Vodíkový generátor pro topný systém: stávající instalaci montujeme vlastníma rukama

Dávno pryč jsou dny, kdy venkovský dům mohl být vytápěn pouze jedním způsobem - spalováním dřeva nebo uhlí v kamen. Moderní ohřívače používají různé druhy paliva a současně si automaticky udržují pohodlnou teplotu v našich domovech. Zemní plyn, nafta nebo topný olej, elektřina, sluneční energie a Geotermální teplo - Zde je neúplný seznam alternativ. Zdálo by se - žít a radovat se, ale pouze neustálé zvyšování cen pohonných hmot a zařízení nás nutí pokračovat v hledání levných způsobů vytápění. A zároveň, pod našimi nohama, leží doslova nevyčerpatelný zdroj energie - vodík. A dnes si povíme o tom, jak použít obyčejnou vodu jako palivo, a to sestavením generátoru vodíku vlastními rukama.

Zařízení a princip činnosti generátoru vodíku

Tovární generátor vodíku je působivá jednotka

Použití vodíku jako paliva pro vytápění venkovského domu je výhodné nejen díky vysoké výhřevnosti, ale také proto, že během jeho spalování se neuvolňují žádné škodlivé látky. Jak si všichni pamatují ze školního chemického kurzu, když jsou oxidovány dva atomy vodíku (chemický vzorec H₂ - Hidrogenium) s jedním atomem kyslíku se vytvoří molekula vody. Současně se uvolňuje třikrát více tepla než při spalování zemního plynu. Můžeme říci, že vodík se nerovná jiným zdrojům energie, protože jeho rezervy na Zemi jsou nevyčerpatelné - světový oceán se skládá ze 2/3 chemického prvku H₂a v celém vesmíru je tento plyn spolu s heliem hlavním „stavebním materiálem“. Tady je jen jeden problém - získat čistě H₂ je nutné vodu rozdělit na její součásti, a to není snadné. Po mnoho let vědci hledali způsob, jak extrahovat vodík a usadit se na elektrolýze.

Schéma laboratorního elektrolyzéru

Tento způsob výroby těkavého plynu spočívá v tom, že se dvě kovové desky připojené ke zdroji vysokého napětí umístí do vody v krátké vzdálenosti od sebe. Když je aplikována energie, vysoký elektrický potenciál doslova rozdělí molekulu vody na její složky a uvolní dva atomy vodíku (HH) a jeden atom kyslíku (O).Vyvinutý plyn byl pojmenován po fyzikovi J. Brownovi. Jeho vzorec je HHO a výhřevnost je 121 MJ / kg. Hnědý plyn hoří otevřeným plamenem a netvoří žádné škodlivé látky. Hlavní výhodou této látky je, že pro její použití je vhodný běžný kotel pracující na propanu nebo metanu. Upozorňujeme pouze na to, že vodík v kombinaci s kyslíkem tvoří výbušnou směs, proto bude zapotřebí dalších opatření.

Nastavení zařízení na výrobu hnědého plynu

Generátor určený k produkci hnědého plynu ve velkém množství obsahuje několik článků, z nichž každá obsahuje mnoho párů elektrodových desek. Jsou instalovány v hermeticky uzavřené nádobě, která je vybavena odtokovou trubkou pro plyn, terminály pro připojení napájení a hrdlem pro plnění vody. Kromě toho je zařízení vybaveno pojistným ventilem a uzávěrem vody. Díky nim je vyloučena možnost zpětného šíření plamene. Vodík hoří pouze na výstupu z hořáku a nezapaluje se ve všech směrech. Několikanásobné zvětšení užitečné oblasti zařízení umožňuje extrakci hořlavých látek v množství dostatečném pro různé účely, včetně vytápění obytných prostor. Jen to pomocí tradičního elektrolyzéru bude nerentabilní. Jednoduše řečeno, pokud se elektřina vynakládaná na výrobu vodíku přímo použije na vytápění domu, bude mnohem výhodnější než vytápění kotelu vodíkem.

Vodíková buňka Stanley Meyer

Cesta z této situace našel americký vědec Stanley Meyer. Jeho instalace nevyužívala silný elektrický potenciál, ale proudy o určité frekvenci. Vynález velkého fyzika spočíval v tom, že se molekula vody kymácí k pulzu měnících se elektrických impulsů a vstoupila do rezonance, která dosáhla síly dostatečné k jejímu rozdělení na atomy, které ji tvoří. Pro takový účinek byly vyžadovány proudy desetkrát nižší než u konvenčního elektrolytického stroje.

