Generador de hidrógeno para el sistema de calefacción: ensamblamos la instalación existente con nuestras propias manos.

Atrás quedaron los días en que una casa de campo podía calentarse de una sola manera: quemando leña o carbón en la estufa. Los calentadores modernos usan diferentes tipos de combustible y al mismo tiempo mantienen automáticamente una temperatura confortable en nuestros hogares. Gas natural, diesel o fuel oil, electricidad, solar y calor geotermico - Aquí hay una lista incompleta de alternativas. Parecería: vivir y alegrarse, pero solo el aumento constante de los precios de los combustibles y los equipos nos obliga a continuar buscando métodos de calefacción baratos. Y al mismo tiempo, una fuente inagotable de energía, el hidrógeno, literalmente se encuentra bajo nuestros pies. Y hoy hablaremos sobre cómo usar el agua común como combustible ensamblando un generador de hidrógeno con nuestras propias manos.

El dispositivo y el principio de funcionamiento del generador de hidrógeno.

El generador de hidrógeno de fábrica es una unidad impresionante.

El uso de hidrógeno como combustible para calentar una casa de campo es beneficioso no solo por el alto poder calorífico, sino también porque no se liberan sustancias nocivas durante su combustión. Como todos recuerdan del curso de química de la escuela, cuando se oxidan dos átomos de hidrógeno (fórmula química H₂ - Hidrogenio) con un átomo de oxígeno, se forma una molécula de agua. Al mismo tiempo, se libera tres veces más calor que durante la combustión de gas natural. Se puede decir que el hidrógeno no es igual a otras fuentes de energía, ya que sus reservas en la Tierra son inagotables: el océano mundial consta de 2/3 del elemento químico H₂, y en todo el Universo, este gas, junto con el helio, es el principal "material de construcción". Aquí hay solo un problema: obtener H puro₂ es necesario dividir el agua en sus partes constituyentes, y hacer esto no es fácil. Durante muchos años, los científicos buscaron una forma de extraer hidrógeno y se decidieron por la electrólisis.

El esquema del electrolizador de laboratorio.

Este método de producción de gas volátil es que dos placas de metal conectadas a una fuente de alto voltaje se colocan en agua a una corta distancia entre sí. Cuando se energiza, el alto potencial eléctrico literalmente rompe la molécula de agua en sus componentes, liberando dos átomos de hidrógeno (HH) y un átomo de oxígeno (O).El gas evolucionado lleva el nombre del físico J. Brown. Su fórmula es HHO y el poder calorífico es de 121 MJ / kg. El gas marrón arde con una llama abierta y no forma sustancias nocivas. La principal ventaja de esta sustancia es que una caldera normal que funciona con propano o metano es adecuada para su uso. Solo notamos que el hidrógeno en combinación con el oxígeno forma una mezcla explosiva, por lo tanto, se requerirán precauciones adicionales.

Instalación de planta de gas marrón

El generador, diseñado para producir gas marrón en grandes cantidades, contiene varias celdas, cada una de las cuales contiene muchos pares de placas de electrodos. Se instalan en un contenedor sellado, que está equipado con una tubería de salida para gas, terminales para conectar la alimentación y un cuello para llenar el agua. Además, la instalación está equipada con una válvula de seguridad y un obturador de agua. Gracias a ellos, se elimina la posibilidad de una propagación inversa de la llama. El hidrógeno solo se quema a la salida del quemador y no se enciende en todas las direcciones. Un aumento múltiple en el área útil de la instalación permite la extracción de sustancias combustibles en cantidades suficientes para diversos fines, incluido el calentamiento de locales residenciales. Simplemente hacerlo con un electrolizador tradicional no será rentable. En pocas palabras, si la electricidad gastada en la producción de hidrógeno se usa directamente para calentar una casa, será mucho más rentable que calentar una caldera con hidrógeno.

Celda de hidrógeno Stanley Meyer

El científico estadounidense Stanley Meyer encontró la salida de esta situación. Su instalación no utilizó un potente potencial eléctrico, sino corrientes de cierta frecuencia. La invención del gran físico consistió en el hecho de que una molécula de agua se balanceó al ritmo de los impulsos eléctricos cambiantes y entró en resonancia, que alcanzó una fuerza suficiente para dividirla en átomos constituyentes. Para tal efecto, se requirieron corrientes decenas de veces más bajas que durante la operación de una máquina de electrólisis familiar.

