Gerador de hidrogênio para o sistema de aquecimento: montamos a instalação existente com nossas próprias mãos

Longe vão os dias em que uma casa de campo só podia ser aquecida de uma maneira - queimando madeira ou carvão no fogão. Os aquecedores modernos usam diferentes tipos de combustível e, ao mesmo tempo, mantêm automaticamente uma temperatura confortável em nossas casas. Gás natural, diesel ou óleo combustível, eletricidade, energia solar e calor geotérmico - Aqui está uma lista parcial de alternativas. Parece - viva e se regozije, mas apenas o aumento constante dos preços de combustível e equipamentos nos obriga a continuar a busca por métodos de aquecimento baratos. E, ao mesmo tempo, uma fonte inesgotável de energia - hidrogênio, literalmente está sob nossos pés. E hoje falaremos sobre como usar a água comum como combustível, montando um gerador de hidrogênio com nossas próprias mãos.

O dispositivo e o princípio de operação do gerador de hidrogênio

O gerador de hidrogênio da fábrica é uma unidade impressionante

Usar o hidrogênio como combustível para aquecer uma casa de campo é benéfico não apenas por causa do alto valor calorífico, mas também porque nenhuma substância perigosa é liberada durante a combustão. Como todos se lembram do curso de química da escola, na oxidação de dois átomos de hidrogênio (fórmula química H₂ - Hidrogênio)) com um átomo de oxigênio, uma molécula de água é formada. Ao mesmo tempo, três vezes mais calor é liberado do que durante a combustão de gás natural. Podemos dizer que o hidrogênio não é igual a outras fontes de energia, uma vez que suas reservas na Terra são inesgotáveis ​​- o oceano do mundo em 2/3 consiste no elemento químico H₂, e em todo o universo, esse gás, juntamente com o hélio, é o principal "material de construção". Aqui está apenas um problema - obter H puro₂ é necessário dividir a água em suas partes constituintes, e fazer isso não é fácil. Por muitos anos, os cientistas têm procurado uma maneira de extrair hidrogênio e se estabeleceram na eletrólise.

O esquema do eletrolisador de laboratório

Este método de produção de gás volátil é que duas placas de metal conectadas a uma fonte de alta tensão são colocadas na água a uma curta distância uma da outra. Quando a energia é aplicada, o alto potencial elétrico literalmente quebra a molécula de água em seus constituintes, liberando dois átomos de hidrogênio (HH) e um átomo de oxigênio (O).O gás evoluído recebeu o nome do físico J. Brown. Sua fórmula é HHO e o valor calorífico é de 121 MJ / kg. O gás marrom queima com uma chama aberta e não forma nenhuma substância prejudicial. A principal vantagem desta substância é que uma caldeira regular que opera com propano ou metano é adequada para seu uso. Observamos apenas que o hidrogênio em combinação com o oxigênio forma uma mistura explosiva; portanto, serão necessárias precauções adicionais.

Instalação da planta de gás marrom

O gerador, projetado para produzir gás marrom em grandes quantidades, contém várias células, cada uma das quais contém muitos pares de placas de eletrodo. Eles são instalados em um contêiner selado, equipado com um tubo de saída de gás, terminais para conectar a energia e um pescoço para encher a água. Além disso, a instalação está equipada com uma válvula de segurança e um obturador de água. Graças a eles, a possibilidade de propagação reversa da chama é eliminada. O hidrogênio queima apenas na saída do queimador e não acende em todas as direções. Um aumento múltiplo na área útil da instalação permite a extração de substâncias combustíveis em quantidades suficientes para diversos fins, incluindo aquecimento de instalações residenciais. Basta fazer isso usando um eletrolisador tradicional não será rentável. Simplificando, se a eletricidade gasta na produção de hidrogênio for usada diretamente para aquecer uma casa, será muito mais lucrativa do que aquecer uma caldeira com hidrogênio.

Célula de hidrogênio Stanley Meyer

A saída desta situação foi encontrada pelo cientista americano Stanley Meyer. Sua instalação não utilizava um potente potencial elétrico, mas correntes de uma certa frequência. A invenção do grande físico consistia no fato de que uma molécula de água oscilava ao ritmo de mudanças de impulsos elétricos e entrava em ressonância, que atingia uma força suficiente para dividi-la em átomos constituintes. Para esse efeito, eram necessárias correntes dezenas de vezes menores do que com uma máquina de eletrólise convencional.