Video: Stanley Meyer Fuel Cell

Pro jeho vynález, který mohl osvobodit lidstvo od otroctví ropných magnátů, byl Stanley Meyer zabit a práce jeho mnohaletého výzkumu zmizela uprostřed ničeho. Přesto se zachovaly individuální poznámky vědce, na jejichž základě se vynálezci mnoha zemí světa snaží takovéto zařízení stavět. A musím říct, ne neúspěšně.

Výhody hnědého plynu jako zdroje energie

• Voda, ze které se získává HHO, je jednou z nejběžnějších látek na naší planetě.
• Když se tento druh paliva spálí, vytvoří se vodní pára, která může být kondenzována zpět do kapaliny a znovu použita jako surovina.
• Při spalování výbušného plynu nevznikají žádné jiné vedlejší produkty než voda. Dá se říci, že neexistuje žádný druh paliva šetrnějšího k životnímu prostředí než plyn Brown.
• Během provozu vodíkového topného systému se vodní pára uvolňuje v množství dostatečném pro udržení vlhkosti v místnosti na příjemné úrovni.

Může vás také zajímat materiál o tom, jak sami postavit plynový generátor:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Oblast použití

Dnes je elektrolyzér stejným známým zařízením jako generátor acetylenu nebo plazmový řezač. Zpočátku byly vodíkové generátory používány svářeči, protože nést zařízení vážící pouze několik kilogramů bylo mnohem snazší než pohybovat obrovskými kyslíkovými a acetylenovými válci. Současně nebyla vysoká energetická náročnost jednotek kritická - vše bylo určeno pohodlností a praktičností. V posledních letech používání hnědého plynu překročilo obvyklé koncepty vodíku jako paliva pro stroje pro svařování plynem.Možnosti technologie jsou v budoucnosti velmi široké, protože použití HHO má mnoho výhod.

• Snížená spotřeba paliva ve vozidlech. Stávající automobilové vodíkové generátory umožňují použití HHO jako přísady do tradičního benzínu, nafty nebo plynu. Díky úplnějšímu spalování palivové směsi lze dosáhnout 20–25% snížení spotřeby uhlovodíků.
• Úspora paliva v tepelných elektrárnách používajících plyn, uhlí nebo topný olej.
• Snížení toxicity a zvýšení účinnosti starých kotelen.
• Vícenásobné snížení nákladů na vytápění obytných budov v důsledku úplné nebo částečné výměny tradičních paliv za hnědý plyn.
• Využití přenosných zařízení pro výrobu HHO pro domácí potřeby - vaření, získávání teplé vody atd.
• Vývoj zásadně nových, výkonných a ekologických elektráren.

Lze zakoupit vodíkový generátor postavený na technologii „Water Fuel Cell Technology“ S. Meyera (což byl název jeho pojednání) - mnoho společností ve Spojených státech, Číně, Bulharsku a dalších zemích je vyrábí. Navrhujeme vyrobit vodíkový generátor samostatně.

Video: Jak správně zajistit ohřev vodíku

Co je potřeba k výrobě palivového článku doma

Při výrobě vodíkových palivových článků je nutné studovat teorii procesu tvorby výbušného plynu. To umožní pochopit, co se děje v generátoru, pomůže s nastavením a provozem zařízení. Kromě toho budete muset skladovat potřebné materiály, z nichž většina bude snadno dostupná v distribuční síti. Pokud jde o výkresy a pokyny, pokusíme se tyto problémy zveřejnit v plném rozsahu.

Návrh vodíkového generátoru: schémata a výkresy

Domácí instalace na výrobu hnědého plynu sestává z reaktoru s nainstalovanými elektrodami, generátoru PWM pro napájení, uzávěru vody a spojovacích vodičů a hadic. V současné době existuje několik obvodů elektrolyzérů, které používají elektrody jako desky nebo trubice. Kromě toho na webu najdete instalaci tzv. Suché elektrolýzy. Na rozdíl od tradičního provedení nejsou v takovém zařízení žádné desky instalovány v nádobě s vodou, ale kapalina je přiváděna do mezery mezi plochými elektrodami. Odmítnutí tradičního schématu může významně snížit velikost palivového článku.