Video: Stanley Meyer Fuel Cell

Por su invento, que podría liberar a la humanidad de la esclavitud de los magnates del petróleo, Stanley Meyer fue asesinado, y el trabajo de sus muchos años de investigación desapareció en el medio de la nada. Sin embargo, se han conservado notas individuales del científico, sobre la base de las cuales los inventores de muchos países del mundo están tratando de construir tales instalaciones. Y debo decir, no sin éxito.

Ventajas del gas marrón como fuente de energía

• El agua de la que se obtiene HHO es una de las sustancias más comunes en nuestro planeta.
• Cuando se quema este tipo de combustible, se forma vapor de agua, que puede condensarse de nuevo en líquido y reutilizarse como materia prima.
• En el proceso de quemar gas explosivo, no se forman subproductos que no sean agua. Podemos decir que no hay un tipo de combustible más ecológico que el gas marrón.
• Durante la operación de un sistema de calentamiento de hidrógeno, se libera vapor de agua en una cantidad suficiente para mantener la humedad en la habitación a un nivel confortable.

También puede estar interesado en material sobre cómo construir un generador de gas usted mismo:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Área de aplicación

Hoy, el electrolizador es el mismo dispositivo familiar que el generador de acetileno o el cortador de plasma. Inicialmente, los soldadores utilizaban generadores de hidrógeno, ya que transportar una instalación que pesaba solo unos pocos kilogramos era mucho más fácil que mover enormes botellas de oxígeno y acetileno. Al mismo tiempo, la alta intensidad energética de las unidades no era crítica: todo estaba determinado por la conveniencia y la practicidad. En los últimos años, el uso del gas marrón ha ido más allá de los conceptos habituales del hidrógeno como combustible para las máquinas de soldadura por gas.En el futuro, las posibilidades de la tecnología son muy amplias, ya que el uso de HHO tiene muchas ventajas.

• Reducción del consumo de combustible en vehículos. Los generadores de hidrógeno automotrices existentes permiten el uso de HHO como un aditivo para la gasolina, el diesel o el gas tradicionales. Debido a una combustión más completa de la mezcla de combustible, se puede lograr una reducción del 20-25% en el consumo de hidrocarburos.
• Ahorro de combustible en centrales térmicas que utilizan gas, carbón o fuel oil.
• Reduce la toxicidad y aumenta la eficiencia de las antiguas salas de calderas.
• Reducción múltiple en el costo de calentar edificios residenciales debido al reemplazo total o parcial de los combustibles tradicionales con gas marrón.
• El uso de instalaciones portátiles para producir HHO para necesidades domésticas: cocinar, obtener agua tibia, etc.
• Desarrollo de plantas de energía fundamentalmente nuevas, potentes y ecológicas.

Se puede comprar un generador de hidrógeno construido con la "Tecnología de pila de combustible de agua" de S. Meyer (que era el nombre de su tratado): muchas compañías en los Estados Unidos, China, Bulgaria y otros países los fabrican. Proponemos hacer un generador de hidrógeno por nuestra cuenta.

Video: Cómo organizar adecuadamente el calentamiento de hidrógeno

Lo que se necesita para hacer una pila de combustible en casa

Al comenzar a fabricar una celda de combustible de hidrógeno, es necesario estudiar la teoría del proceso de formación de gas explosivo. Esto le dará una idea de lo que está sucediendo en el generador, ayudará con la configuración y operación del equipo. Además, tendrá que abastecerse de los materiales necesarios, la mayoría de los cuales serán fáciles de encontrar en la red de distribución. En cuanto a los dibujos e instrucciones, intentaremos divulgar estos problemas en su totalidad.

Diseñando un generador de hidrógeno: diagramas y dibujos

Una instalación casera para producir gas Brown consiste en un reactor con electrodos instalados, un generador PWM para su suministro de energía, un obturador de agua y cables y mangueras de conexión. Actualmente, hay varios circuitos de electrolizadores que usan placas o tubos como electrodos. Además, en la Web puede encontrar la instalación de la llamada electrólisis seca. A diferencia del diseño tradicional, en dicho aparato no se instalan placas en un recipiente con agua, sino que se introduce líquido en el espacio entre los electrodos planos. El abandono del esquema tradicional puede reducir significativamente el tamaño de la celda de combustible.

En el trabajo, puede usar dibujos y esquemas de electrolizadores en funcionamiento, que pueden adaptarse a sus propias condiciones.

