Водороден генератор за отоплителната система: ние сглобяваме съществуващата инсталация със собствените си ръце

Отминали са дните, когато селска къща може да се отоплява само по един начин - чрез изгаряне на дърва или въглища в печката. Съвременните нагреватели използват различни видове гориво и в същото време автоматично поддържат комфортна температура в нашите домове. Природен газ, дизелово гориво или мазут, електричество, слънчева енергия и геотермална топлина - Ето непълен списък от алтернативи. Изглежда - живейте и се радвайте, но само постоянното увеличение на цените на горивата и оборудването ни принуждава да продължим търсенето на евтини методи за отопление. И в същото време неизчерпаем източник на енергия - водород, буквално лежи под краката ни. И днес ще говорим как да използваме обикновената вода като гориво, като сглобяваме водороден генератор със собствените си ръце.

Устройството и принципът на работа на водородния генератор

Фабричният водороден генератор е впечатляващо устройство

Използването на водород като гориво за отопление на селска къща е полезно не само поради високата калоричност, но и защото не се отделят вредни вещества при неговото изгаряне. Както всички помнят от учебния курс по химия в училище, когато два водородни атома се окисляват (химична формула H₂ - Хидрогений) с един кислороден атом се образува водна молекула. В същото време се отделя три пъти повече топлина, отколкото при изгарянето на природен газ. Можем да кажем, че водородът не е равен на други източници на енергия, тъй като запасите му на Земята са неизчерпаеми - световният океан с 2/3 се състои от химическия елемент H₂и във цялата Вселена този газ, заедно с хелия, е основният "строителен материал". Ето само един проблем - да получите чист Н₂ необходимо е да се раздели водата на съставните й части и това да не е лесно. Дълги години учените търсеха начин да извлекат водород и да се заселят при електролиза.

Схемата на лабораторния електролизатор

Този метод за производство на летлив газ е, че две метални пластини, свързани към източник на високо напрежение, се поставят във вода на малко разстояние една от друга. Когато се прилага мощност, високият електрически потенциал буквално разрушава водната молекула до нейните съставки, освобождавайки два водородни атома (HH) и един кислороден атом (O).Извлеченият газ е кръстен на физика Дж. Браун. Формулата му е HHO, а калоричната стойност е 121 MJ / kg. Кафявият газ гори с открит пламък и не образува вредни вещества. Основното предимство на това вещество е, че за неговата употреба е подходящ редовен котел, работещ върху пропан или метан. Отбелязваме само, че водородът в комбинация с кислород образува експлозивна смес, следователно ще бъдат необходими допълнителни предпазни мерки.

Настройка на кафяв газов завод

Генераторът, предназначен да произвежда кафяв газ в големи количества, съдържа няколко клетки, всяка от които съдържа много двойки електродни плочи. Те са инсталирани в запечатан контейнер, който е оборудван с изпускателна тръба за газ, клеми за свързване на захранването и шийка за пълнене на вода. В допълнение, инсталацията е оборудвана с предпазен клапан и воден затвор. Благодарение на тях елиминирана възможността за обратно разпространение на пламъка. Водородът гори само на изхода на горелката и не се запалва във всички посоки. Многократното увеличаване на полезната площ на инсталацията позволява извличането на горими вещества в количества, достатъчни за различни цели, включително отопление на жилищни помещения. Просто го направете с помощта на традиционен електролизатор ще бъде нерентабилно. Просто казано, ако електричеството, изразходвано за производство на водород, се използва директно за отопление на къща, ще бъде много по-изгодно от отоплението на котел с водород.

Водородна клетка Стенли Майер

Изходът от тази ситуация намери американският учен Стенли Майер. Неговата инсталация не използва мощен електрически потенциал, а токове с определена честота. Изобретението на великия физик се състоеше в това, че водна молекула се люлееше във времето с променящи се електрически импулси и влизаше в резонанс, което достига сила, достатъчна да я раздели на съставни атоми. За такъв ефект са били необходими токове десетки пъти по-ниски, отколкото при конвенционална машина за електролиза.

Видео: горивна клетка на Стенли Майер

За своето изобретение, което можеше да освободи човечеството от робството на петролните магнати, Стенли Майер беше убит, а работата на многогодишните му изследвания изчезна в средата на нищото. Въпреки това са запазени индивидуални бележки на учения, въз основа на които изобретателите на много страни по света се опитват да построят подобни инсталации. И трябва да кажа, не безуспешно.

Предимства на кафявия газ като енергиен източник

• Водата, от която се получава HHO, е едно от най-разпространените вещества на нашата планета.
• Когато този вид гориво се изгори, се образуват водни пари, които могат да се кондензират обратно в течност и да се използват повторно като суровина.
• В процеса на изгаряне на експлозивен газ не се образуват други странични продукти освен вода. Можем да кажем, че няма по-екологичен вид гориво от Браун газ.
• По време на работа на водородна отоплителна система се отделя водна пара в количество, достатъчно за поддържане на влажността в помещението на комфортно ниво.