Vídeo: Célula de combustível de Stanley Meyer

Por sua invenção, que poderia libertar a humanidade da escravidão dos magnatas do petróleo, Stanley Meyer foi morto, e o trabalho de seus muitos anos de pesquisa desapareceu no meio do nada. No entanto, notas individuais do cientista foram preservadas, com base nas quais os inventores de muitos países do mundo estão tentando construir essas instalações. E devo dizer, sem sucesso.

Vantagens do gás marrom como fonte de energia

• A água da qual o HHO é obtido é uma das substâncias mais comuns em nosso planeta.
• Quando esse tipo de combustível é queimado, forma-se vapor de água, que pode ser condensado novamente em líquido e reutilizado como matéria-prima.
• No processo de queima de gás explosivo, nenhum subproduto é formado além da água. Podemos dizer que não existe um tipo de combustível mais ecológico do que o gás Brown.
• Durante a operação de um sistema de aquecimento a hidrogênio, o vapor de água é liberado em uma quantidade suficiente para manter a umidade da sala em um nível confortável.

Você também pode estar interessado em material sobre como construir um gerador de gás:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Area de aplicação

Hoje, o eletrolisador é o mesmo dispositivo familiar que o gerador de acetileno ou o cortador de plasma. Inicialmente, os geradores de hidrogênio eram usados ​​pelos soldadores, pois transportar uma instalação com apenas alguns quilos era muito mais fácil do que mover enormes cilindros de oxigênio e acetileno. Ao mesmo tempo, a alta intensidade de energia das unidades não era crítica - tudo era determinado por conveniência e praticidade. Nos últimos anos, o uso do gás Brown foi além dos conceitos usuais de hidrogênio como combustível para máquinas de solda a gás.No futuro, as possibilidades da tecnologia são muito amplas, pois o uso do HHO tem muitas vantagens.

• Consumo de combustível reduzido em veículos. Os geradores de hidrogênio automotivos existentes permitem o uso de HHO como um aditivo à gasolina, diesel ou gás tradicional. Devido à combustão mais completa da mistura de combustível, é possível obter uma redução de 20 a 25% no consumo de hidrocarbonetos.
• Economia de combustível em usinas termelétricas a gás, carvão ou óleo combustível.
• Reduzindo a toxicidade e aumentando a eficiência de caldeiras antigas.
• Múltipla redução no custo de aquecimento de edifícios residenciais devido à substituição total ou parcial de combustíveis tradicionais por gás Brown.
• O uso de instalações portáteis para produzir HHO para necessidades domésticas - cozinhar, obter água morna, etc.
• Desenvolvimento de centrais elétricas fundamentalmente novas, poderosas e ecológicas.

Um gerador de hidrogênio construído usando a "Water Cell Cell Technology" de S. Meyer (que era o nome de seu tratado) pode ser comprado - muitas empresas nos EUA, China, Bulgária e outros países as fabricam. Propomos fazer um gerador de hidrogênio por conta própria.

Vídeo: Como organizar adequadamente o aquecimento a hidrogênio

O que é necessário para criar uma célula de combustível em casa

Começando a fabricar uma célula a combustível de hidrogênio, é necessário estudar a teoria do processo de formação de gás explosivo. Isso dará uma compreensão do que está acontecendo no gerador, ajudará na configuração e operação do equipamento. Além disso, você terá que estocar os materiais necessários, a maioria dos quais será fácil de encontrar na rede de distribuição. Quanto aos desenhos e instruções, tentaremos divulgar esses problemas na íntegra.

Projetando um gerador de hidrogênio: diagramas e desenhos

Uma instalação caseira para a produção de gás marrom consiste em um reator com eletrodos instalados, um gerador PWM para a fonte de alimentação, um obturador de água e fios e mangueiras de conexão. Atualmente, existem vários circuitos de eletrolisadores usando placas ou tubos como eletrodos. Além disso, na Web, você encontra a instalação da chamada eletrólise a seco. Diferentemente do design tradicional, em tais aparelhos, nenhuma placa é instalada em um recipiente com água, mas o líquido é introduzido no espaço entre os eletrodos planos. A rejeição do esquema tradicional pode reduzir significativamente o tamanho da célula a combustível.