La elección de materiales para la construcción de un generador de hidrógeno.

Para la fabricación de una pila de combustible, prácticamente no se requieren materiales específicos. Las únicas dificultades que pueden surgir son los electrodos. Entonces, qué debe estar preparado antes de comenzar a trabajar.

1. Si su diseño es un generador de tipo "húmedo", necesitará un tanque de agua sellado, que también servirá como recipiente del reactor. Puede llevar cualquier contenedor adecuado, el requisito principal es la resistencia suficiente y la estanqueidad al gas. Por supuesto, cuando se usan placas de metal como electrodos, es mejor usar un diseño rectangular, por ejemplo, un estuche cuidadosamente sellado de una batería de automóvil de estilo antiguo (negro). Sin embargo, si se usan tubos para producir HHO, entonces es adecuado un recipiente espacioso de un filtro doméstico para la purificación del agua.La mejor opción sería hacer una caja de generador de acero inoxidable, por ejemplo, de grado 304 SSL.
   

   Conjunto de electrodos para un generador de hidrógeno de tipo húmedo

   Al elegir una pila de combustible "seca", necesita una lámina de plexiglás u otro plástico transparente de hasta 10 mm de espesor y juntas tóricas de silicona técnica.

2. Tubos o placas de acero inoxidable. Por supuesto, puede tomar el metal "negro" habitual, sin embargo, durante el funcionamiento del electrolizador, el hierro al carbono simple se corroe rápidamente y los electrodos a menudo tendrán que cambiarse. El uso de aleaciones de metales con alto contenido de carbono con cromo permitirá que el generador funcione durante mucho tiempo. Los artesanos involucrados en la fabricación de celdas de combustible, durante mucho tiempo se dedicaron a la selección de material para los electrodos y se asentaron en acero inoxidable grado 316 L. Por cierto, si el diseño usará tubos de esta aleación, su diámetro debe seleccionarse de modo que al instalar una parte en el otro entre ellos había un espacio de no más de 1 mm. Para los perfeccionistas dar las dimensiones exactas:
   - el diámetro del tubo exterior es de 25.317 mm;
   - el diámetro del tubo interior depende del grosor del exterior. En cualquier caso, debe proporcionar un espacio entre estos elementos igual a 0,67 mm.
   

   El rendimiento de las partes del generador de hidrógeno depende de la precisión con que se determinen sus parámetros.

3. Generador PWM. Un circuito eléctrico correctamente ensamblado le permitirá ajustar la frecuencia de la corriente dentro de los límites necesarios, y esto está directamente relacionado con la aparición de fenómenos de resonancia. En otras palabras, para comenzar la evolución del hidrógeno, será necesario seleccionar los parámetros de la tensión de alimentación, por lo tanto, se presta especial atención al ensamblaje del generador PWM. Si está familiarizado con el soldador y puede distinguir el transistor del diodo, entonces la parte eléctrica se puede hacer de forma independiente. De lo contrario, puede comunicarse con un ingeniero electrónico familiar o solicitar la fabricación de una fuente de alimentación conmutada en un taller de reparación de dispositivos electrónicos.
   

   La fuente de alimentación conmutada, diseñada para conectarse a la celda de combustible, se puede comprar en la red. Pequeñas empresas privadas en nuestro país y en el extranjero se dedican a su fabricación.

4. Cables eléctricos para conectar. Será suficiente conductores con una sección transversal de 2 metros cuadrados. mm
5. Bubbler Este extraño nombre artesanos llamado el obturador de agua más común. Puede usar cualquier recipiente sellado para ello. Idealmente, debería estar equipado con una tapa hermética que, cuando se enciende un gas en el interior, se arrancará instantáneamente. Además, se recomienda que se instale un corte entre el electrolizador y el burbujeador, lo que evitará el retorno de HHO a la celda.
   

   Diseño de burbuja

6. Mangueras y accesorios. Para conectar el generador HHO, necesita un tubo de plástico transparente, accesorios y abrazaderas de entrada y salida.
7. Tuercas, tornillos y espárragos. Serán necesarios para sujetar las partes de la célula entre sí.
8. Catalizador de reacción. Para que el proceso de formación de HHO proceda más intensamente, se agrega hidróxido de potasio KOH al reactor. Esta sustancia se puede comprar sin problemas en la Web. Por primera vez, no más de 1 kg de polvo será suficiente.
9. Silicona para automóvil u otro sellador.

