym, dzięki czemu zakończy się redystrybucja rynków energii, a tanie i przyjazne dla środowiska ciepło wejdzie do każdego domu.