No trabalho, você pode usar desenhos e esquemas de eletrolisadores de trabalho, que podem ser adaptados às suas próprias condições.

A escolha de materiais para a construção de um gerador de hidrogênio

Para a fabricação de uma célula de combustível, praticamente nenhum material específico é necessário. As únicas dificuldades que podem surgir são os eletrodos. Então, o que precisa ser preparado antes de começar o trabalho.

1. Se o seu projeto for um gerador do tipo "úmido", será necessário um tanque de água selado, que também servirá como vaso do reator. Você pode levar qualquer recipiente adequado, o principal requisito é força e estanqueidade suficientes. Obviamente, ao usar placas de metal como eletrodos, é melhor usar um design retangular, por exemplo, um estojo cuidadosamente selado de uma bateria de carro antiga (preta). Se forem utilizados tubos para produzir HHO, também é adequado um recipiente espaçoso de um filtro doméstico para purificação de água.A melhor opção seria fabricar uma caixa de gerador de aço inoxidável, por exemplo, grau 304 SSL.
   

   Conjunto de eletrodos para um gerador de hidrogênio do tipo úmido

   Ao escolher uma célula de combustível "seca", você precisa de uma folha de plexiglás ou outro plástico transparente com até 10 mm de espessura e anéis em O de silicone técnico.

2. Tubos ou placas de aço inoxidável. É claro que você pode usar o metal "preto" usual, no entanto, durante a operação do eletrolisador, o simples ferro-carbono corroa rapidamente e os eletrodos geralmente precisam ser trocados. O uso de metal de alto carbono ligado ao cromo permitirá que o gerador trabalhe por um longo tempo. Artesãos envolvidos na fabricação de células de combustível, durante muito tempo envolvidos na seleção de material para os eletrodos e assentados em aço inoxidável grau 316 L. A propósito, se tubos desta liga forem utilizados no projeto, seu diâmetro deverá ser selecionado para que, ao instalar uma peça no outro entre eles havia um espaço não superior a 1 mm. Para os perfeccionistas, forneça as dimensões exatas:
   - o diâmetro do tubo externo é de 25,317 mm;
   - o diâmetro do tubo interno depende da espessura do exterior. De qualquer forma, deve haver um espaço entre esses elementos igual a 0,67 mm.
   

   Com que precisão os parâmetros das partes do gerador de hidrogênio são selecionados, seu desempenho depende

3. Gerador de PWM. Um circuito elétrico devidamente montado permitirá ajustar a frequência da corrente dentro dos limites necessários, e isso está diretamente relacionado à ocorrência de fenômenos de ressonância. Em outras palavras, para iniciar a evolução do hidrogênio, será necessário selecionar os parâmetros da tensão de alimentação, portanto, atenção especial será dada à montagem do gerador PWM. Se você estiver familiarizado com o ferro de solda e puder distinguir o transistor do diodo, a parte elétrica poderá ser fabricada de forma independente. Caso contrário, você pode entrar em contato com um engenheiro eletrônico familiar ou solicitar a fabricação de uma fonte de alimentação comutada em uma oficina de reparo de dispositivos eletrônicos.
   

   A fonte de alimentação comutada, projetada para conectar-se à célula de combustível, pode ser comprada on-line. Pequenas empresas privadas em nosso país e no exterior estão envolvidas em sua fabricação.

4. Fios elétricos para conectar. Bastante serão condutores com uma seção transversal de 2 metros quadrados. milímetros
5. Bubbler. Este nome bizarro que os artesãos chamavam de obturador de água mais comum. Você pode usar qualquer recipiente selado para isso. Idealmente, ele deve ser equipado com uma tampa bem apertada, que, quando um gás se inflama por dentro, é instantaneamente arrancada. Além disso, é recomendável que um ponto de corte seja instalado entre o eletrolisador e o borbulhador, o que impedirá o retorno de HHO na célula.
   

   Projeto Bubbler

6. Mangueiras e acessórios. Para conectar o gerador HHO, você precisa de um tubo de plástico transparente, encaixes e braçadeiras de entrada e saída.
7. Porcas, parafusos e pernos. Eles serão necessários para prender as partes da célula umas às outras.
8. Catalisador de reação. Para que o processo de formação de HHO prossiga mais intensamente, o hidróxido de potássio KOH é adicionado ao reator. Esta substância pode ser comprada sem problemas na Web. Pela primeira vez, não serão suficientes mais de 1 kg de pó.
9. Silicone de carro ou outro selante.