V práci můžete použít výkresy a schémata pracovních elektrolyzérů, které lze přizpůsobit vašim vlastním podmínkám.

Výběr materiálů pro konstrukci vodíkového generátoru

Pro výrobu palivového článku nejsou zapotřebí žádné specifické materiály. Jedinými obtížemi, které mohou nastat, jsou elektrody. Co je tedy třeba připravit před zahájením práce.

1. Pokud je váš návrh „mokrým“ generátorem, budete potřebovat uzavřenou nádrž na vodu, která bude také sloužit jako nádoba reaktoru. Můžete si vzít jakýkoli vhodný kontejner, hlavním požadavkem je dostatečná pevnost a plynotěsnost. Při použití kovových desek jako elektrod je samozřejmě lepší použít obdélníkový design, například pečlivě uzavřené pouzdro ze staré autobaterie (černá). Pokud se však k výrobě HHO používají trubky, pak je vhodný také prostorný kontejner z domácího filtru pro čištění vody.Nejlepší možností by bylo vyrobit skříň generátoru z nerezové oceli, například 304 SSL.
   

   Sestava elektrod pro generátor vodíku s mokrým typem

   Při výběru „suchého“ palivového článku potřebujete list z plexiskla nebo jiného průhledného plastu do tloušťky 10 mm a O-kroužky vyrobené z technického silikonu.

2. Trubky nebo desky z nerezové oceli. Samozřejmě můžete vzít obvyklý „černý“ kov, ale během provozu elektrolyzéru rychle koroduje jednoduché uhlíkové železo a elektrody budou často muset být vyměněny. Použití kovu s vysokým obsahem uhlíku legovaného s chromem umožní generátoru pracovat po dlouhou dobu. Řemeslníci podílející se na výrobě palivových článků, kteří se dlouhodobě zabývají výběrem materiálu pro elektrody a usadili se na nerezové oceli třídy 316 L. Mimochodem, pokud se při návrhu budou používat trubky z této slitiny, musí být jejich průměr zvolen tak, aby při instalaci jedné části v ostatních mezi nimi byla mezera ne větší než 1 mm. Pro perfekcionisty uveďte přesné rozměry:
   - průměr vnější trubky je 25,317 mm;
   - průměr vnitřní trubky závisí na tloušťce vnější trubky. V každém případě by měla mezi těmito prvky být mezera 0,67 mm.
   

   Výkon částí vodíkového generátoru závisí na tom, jak přesně jsou vybrány jeho parametry.

3. Generátor PWM. Správně sestavený elektrický obvod vám umožní upravit frekvenci proudu v nezbytných mezích, což přímo souvisí s výskytem rezonančních jevů. Jinými slovy, pro zahájení vývoje vodíku bude nutné vybrat parametry napájecího napětí, proto je zvláštní pozornost věnována montáži generátoru PWM. Pokud znáte páječku a dokážete odlišit tranzistor od diody, může být elektrická část vyrobena samostatně. V opačném případě se můžete obrátit na známého inženýra elektroniky nebo objednat výrobu spínaného zdroje napájení v opravně elektronických zařízení.
   

   Spínaný napájecí zdroj určený k připojení k palivovému článku lze zakoupit online. Na jejich výrobě se podílejí malé soukromé společnosti u nás i v zahraničí.

4. Elektrické dráty pro připojení. Bude stačit dirigentů o průřezu 2m2. mm
5. Bubbler. Tento bizarní název řemeslníci nazývali nejčastější uzávěrkou vody. Můžete použít jakýkoli uzavřený kontejner. V ideálním případě by měl být vybaven těsně přiléhajícím víkem, které, když se uvnitř vznítí plyn, bude okamžitě odtrženo. Kromě toho se doporučuje, aby mezi elektrolyzér a probublávač byla instalována mezní hodnota, která zabrání návratu HHO do článku.
   

   Bubbler design

6. Hadice a armatury. K připojení generátoru HHO potřebujete průhlednou plastovou trubici, vstupní a výstupní armaturu a svorky.
7. Matice, šrouby a svorníky. Budou zapotřebí k vzájemnému upevnění částí buňky.
8. Reakční katalyzátor. Aby proces tvorby HHO probíhal intenzivněji, přidává se do reaktoru hydroxid draselný KOH. Tuto látku lze bez problémů zakoupit na webu. Poprvé nestačí více než 1 kg prášku.
9. Silikon nebo jiný tmel do auta.