Tenga en cuenta que no se recomiendan los tubos pulidos. Por el contrario, los expertos recomiendan lijar las piezas para obtener un acabado mate. En el futuro, esto aumentará la productividad de la instalación.

Herramientas que serán necesarias en el proceso.

Antes de continuar con la construcción de la celda de combustible, prepare las siguientes herramientas:

• sierra para metales;
• perforar con un conjunto de taladros;
• juego de llaves inglesas;
• destornilladores planos y ranurados;
• amoladora angular ("amoladora") con un círculo fijo para cortar metal;
• multímetro y medidor de flujo;
• regla;
• marcador.

Además, si participará de forma independiente en la construcción de un generador PWM, para configurarlo necesitará un osciloscopio y un medidor de frecuencia. En el marco de este artículo, no vamos a plantear este problema, ya que la fabricación y configuración de una fuente de alimentación conmutada es mejor considerada por especialistas en foros relevantes.

Preste atención al artículo, que enumera otras fuentes de energía que pueden usarse para equipar la calefacción del hogar:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Instrucciones: cómo hacer un generador de hidrógeno usted mismo

Para la fabricación de una pila de combustible, tomamos el circuito electrolizador "seco" más avanzado utilizando electrodos en forma de placas de acero inoxidable. Las instrucciones a continuación demuestran el proceso de creación de un generador de hidrógeno de "A" a "Z", por lo que es mejor seguir la secuencia de acciones.

El esquema del tipo "seco" de pila de combustible

1. Fabricación de la carcasa de la pila de combustible. Como las paredes laterales del marco son placas de madera prensada o plexiglás, cortadas al tamaño del futuro generador. Debe entenderse que el tamaño del dispositivo afecta directamente su rendimiento, sin embargo, el costo de obtener HHO será mayor. Para la fabricación de una pila de combustible, las dimensiones óptimas del dispositivo son de 150x150 mm a 250x250 mm.
2. En cada una de las placas, se perfora un orificio debajo del accesorio de entrada (salida) para el agua. Además, necesitará perforar la pared lateral para la salida de gas y cuatro agujeros en las esquinas para conectar los elementos del reactor entre sí.
   

   Fabricación de paredes laterales

3. Usando una amoladora angular, las placas de electrodos se cortan de chapa de acero inoxidable 316L. Sus dimensiones deben ser inferiores a las dimensiones de las paredes laterales de 10 a 20 mm. Además, haciendo cada detalle, es necesario dejar una pequeña área de contacto en una de las esquinas. Esto será necesario para conectar los electrodos negativo y positivo en grupos antes de conectarlos a la tensión de alimentación.
4. Para obtener una cantidad suficiente de HHO, el acero inoxidable debe tratarse con papel de lija fino en ambos lados.
5. Se perforan dos agujeros en cada una de las placas: un taladro con un diámetro de 6 a 7 mm para suministrar agua al espacio entre los electrodos y un grosor de 8 a 10 mm para eliminar el gas marrón. Los puntos de perforación se calculan teniendo en cuenta las ubicaciones de instalación de las respectivas tuberías de entrada y salida.
   

   Aquí hay un conjunto de piezas que debe preparar antes de ensamblar la celda de combustible

6. Comience el ensamblaje del generador. Para hacer esto, se instalan accesorios para el suministro de agua y extracción de gas en las paredes de tableros duros. Los lugares de sus conexiones se sellan cuidadosamente con sellador automotriz o de plomería.
7. Después de eso, los pernos se instalan en una de las partes transparentes de la carcasa, después de lo cual se colocan los electrodos.
   

   La colocación de electrodos comienza con un anillo de sellado

   Tenga en cuenta: el plano de los electrodos de la placa debe ser plano, de lo contrario, los elementos con cargas diferentes se tocarán, causando un corto circuito.

8. Las placas de acero inoxidable se separan de las superficies laterales del reactor utilizando juntas tóricas, que pueden estar hechas de silicona, paronita u otro material. Solo es importante que su grosor no supere 1 mm. Las mismas partes se utilizan como separadores entre las placas. Durante el proceso de instalación, asegúrese de que las almohadillas de contacto de los electrodos negativo y positivo estén agrupadas en diferentes lados del generador.
   

   Al ensamblar las placas, es importante orientar adecuadamente las aberturas de salida.