Observe que tubos polidos não são recomendados. Pelo contrário, os especialistas recomendam lixar as peças para obter um acabamento fosco. No futuro, isso aumentará a produtividade da instalação.

Ferramentas que serão necessárias no processo

Antes de prosseguir com a construção da célula de combustível, prepare as seguintes ferramentas:

• Serra para metal;
• broca com um conjunto de brocas;
• conjunto de chaves;
• chaves de fenda planas e ranhuradas;
• rebarbadora ("rebarbadora") com um círculo fixo para cortar metal;
• multímetro e medidor de vazão;
• régua;
• marcador.

Além disso, se você estiver envolvido de maneira independente na construção de um gerador PWM, para configurá-lo, será necessário um osciloscópio e um medidor de frequência. Na estrutura deste artigo, não abordaremos esse problema, pois a fabricação e a configuração de uma fonte de alimentação comutada são melhor consideradas por especialistas em fóruns especializados.

Preste atenção ao artigo, que lista outras fontes de energia que podem ser usadas para equipar o aquecimento doméstico:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Instrução: como fazer você mesmo um gerador de hidrogênio

Para a fabricação de uma célula de combustível, adotamos o mais avançado circuito de eletrolisador "seco" usando eletrodos na forma de placas de aço inoxidável. As instruções abaixo demonstram o processo de criação de um gerador de hidrogênio de "A" a "Z"; portanto, é melhor seguir a sequência de ações.

O esquema do tipo "seco" da célula de combustível

1. Fabricação da carcaça da célula de combustível. Como as paredes laterais do quadro são placas de cartão duro ou plexiglass, cortadas no tamanho do futuro gerador. Você deve entender que o tamanho do dispositivo afeta diretamente seu desempenho; no entanto, o custo da obtenção de HHO será maior. Para a fabricação de uma célula de combustível, as dimensões ideais do dispositivo são de 150x150 mm a 250x250 mm.
2. Em cada uma das placas, um orifício é perfurado sob a conexão de entrada (saída) de água. Além disso, você precisará perfurar a parede lateral para a saída de gás e quatro orifícios nos cantos para conectar os elementos do reator entre si.
   

   Paredes laterais de fabricação

3. Usando uma rebarbadora, as placas de eletrodo são cortadas em chapa de aço inoxidável 316L. Suas dimensões devem ser menores que as dimensões das paredes laterais em 10 a 20 mm. Além disso, fazendo todos os detalhes, é necessário deixar uma pequena área de contato em um dos cantos. Isso será necessário para conectar os eletrodos negativos e positivos em grupos antes de conectá-los à tensão de alimentação.
4. Para obter uma quantidade suficiente de HHO, o aço inoxidável deve ser tratado com uma lixa fina de ambos os lados.
5. Dois furos são perfurados em cada uma das placas: uma broca com um diâmetro de 6 a 7 mm - para fornecer água ao espaço entre os eletrodos e uma espessura de 8 a 10 mm - para ventilar o gás Brown. Os pontos de perfuração são calculados levando em consideração os locais de instalação dos respectivos tubos de entrada e saída.
   

   Aqui está um conjunto de peças que você precisa preparar antes de montar a célula de combustível

6. Comece a montagem do gerador. Para isso, são instalados acessórios para suprimento de água e extração de gás nas paredes do cartão. Os locais de suas conexões são cuidadosamente selados com selante automotivo ou hidráulico.
7. Depois disso, os pinos são instalados em uma das partes transparentes da caixa, após o que os eletrodos são colocados.
   

   A colocação dos eletrodos começa com um anel de vedação

   Atenção: o plano dos eletrodos da placa deve ser regular, caso contrário os elementos com cargas diferentes tocarão, causando um curto-circuito!

8. As placas de aço inoxidável são separadas das superfícies laterais do reator usando o-rings, que podem ser feitos de silicone, paronita ou outro material. É importante apenas que sua espessura não exceda 1 mm. As mesmas peças são usadas como espaçadores entre as placas. Durante a instalação, verifique se as almofadas de contato dos eletrodos negativo e positivo estão agrupadas em lados diferentes do gerador.
   

   Ao montar as placas, é importante orientar adequadamente as aberturas de saída.

