Vodíkový generátor pre vykurovací systém: Existujúcu inštaláciu montujeme vlastnými rukami

Už dávno sú dni, keď sa vidiecky dom mohol vykurovať iba jedným spôsobom - spaľovaním dreva alebo uhlia v peci. Moderné ohrievače používajú rôzne druhy paliva a súčasne si automaticky udržiavajú pohodlnú teplotu v našich domácnostiach. Zemný plyn, motorová nafta alebo vykurovací olej, elektrina, solárna energia a geotermálne teplo - Tu je neúplný zoznam alternatív. Vyzeralo by to - žiť a radovať sa, ale iba neustále zvyšovanie cien pohonných hmôt a zariadení nás núti pokračovať v hľadaní lacných metód vykurovania. A zároveň, pod našimi nohami, doslova leží nevyčerpateľný zdroj energie - vodík. A dnes budeme hovoriť o tom, ako používať obyčajnú vodu ako palivo, a to zostavením generátora vodíka vlastnými rukami.

Zariadenie a princíp činnosti generátora vodíka

Továreňový generátor vodíka je pôsobivá jednotka

Použitie vodíka ako paliva na vykurovanie vidieckeho domu je prospešné nielen z dôvodu vysokej výhrevnosti, ale aj preto, že sa pri jeho spaľovaní neuvoľňujú žiadne škodlivé látky. Ako si každý pamätá z kurzu školskej chémie, keď sú oxidované dva atómy vodíka (chemický vzorec H₂ - Hidrogenium) s jedným atómom kyslíka sa vytvorí molekula vody. Zároveň sa uvoľňuje trikrát viac tepla ako pri spaľovaní zemného plynu. Dá sa povedať, že vodík sa nerovná iným zdrojom energie, pretože jeho zásoby na Zemi sú nevyčerpateľné - svetový oceán 2/3 pozostáva z chemického prvku H₂a v celom vesmíre je tento plyn spolu s héliom hlavným „stavebným materiálom“. Tu je len jeden problém - získať čisto H₂ vodu je potrebné rozdeliť na jej základné časti a nie je to ľahké. Vedci už mnoho rokov hľadajú spôsob, ako extrahovať vodík a usadiť sa na elektrolýze.

Schéma laboratórneho elektrolyzéra

Tento spôsob výroby prchavého plynu spočíva v tom, že dve kovové platne spojené so zdrojom vysokého napätia sa umiestnia do vody v krátkej vzdialenosti od seba. Ak je použitá energia, vysoký elektrický potenciál doslova rozdeľuje molekulu vody na jej zložky, pričom uvoľňuje dva atómy vodíka (HH) a jeden atóm kyslíka (O).Vyvinutý plyn bol pomenovaný po fyzikovi J. Brownovi. Jeho vzorec je HHO a výhrevná hodnota je 121 MJ / kg. Hnedý plyn horí otvoreným plameňom a netvorí žiadne škodlivé látky. Hlavnou výhodou tejto látky je to, že na jej použitie je vhodný bežný kotol pracujúci s propánom alebo metánom. Upozorňujeme iba na to, že vodík v kombinácii s kyslíkom tvorí výbušnú zmes, preto budú potrebné ďalšie opatrenia.

Nastavenie zariadenia na výrobu hnedého plynu

Generátor určený na výrobu hnedého plynu vo veľkých množstvách obsahuje niekoľko buniek, z ktorých každá obsahuje veľa párov elektródových platní. Sú inštalované v utesnenej nádobe, ktorá je vybavená výstupným potrubím pre plyn, terminálmi na pripojenie energie a hrdlom na plnenie vody. Inštalácia je navyše vybavená poistným ventilom a uzáverom vody. Vďaka nim je eliminovaná možnosť spätného šírenia plameňa. Vodík horí iba na výstupe z horáka a nezapaľuje sa vo všetkých smeroch. Viacnásobné zväčšenie úžitkovej oblasti zariadenia umožňuje extrakciu horľavých látok v množstvách dostatočných na rôzne účely, vrátane vykurovania obytných priestorov. Len to pomocou tradičného elektrolyzéra bude nerentabilné. Jednoducho povedané, ak sa elektrina použitá na výrobu vodíka priamo použije na vykurovanie domu, bude oveľa výhodnejšia ako vykurovanie kotla vodíkom.