9. Después de colocar la última placa, se instala un anillo de sellado, después del cual el generador se cierra con una segunda pared de panel duro, y la estructura misma se sujeta con arandelas y tuercas. Al realizar este trabajo, asegúrese de controlar la uniformidad del apriete y la ausencia de distorsiones entre las placas.
   

   Cuando el apriete final, el paralelismo de las paredes laterales debe ser controlado. Esto evitará distorsiones.

10. Usando mangueras de polietileno, el generador está conectado a un tanque de agua y un burbujeador.
11. Las almohadillas de contacto de los electrodos están interconectadas de cualquier manera, después de lo cual los cables de alimentación se conectan a ellas.
    

    Al recolectar varias celdas de combustible y encenderlas en paralelo, puede obtener suficiente gas marrón

12. Se suministra voltaje a la celda de combustible desde el generador PWM, después de lo cual el dispositivo se sintoniza y ajusta para la salida máxima de gas del HHO.

Para obtener gas marrón en una cantidad suficiente para calentar o cocinar, instale varios generadores de hidrógeno que funcionen en paralelo.

Video: Montaje del dispositivo

Video: La construcción del tipo "seco"

Momentos individuales de uso

En primer lugar, me gustaría señalar que el método tradicional de quemar gas natural o propano en nuestro caso no es adecuado, ya que la temperatura de combustión de HHO supera los parámetros similares de hidrocarburos en más de tres veces. Como usted mismo comprende, el acero estructural no resistirá esta temperatura durante mucho tiempo. El mismo Stanley Meyer recomendó usar un quemador de un diseño inusual, cuyo esquema le ofrecemos a continuación.

Esquema de un quemador de hidrógeno diseñado por S. Meyer

El truco de este dispositivo es que el HHO (indicado por 72 en el diagrama) pasa a la cámara de combustión a través de la válvula 35. La mezcla de hidrógeno en combustión sube a través del canal 63 y al mismo tiempo realiza el proceso de expulsión, arrastrando el aire exterior a través de los orificios ajustables 13 y 70. Bajo la tapa 40, se retiene una cierta cantidad de productos de combustión (vapor de agua), que ingresa a la columna de combustión a través del canal 45 y se mezcla con el gas en combustión. Esto le permite reducir la temperatura de combustión varias veces.

El segundo punto que me gustaría llamar su atención es el líquido que debe verterse en la instalación. Es mejor usar agua preparada que no contenga sales de metales pesados. La opción ideal es el destilado, que se puede comprar en cualquier tienda de autos o farmacia. Para el funcionamiento exitoso del electrolizador, se agrega hidróxido de potasio KOH al agua, a razón de aproximadamente una cucharada de polvo por cubo de agua.

Durante el funcionamiento de la instalación, es importante no sobrecalentar el generador. Cuando la temperatura se eleva a 65 grados Celsius o más, los electrodos del aparato se contaminarán con los subproductos de la reacción, como resultado de lo cual la productividad del electrolizador disminuirá. Si esto todavía sucediera, entonces la celda de hidrógeno tendrá que ser desmontada y la placa removida con papel de lija.

Y el tercero, en el que ponemos especial énfasis, es la seguridad. Recuerde que una mezcla de hidrógeno y oxígeno no se llama accidentalmente explosiva. El HHO es un compuesto químico peligroso que, si se maneja incorrectamente, puede causar una explosión. Observe las reglas de seguridad y tenga especial cuidado al experimentar con hidrógeno. Solo en este caso, el "ladrillo" en el que consiste nuestro Universo traerá calidez y confort a su hogar.

Se deben observar las reglas de seguridad no solo al instalar un generador de hidrógeno. Al ensamblar y operar el biorreactor, también se debe tener mucho cuidado, ya que el biogás es explosivo. Lea más sobre este tipo de instalación en el siguiente artículo:https://neo.aquatechn.com/es/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Esperamos que el artículo se haya convertido en una fuente de inspiración para usted y que, arremangándose, comience a fabricar una pila de combustible de hidrógeno. Por supuesto, todos nuestros cálculos no son la verdad última, sin embargo, se pueden usar para crear un modelo funcional de un generador de hidrógeno. Si desea cambiar completamente a este tipo de calefacción, entonces la pregunta deberá estudiarse con más detalle.Quizás su instalación se convierta en la piedra angular debido a la cual terminará la redistribución de los mercados de energía, y el calor barato y ecológico entrará en cada hogar.