Leštěné trubky se nedoporučují. Naopak, odborníci doporučují broušení dílů, aby získali matný povrch. V budoucnu to zvýší produktivitu instalace.

Nástroje, které budou v procesu vyžadovány

Před zahájením konstrukce palivového článku připravte následující nástroje:

• pila na kov;
• vrták se sadou vrtáků;
• sada klíčů;
• ploché a štěrbinové šroubováky;
• úhlová bruska („bruska“) s nastaveným kruhem pro řezání kovu;
• multimetr a průtokoměr;
• pravítko;
• popisovač.

Kromě toho, pokud se budete samostatně zabývat konstrukcí PWM generátoru, pak pro jeho nastavení budete potřebovat osciloskop a měřič frekvence. V rámci tohoto článku nebudeme tento problém přednášet, protože výrobu a konfiguraci spínaného zdroje napájení nejlépe zvažují odborníci na příslušných fórech.

Věnujte pozornost článku, který uvádí další zdroje energie, které lze použít k vybavení vytápění domácností:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Pokyn: jak si vyrobit vodíkový generátor sami

Pro výrobu palivového článku bereme nejmodernější „suchý“ elektrolyzérový obvod pomocí elektrod ve formě nerezových desek. Pokyny níže ukazují postup vytváření generátoru vodíku z „A“ do „Z“, takže je lepší sledovat sled akcí.

Schéma typu „suchého“ palivového článku

1. Výroba pouzdra na palivové články. Protože boční stěny rámu jsou desky z dřevotřísky nebo plexiskla, řezané na velikost budoucího generátoru. Musíte pochopit, že velikost zařízení přímo ovlivňuje jeho výkon, ale náklady na získání HHO budou vyšší. Pro výrobu palivového článku jsou optimální rozměry zařízení od 150x150 mm do 250x250 mm.
2. V každé z desek je vyvrtán otvor pod vstupním (výstupním) otvorem pro vodu. Kromě toho bude vyžadováno vrtání do boční stěny, aby plyn unikal a čtyři rohy v rozích pro vzájemné spojení prvků reaktoru.
   

   Výroba bočních stěn

3. Pomocí úhlové brusky jsou elektrodové desky vyříznuty z nerezového plechu 316L. Jejich rozměry by měly být menší než rozměry bočních stěn o 10 - 20 mm. Kromě toho je při každém detailu nutné nechat malou kontaktní plochu v jednom z rohů. To bude nutné pro připojení záporných a kladných elektrod do skupin před jejich připojením k napájecímu napětí.
4. Aby bylo možné získat dostatečné množství HHO, musí být nerezová ocel ošetřena jemným brusným papírem na obou stranách.
5. V každé z desek jsou vyvrtány dva otvory: vrták o průměru 6 - 7 mm - pro přívod vody do prostoru mezi elektrodami a tloušťka 8 - 10 mm - pro odvětrání hnědého plynu. Vrtné body se počítají s přihlédnutím k umístění instalace příslušných vstupních a výstupních trubek.
   

   Zde je sada dílů, které musíte připravit před sestavením palivového článku

6. Zahajte montáž generátoru. Za tímto účelem jsou na stěnách sololitu instalovány armatury pro přívod vody a odsávání plynu. Místa jejich spojení jsou pečlivě utěsněna automobilovým nebo vodovodním těsněním.
7. Poté jsou v jedné z průhledných částí pouzdra nainstalovány svorníky, načež jsou položeny elektrody.
   

   Pokládka elektrod začíná těsnicím kroužkem

   Vezměte prosím na vědomí: rovina deskových elektrod musí být rovná, jinak se prvky s rozdílnými náboji dotknou a způsobí zkrat!

8. Desky z nerezové oceli se oddělují od bočních povrchů reaktoru pomocí o-kroužků, které mohou být vyrobeny ze silikonu, paronitu nebo jiného materiálu. Je pouze důležité, aby jeho tloušťka nepřesáhla 1 mm. Stejné části se používají jako rozpěrky mezi deskami. Během procesu instalace se ujistěte, že kontaktní podložky záporné a kladné elektrody jsou seskupeny na různých stranách generátoru.
   

   Při montáži desek je důležité správně orientovat výstupní otvory.