Vodíková bunka Stanley Meyer

Východisko z tejto situácie našiel americký vedec Stanley Meyer. Jeho inštalácia nevyužívala silný elektrický potenciál, ale prúdy určitej frekvencie. Vynález veľkého fyzika spočíval v tom, že molekula vody sa kymácala do rytmu meniacich sa elektrických impulzov a vstúpila do rezonancie, ktorá dosiahla silu dostatočnú na jej rozdelenie na jednotlivé atómy. Takýto účinok vyžadoval desiatky krát nižšie prúdy ako pri konvenčnom elektrolytickom stroji.

Video: Stanley Meyer Fuel Cell

Pre jeho vynález, ktorý mohol oslobodiť ľudstvo od otroctva ropných magnátov, bol Stanley Meyer zabitý a práca jeho mnohoročného výskumu zmizla uprostred ničoho. Zachovali sa však osobitné poznámky vedca, na základe ktorých sa vynálezcovia mnohých krajín sveta snažia takéto zariadenia stavať. A musím povedať, neúspešne.

Výhody hnedého plynu ako zdroja energie

• Voda, z ktorej sa získava HHO, je jednou z najbežnejších látok na našej planéte.
• Pri spaľovaní tohto druhu paliva sa tvorí vodná para, ktorá sa môže kondenzovať späť do kvapaliny a znova použiť ako surovina.
• Pri spaľovaní výbušného plynu nevznikajú žiadne iné produkty ako voda. Dá sa povedať, že nie je ekologickejší druh paliva ako hnedý plyn.
• Počas prevádzky vodíkového vykurovacieho systému sa vodná para uvoľňuje v množstve dostatočnom na udržanie vlhkosti v miestnosti na pohodlnej úrovni.

Možno vás bude zaujímať aj materiál o tom, ako postaviť plynový generátor sami:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Oblasť použitia

Dnes je elektrolyzér to isté známe zariadenie ako generátor acetylénu alebo plazmový rezač. Pôvodne boli vodíkové generátory používané zváračmi, pretože nosenie zariadenia s hmotnosťou iba niekoľkých kilogramov bolo oveľa ľahšie ako premiestňovanie obrovských kyslíkových a acetylénových fliaš. Súčasne nebola vysoká energetická náročnosť jednotiek kritická - všetko bolo determinované pohodlnosťou a praktickosťou. V posledných rokoch použitie hnedého plynu prekročilo obvyklé poňatie vodíka ako paliva pre plynové zváračky.V budúcnosti sú možnosti technológie veľmi široké, pretože používanie HHO má veľa výhod.

• Znížená spotreba paliva vo vozidlách. Existujúce automobilové vodíkové generátory umožňujú použitie HHO ako prísady do tradičného benzínu, nafty alebo plynu. Vďaka úplnejšiemu spaľovaniu palivovej zmesi je možné dosiahnuť 20–25% zníženie spotreby uhľovodíkov.
• Úspora paliva v tepelných elektrárňach využívajúcich plyn, uhlie alebo vykurovací olej.
• Zníženie toxicity a zvýšenie účinnosti starých kotolní.
• Viacnásobné zníženie nákladov na vykurovanie obytných budov vďaka úplnej alebo čiastočnej výmene tradičných palív za hnedý plyn.
• Využitie prenosných zariadení na výrobu HHO pre domáce potreby - varenie, získanie teplej vody atď.
• Vývoj úplne nových, výkonných a ekologických elektrární.