9. Após a colocação da última placa, é instalado um anel de vedação, após o qual o gerador é fechado com uma segunda parede de cartão duro e a própria estrutura é fixada com arruelas e porcas. Ao executar este trabalho, certifique-se de monitorar a uniformidade do aperto e a ausência de distorções entre as placas.
   

   No aperto final, o paralelismo das paredes laterais deve ser controlado. Isso evitará distorções.

10. Usando mangueiras de polietileno, o gerador é conectado a um tanque de água e um borbulhador.
11. As almofadas de contato dos eletrodos são interconectadas de qualquer maneira, após o que os fios de energia são conectados a eles.
    

    Ao coletar várias células de combustível e ativá-las em paralelo, você pode obter gás Brown suficiente

12. A tensão é fornecida à célula de combustível do gerador PWM, após o qual o aparelho é sintonizado e ajustado para a saída máxima de gás HHO.

Para obter gás marrom em uma quantidade suficiente para aquecer ou cozinhar, instale vários geradores de hidrogênio operando em paralelo.

Vídeo: Montando o dispositivo

Vídeo: A construção do tipo "seco"

Pontos de uso individuais

Antes de mais, gostaria de observar que o método tradicional de queima de gás natural ou propano no nosso caso não é adequado, uma vez que a temperatura de combustão do HHO excede os parâmetros semelhantes dos hidrocarbonetos em mais de três vezes. Como você mesmo entende, o aço estrutural não suporta essa temperatura por muito tempo. O próprio Stanley Meyer recomendou o uso de um queimador de design incomum, cujo esquema apresentamos abaixo.

Esquema de um queimador de hidrogênio projetado por S. Meyer

O truque deste dispositivo é que o HHO (indicado por 72 no diagrama) passa para a câmara de combustão através da válvula 35. A mistura de hidrogênio em chamas sobe pelo canal 63 e, ao mesmo tempo, realiza o processo de ejeção, arrastando o ar externo pelos orifícios ajustáveis ​​13 e 70. Sob a tampa 40, é retida uma certa quantidade de produtos de combustão (vapor de água), que entra na coluna de combustão através do canal 45 e se mistura com o gás em combustão. Isso permite reduzir a temperatura de combustão várias vezes.

O segundo ponto que gostaria de chamar sua atenção é o líquido que deve ser derramado na instalação. É melhor usar água preparada que não contenha sais de metais pesados. A opção ideal é o destilado, que pode ser comprado em qualquer loja de carros ou farmácia. Para a operação bem-sucedida do eletrolisador, o hidróxido de potássio KOH é adicionado à água, a uma taxa de cerca de uma colher de sopa de pó por balde de água.

Durante a operação da instalação, é importante não superaquecer o gerador. Quando a temperatura subir para 65 graus Celsius ou mais, os eletrodos do aparelho serão contaminados com subprodutos da reação, como resultado da qual a produtividade do eletrolisador diminuirá. Se isso ainda aconteceu, a célula de hidrogênio terá que ser desmontada e a placa removida usando uma lixa.

E o terceiro, sobre o qual colocamos ênfase particular, é a segurança. Lembre-se de que uma mistura de hidrogênio e oxigênio não é acidentalmente chamada de explosiva. HHO é um composto químico perigoso que, se manuseado incorretamente, pode causar uma explosão. Observe as regras de segurança e tenha cuidado especial ao experimentar hidrogênio. Somente neste caso, o "tijolo" do qual nosso Universo é composto trará calor e conforto à sua casa.

As regras de segurança devem ser observadas não apenas ao instalar um gerador de hidrogênio. Ao montar e operar o biorreator, é preciso também ter muito cuidado, pois o biogás é explosivo. Leia mais sobre esse tipo de instalação no seguinte artigo:https://aquatech.tomathouse.com/pt/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Esperamos que o artigo tenha se tornado uma fonte de inspiração para você e que, arregaçando as mangas, comece a fabricar uma célula a combustível de hidrogênio. Obviamente, todos os nossos cálculos não são a verdade última; no entanto, eles podem ser usados ​​para criar um modelo de trabalho de um gerador de hidrogênio. Se você quiser mudar completamente para esse tipo de aquecimento, a questão terá que ser estudada com mais detalhes.Talvez sua instalação se torne a pedra angular, graças à qual a redistribuição dos mercados de energia terminará e calor barato e ecológico entrará em todas as casas.