9. Po položení poslední desky je nainstalován těsnicí kroužek, načež je generátor uzavřen druhou stěnou z tvrdé desky a samotná struktura je upevněna podložkami a maticemi. Při provádění této práce je třeba sledovat rovnoměrnost utažení a nepřítomnost deformací mezi deskami.
   

   Při konečném utahování musí být kontrolována rovnoběžnost bočních stěn. Tím se zabrání zkreslení.

10. Pomocí polyethylenových hadic je generátor připojen k nádrži na vodu a bublajícímu zařízení.
11. Kontaktní podložky elektrod jsou navzájem propojeny, načež jsou k nim připojeny napájecí dráty.
    

    Shromážděním několika palivových článků a jejich paralelním zapnutím můžete získat dostatek hnědého plynu

12. Napětí je dodáváno do palivového článku z generátoru PWM, poté je zařízení naladěno a nastaveno na maximální výstup plynu HHO.

Chcete-li získat hnědý plyn v množství dostatečném pro ohřev nebo vaření, nainstalujte několik paralelně pracujících generátorů vodíku.

Video: Sestavení zařízení

Video: Konstrukce „suchého“ typu

Jednotlivé momenty použití

Nejprve bych rád poznamenal, že tradiční způsob spalování zemního plynu nebo propanu v našem případě není vhodný, protože spalovací teplota HHO překračuje teplotu uhlovodíků více než třikrát. Jak sami chápete, konstrukční ocel tuto teplotu dlouho nevydrží. Sám Stanley Meyer doporučil použít hořák neobvyklého designu, jehož schéma uvádíme níže.

Schéma vodíkového hořáku navrženého S. Meyerem

Trik tohoto zařízení spočívá v tom, že HHO (označený na obrázku 72) do spalovací komory přes ventil 35. Hořivá směs vodíku stoupá kanálem 63 a současně provádí vyhazovací proces, tažením vnějšího vzduchu přes nastavitelné otvory 13 a 70. Pod víčkem 40 je zadrženo určité množství produktů spalování (vodní pára), které vstupuje do spalovací kolony kanálem 45 a mísí se se spalovacím plynem. To vám umožní několikrát snížit teplotu spalování.

Druhým bodem, na který bych rád upozornil, je tekutina, která by měla být nalita do zařízení. Nejlepší je použít připravenou vodu, která neobsahuje soli těžkých kovů. Ideální možností je destilát, který lze zakoupit v jakémkoli autosalonu nebo lékárně. Pro úspěšný provoz elektrolyzéru se do vody přidává hydroxid draselný KOH v množství asi jedné polévkové lžíce prášku na kbelík vody.

Během provozu je důležité generátor přehřát. Když teplota stoupne na 65 stupňů Celsia nebo více, elektrody zařízení budou kontaminovány vedlejšími produkty reakce, čímž se sníží produktivita elektrolyzéru. Pokud k tomu ještě dojde, bude muset být vodíková buňka rozebrána a plak odstraněn pomocí brusného papíru.

A třetí, na který klademe zvláštní důraz, je bezpečnost. Pamatujte, že směs vodíku a kyslíku není náhodně označována jako výbušná. HHO je nebezpečná chemická sloučenina, která při nesprávném zacházení může způsobit výbuch. Při experimentování s vodíkem dodržujte bezpečnostní pravidla a buďte obzvláště opatrní. Pouze v tomto případě „cihla“, ze které se skládá náš vesmír, přinese vašemu domovu teplo a pohodlí.

Bezpečnostní pravidla musí být dodržována nejen při instalaci vodíkového generátoru. Při montáži a provozu bioreaktoru je také třeba být velmi opatrný, protože bioplyn je výbušný. Další informace o tomto typu instalace naleznete v následujícím článku:https://neo.aquatechn.com/cs/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Doufáme, že se tento článek pro vás stal zdrojem inspirace a vy, po vybalování rukávů, začnete vyrábět palivový článek na vodík. Všechny naše výpočty samozřejmě nejsou konečnou pravdou, lze je však použít k vytvoření funkčního modelu generátoru vodíku. Pokud se chcete úplně přepnout na tento typ vytápění, bude třeba tuto otázku podrobněji prostudovat.Možná se vaše instalace stane základním kamenem, díky kterému skončí přerozdělení energetických trhů a do každého domu vstoupí levné a ekologické teplo.