Môžete si kúpiť vodíkový generátor, ktorý postavil S. Meyer pomocou technológie „Water Fuel Cell Technology“ (to bol názov jeho pojednávania) - vyrába ho veľa spoločností v USA, Číne, Bulharsku a ďalších krajinách. Navrhujeme vyrábať vodík na vlastnú päsť.

Video: Ako správne zariadiť ohrev vodíka

Čo je potrebné na výrobu palivového článku doma

Na výrobu vodíkového palivového článku je potrebné študovať teóriu procesu tvorby výbušného plynu. To umožní pochopiť, čo sa deje v generátore, pomôže s nastavením a prevádzkou zariadenia. Okrem toho budete musieť zásobiť potrebné materiály, z ktorých väčšina bude ľahko dostupná v distribučnej sieti. Pokiaľ ide o výkresy a pokyny, pokúsime sa tieto problémy úplne odhaliť.

Navrhovanie generátora vodíka: schémy a výkresy

Domáce zariadenie na výrobu hnedého plynu pozostáva z reaktora s nainštalovanými elektródami, generátora PWM na napájanie, uzávierky vody a spojovacích vodičov a hadíc. V súčasnosti existuje niekoľko elektródových obvodov, ktoré používajú elektródy ako platne alebo elektrónky. Okrem toho na webe nájdete inštaláciu tzv. Suchej elektrolýzy. Na rozdiel od tradičného dizajnu v takomto prístroji nie sú do nádoby s vodou inštalované žiadne platne, ale do medzery medzi plochými elektródami je privádzaná tekutina. Odmietnutie tradičnej schémy môže výrazne znížiť veľkosť palivového článku.

V práci môžete použiť výkresy a schémy pracovných elektrolyzérov, ktoré je možné prispôsobiť vašim vlastným podmienkam.

Výber materiálov na výrobu vodíkového generátora

Na výrobu palivového článku nie sú potrebné prakticky žiadne špecifické materiály. Jedinými problémami, ktoré môžu vzniknúť, sú elektródy. Čo je potrebné pripraviť pred začiatkom práce.

1. Ak je váš návrh generátorom „mokrého“ typu, budete potrebovať uzavretú nádrž na vodu, ktorá bude slúžiť aj ako nádoba reaktora. Môžete si vziať akýkoľvek vhodný kontajner, hlavnou požiadavkou je dostatočná pevnosť a plynotesnosť. Pri použití kovových dosiek ako elektród je samozrejme lepšie použiť obdĺžnikový dizajn, napríklad starostlivo zapečatené puzdro zo starej autobatérie (čierna). Ak sa však na výrobu HHO používajú rúrky, potom je vhodný aj priestorný kontajner z domáceho filtra na čistenie vody.Najlepšie možnosťou by bolo, aby sa z nerezovej ocele prípad generátor, napríklad 304 SSL.
   

   Zostava elektród pre generátor vodíka za mokra

   Pri výbere „suchého“ palivového článku budete potrebovať fóliu z plexiskla alebo iného priehľadného plastu do hrúbky 10 mm a O-krúžky vyrobené z technického silikónu.

2. Rúry alebo platne vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Samozrejme, môžete vziať obvyklý „čierny“ kov, ale počas prevádzky elektrolyzéra jednoduché uhlíkové železo rýchlo koroduje a elektródy sa často budú musieť vymeniť. Použitie kovu s vysokým obsahom uhlíka legovaného s chrómom umožní generátoru pracovať dlho. Remeselníkov, ktorí sa pri výrobe palivových článkov, po dlhú dobu v zábere pri výbere materiálu pre elektródy a usadil na nerezovej ocele triedy 316 L. Mimochodom, ak sú použité trubky tejto zliatiny v návrhu, je potrebné zvoliť ich priemer, takže pri inštalácii jednu časť v ostatných medzi nimi bola medzera najviac 1 mm. Pre perfekcionistov uveďte presné rozmery:
   - priemer vonkajšej trubice je 25 317 mm;
   - priemer vnútornej trubice závisí od hrúbky vonkajšej trubice. V každom prípade by mal medzi týmito prvkami poskytnúť medzeru 0,67 mm.
   

   Výkon častí generátora vodíka závisí od toho, ako presne sa určujú jeho parametre

3. Generátor PWM. Správne zostavený elektrický obvod vám umožní nastaviť frekvenciu prúdu v nevyhnutných medziach, čo priamo súvisí s výskytom rezonančných javov. Inými slovami, na začatie vývoja vodíka bude potrebné zvoliť parametre napájacieho napätia, preto sa osobitná pozornosť venuje zostaveniu generátora PWM. Ak poznáte spájku a dokážete odlíšiť tranzistor od diódy, potom je možné elektrickú časť vyrobiť samostatne. V opačnom prípade môžete kontaktovať známeho elektronického inžiniera alebo objednať výrobu spínaného zdroja energie v opravovni elektronických zariadení.
   

   Spínaný napájací zdroj určený na pripojenie k palivovému článku je možné zakúpiť online. Do ich výroby sa zapájajú malé súkromné ​​spoločnosti u nás i v zahraničí.

4. Elektrické drôty pripojiť. Dostatok bude vodičov s prierezom 2 m2. mm
5. Bubbler. Tento bizarný názov remeselníci nazývali najbežnejšou uzávierkou vody. Môžete na to použiť akýkoľvek zapečatený obal. V ideálnom prípade by malo byť vybavené pevne priliehajúcim vekom, ktoré keď sa vo vnútri vznieti plyn, bude okamžite odtrhnuté. Okrem toho sa odporúča, aby medzi elektrolyzérom a bublajcom bolo nainštalované rozhranie, ktoré zabráni návratu HHO do bunky.
   

   Bubbler dizajn

6. Hadice a tvarovky. Na pripojenie generátora HHO potrebujete priehľadnú plastovú trubicu, vstupnú a výstupnú armatúru a svorky.
7. Matice, skrutky a svorníky. Budú potrebné na vzájomné spojenie častí bunky.
8. Reakčný katalyzátor. Aby sa zintenzívnila tvorba HHO, do reaktora sa pridá hydroxid draselný KOH. Túto látku je možné bez problémov kúpiť na webe. Po prvýkrát nebude postačovať viac ako 1 kg prášku.
9. Silikón alebo iný tmel do auta.

Leštené trubice sa neodporúčajú. Naopak, odborníci odporúčajú brúsenie častí, aby získali matný povrch. V budúcnosti to zvýši produktivitu inštalácie.

Nástroje, ktoré budú v tomto procese potrebné

Pred začatím výstavby palivového článku pripravte nasledujúce nástroje:

• píla na kov;
• vŕtačka so súpravou vŕtačiek;
• súprava kľúčov;
• ploché a drážkované skrutkovače;
• uhlová brúska („brúska“) so nastaveným kruhom na rezanie kovu;
• multimeter a prietokomer;
• pravítko;
• markeru.

Navyše, ak budete samostatne zaoberá výstavbou generátora PWM, potom ju nastaviť, budete potrebovať osciloskop a merač frekvencie. V rámci tohto článku sa nebudeme zaoberať týmto problémom, pretože výrobu a konfiguráciu spínaného zdroja napájania najlepšie posudzujú odborníci na špecializovaných fórach.

Venujte pozornosť článku, v ktorom sú uvedené ďalšie zdroje energie, ktoré možno použiť na vybavenie vykurovania domácnosti:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Pokyny: ako si sami vyrobiť vodíkový generátor

Na výrobu palivového článku používame najmodernejší „suchý“ elektrolyzérový obvod pomocou elektród vo forme dosiek z nehrdzavejúcej ocele. Pokyny uvedené nižšie demonštrujú proces výroby generátora vodíka od „A“ do „Z“, takže je lepšie sledovať postupnosť krokov.

Schéma typu „suchého“ palivového článku

1. Výroba krytu palivových článkov. Pretože bočné steny rámu sú dosky z drevovláknitej dosky alebo plexiskla, narezané na veľkosť budúceho generátora. Musíte pochopiť, že veľkosť zariadenia priamo ovplyvňuje jeho výkon, avšak náklady na získanie HHO budú vyššie. Na výrobu palivového článku sú optimálne rozmery zariadenia od 150 x 150 mm do 250 x 250 mm.
2. V každej z dosiek je vyvŕtaný otvor pod vstupným (výstupným) otvorom pre vodu. Okrem toho budete potrebovať vŕtanie do bočnej steny pre výstup plynu a štyri otvory v rohoch, aby ste spojili prvky reaktora dohromady.
   

   Výroba bočných stien

3. Pomocou uhlovej brúsky sa elektródové platne odrežú z nehrdzavejúcej ocele 316L. Ich rozmery by mali byť menšie ako rozmery bočných stien o 10 - 20 mm. Okrem toho je pri každom detaile potrebné nechať v jednom z rohov malú kontaktnú plochu. Bude to potrebné na pripojenie záporných a kladných elektród do skupín pred ich pripojením na napájacie napätie.
4. Na získanie dostatočného množstva HHO sa musí z nehrdzavejúcej ocele na obidvoch stranách ošetriť jemný brúsny papier.
5. V každej doske sú vyvŕtané dva otvory: vŕtačka s priemerom 6 - 7 mm - na prívod vody do priestoru medzi elektródami a hrúbka 8 - 10 mm - na odvádzanie hnedého plynu. Vŕtacie body sa počítajú s prihliadnutím na miesta inštalácie príslušných vstupných a výstupných potrubí.
   

   Tu je sada častí, ktoré musíte pripraviť pred montážou palivového článku

6. Začiatok montáže generátora. Na tento účel sa v stenách drevotriesky inštalujú armatúry na prívod vody a na odvod plynu. Miesta ich spojenia sú starostlivo utesnené automobilovým alebo inštalatérskym tmelom.
7. Potom sa kolíky inštalujú do jednej z priehľadných častí puzdra, po ktorých sa položia elektródy.
   

   Kladenie elektród začína tesniacim krúžkom

   Poznámka: rovina platničkových elektród musí byť rovná, inak sa prvky s rozdielnymi nábojmi dotknú a spôsobia skrat!

8. Dosky z nehrdzavejúcej ocele sú oddelené od bočných plôch reaktora pomocou o-krúžkov, ktoré môžu byť vyrobené zo silikónu, paronitu alebo iného materiálu. Je dôležité iba to, aby jeho hrúbka nepresiahla 1 mm. Rovnaké časti sa používajú ako rozpery medzi doskami. Počas inštalácie sa uistite, že kontaktné podložky záporných a kladných elektród sú zoskupené na rôznych stranách generátora.
   

   Pri montáži dosiek je dôležité správne orientovať výstupné otvory.

9. Po položení poslednej platne sa nainštaluje tesniaci krúžok, potom sa generátor uzavrie druhou stenou z tvrdej dosky a samotná konštrukcia sa pripevní podložkami a maticami. Pri vykonávaní tejto práce nezabudnite sledovať rovnomernosť dotiahnutia a absenciu deformácií medzi doskami.
   

   Pri konečnom utiahnutí musí byť kontrolovaná rovnobežnosť bočných stien. Tým sa predíde deformáciám.

10. Pomocou polyetylénových hadíc je generátor pripojený k nádrži s vodou a prebublávačom.
11. Kontaktné podložky elektród sú vzájomne prepojené, a potom sú k nim pripojené napájacie káble.
    

    Zhromažďovaním niekoľkých palivových článkov a ich paralelným zapnutím môžete získať dostatok hnedého plynu

12. Napätie sa dodáva do palivového článku z generátora PWM, potom sa zariadenie naladí a nastaví na maximálny výstup plynu HHO.

Ak chcete získať hnedý plyn v množstve dostatočnom na zahrievanie alebo varenie, nainštalujte niekoľko paralelných generátorov vodíka.

Video: Zostavenie zariadenia

Video: Konštrukcia „suchého“ typu

Jednotlivé miesta použitia

Najprv by som chcel poznamenať, že tradičný spôsob spaľovania zemného plynu alebo propánu v našom prípade nie je vhodný, pretože teplota spaľovania HHO prekračuje podobné parametre uhľovodíkov viac ako trikrát. Ako sami chápete, konštrukčná oceľ dlho nevydrží túto teplotu. Samotný Stanley Meyer odporučil použiť horák neobvyklého dizajnu, ktorého schému uvádzame nižšie.

Schéma vodíkového horáka navrhnutého S. Meyerom

Trik tohto zariadenia spočíva v tom, že HHO (v diagrame označený číslom 72) prechádza do spaľovacej komory cez ventil 35. Horiaca zmes vodíka stúpa kanálom 63 a súčasne vykonáva proces vyhadzovania a ťahaním vonkajšieho vzduchu cez nastaviteľné otvory 13 a 70. Pod uzáverom 40 je zadržané určité množstvo produktov spaľovania (vodná para), ktoré vstupuje do spaľovacej kolóny cez kanál 45 a zmiešava sa so spaľovacím plynom. To vám umožní niekoľkokrát znížiť teplotu spaľovania.

Druhým bodom, na ktorý by som chcel upozorniť, je tekutina, ktorá by sa mala naliať do zariadenia. Najlepšie je použiť pripravenú vodu, ktorá neobsahuje soli ťažkých kovov. Ideálnou možnosťou je destilát, ktorý si môžete kúpiť v ktorejkoľvek predajni automobilov alebo lekárni. Na úspešnú prevádzku elektrolyzéra sa do vody pridáva hydroxid draselný KOH v množstve asi jednej polievkovej lyžice prášku na vedro vody.

Počas prevádzky zariadenia je dôležité neprehrievať generátor. Keď teplota stúpne na 65 stupňov Celzia alebo viac, elektródy zariadenia budú kontaminované vedľajšími produktmi reakcie, v dôsledku čoho sa zníži produktivita elektrolyzéra. Ak sa tak ešte stane, vodíková komôrka sa musí rozobrať a plak sa musí odstrániť pomocou brúsneho papiera.

A tretí, na ktorý kladieme osobitný dôraz, je bezpečnosť. Pamätajte, že zmes vodíka a kyslíka nie je náhodne označovaná ako výbušná. HHO je nebezpečná chemická zlúčenina, ktorá pri nesprávnom zaobchádzaní môže spôsobiť výbuch. Pri experimentovaní s vodíkom dodržiavajte bezpečnostné predpisy a buďte obzvlášť opatrní. Iba v tomto prípade „tehla“, z ktorej sa skladá náš vesmír, prinesie vášmu domovu teplo a pohodlie.

Bezpečnostné pravidlá sa musia dodržiavať nielen pri inštalácii generátora vodíka. Pri zostavovaní a prevádzke bioreaktora musíte byť mimoriadne opatrní, pretože bioplyn je výbušný. Ďalšie informácie o tomto type inštalácie nájdete v nasledujúcom článku:https://aquatech.tomathouse.com/sk/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Dúfame, že sa tento článok stal pre vás zdrojom inšpirácie a vy, vyhrievaním rukávov, začnete vyrábať palivový článok na vodík. Všetky naše výpočty samozrejme nie sú konečnou pravdou, môžu sa však použiť na vytvorenie funkčného modelu generátora vodíka. Ak sa chcete úplne prepnúť na tento typ vykurovania, bude potrebné túto otázku podrobnejšie preštudovať.Možno sa vaša inštalácia stane základným kameňom, vďaka ktorému sa ukončí prerozdeľovanie energetických trhov a do každého domu sa dostane lacné a ekologické teplo.