Може да се интересувате и от материали за това как сами да изградите газов генератор:https://neo.aquatechn.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Област на приложение

Днес електролизаторът е същото познато устройство като ацетиленовия генератор или плазмената резачка. Първоначално водородните генератори са били използвани от заварчици, тъй като носенето на инсталация с тегло само няколко килограма е много по-лесно, отколкото придвижването на огромни кислородни и ацетиленови бутилки. В същото време високата енергийна интензивност на блоковете не беше критична - всичко се определяше от удобството и практичността. През последните години използването на Браун газ надхвърля обичайните концепции за водород като гориво за газовите заваръчни машини.В бъдеще възможностите на технологията са много широки, тъй като използването на HHO има много предимства.

• Намален разход на гориво в превозните средства. Съществуващите автомобилни генератори на водород позволяват използването на HHO като добавка към традиционния бензин, дизел или газ. Благодарение на по-пълното изгаряне на горивната смес може да се постигне 20-25% намаление на консумацията на въглеводороди.
• Икономия на гориво в ТЕЦ, използващи газ, въглища или мазут.
• Намаляване на токсичността и повишаване на ефективността на старите котелни.
• Многократно намаляване на разходите за отопление на жилищни сгради поради пълната или частична подмяна на традиционните горива с кафяв газ.
• Използването на преносими инсталации за производство на HHO за битови нужди - готвене, получаване на топла вода и др.
• Разработване на фундаментално нови, мощни и екологични централи.

Водороден генератор, построен с помощта на технологията на S. Meyer „Water Fuel Cell Technology“ (това беше името на неговия трактат), може да се купи - много компании в САЩ, Китай, България и други страни, които ги произвеждат. Предлагаме сами да направим водороден генератор.

Видео: Как правилно да подредите отоплението с водород

Какво е необходимо, за да направите горивна клетка у дома

Започвайки производството на водородна горивна клетка, е необходимо да се изучи теорията на процеса на образуване на взривен газ. Това ще даде разбиране за случващото се в генератора, ще помогне за настройката и работата на оборудването. Освен това ще трябва да се запасите с необходимите материали, повечето от които ще бъде лесно да намерите в дистрибуторската мрежа. Що се отнася до чертежите и инструкциите, ще се опитаме да разкрием тези проблеми изцяло.

Проектиране на водороден генератор: диаграми и чертежи

Домашна инсталация за производство на кафяв газ се състои от реактор с инсталирани електроди, ШИМ генератор за тяхното захранване, воден затвор и свързващи проводници и маркучи. Понастоящем има няколко вериги електролизатори, използващи плочи или тръби като електроди. Освен това в мрежата можете да намерите инсталацията на така наречената суха електролиза. За разлика от традиционния дизайн, в такъв апарат в контейнер с вода не се монтират плочи, но течност се подава в пролуката между плоските електроди. Отхвърлянето на традиционната схема може значително да намали размера на горивната клетка.

В работата можете да използвате чертежи и схеми на работещи електролизатори, които могат да бъдат адаптирани към вашите собствени условия.

Изборът на материали за изграждане на водороден генератор

За производството на горивна клетка практически не са необходими специфични материали. Единствените трудности, които могат да възникнат, са електродите. И така, какво трябва да се подготви преди започване на работа.

1. Ако вашият дизайн е генератор от мокър тип, тогава ще ви е необходим запечатан резервоар за вода, който ще служи и като реактор. Можете да вземете всеки подходящ контейнер, основното изискване е достатъчна здравина и херметичност. Разбира се, когато използвате метални плочи като електроди, е по-добре да използвате правоъгълен дизайн, например внимателно запечатан калъф от автомобилен акумулатор в стар стил (черен). Ако тръбите се използват за производство на HHO, тогава е подходящ и просторен контейнер от битов филтър за пречистване на водата.Най-добрият вариант би бил да се направи корпус от генератор от неръждаема стомана, например, 304 SSL.
   

   Монтаж на електрод за водороден генератор от мокър тип

   Когато избирате „суха“ горивна клетка, се нуждаете от лист от плексиглас или друга прозрачна пластмаса с дебелина до 10 мм и О-пръстени, изработени от технически силикон.

2. Тръби или плочи, изработени от неръждаема стомана. Разбира се, можете да вземете обичайния "черен" метал, но по време на работа на електролизатора, простото въглеродно желязо бързо корозира и електродите често ще трябва да се променят. Използването на високо въглероден метал, легиран с хром, ще даде възможност на генератора да работи дълго време. Занаятчиите, участващи в производството на горивни клетки, дълго време се занимават с избора на материал за електродите и се заселват върху неръждаема стомана клас 316 L. Между другото, ако тръби от тази сплав се използват в дизайна, диаметърът им трябва да бъде избран така, че при монтажа на една част в другата между тях имаше празнина не по-голяма от 1 мм. За перфекционистите дават точните размери:
   - диаметърът на външната тръба е 25.317 мм;
   - диаметърът на вътрешната тръба зависи от дебелината на външната. Във всеки случай тя трябва да осигурява пролука между тези елементи, равна на 0,67 мм.
   

   От това колко точно са избрани параметрите на частите на водородния генератор, зависи неговото изпълнение

3. ШИМ генератор. Правилно сглобената електрическа верига ще ви позволи да регулирате честотата на тока в необходимите граници и това е пряко свързано с появата на резонансни явления. С други думи, за да се започне еволюцията на водорода, ще е необходимо да се изберат параметрите на захранващото напрежение, следователно, специално внимание се обръща на монтажа на PWM генератора. Ако сте запознати с поялника и можете да различите транзистора от диода, тогава електрическата част може да бъде направена независимо. В противен случай можете да се свържете с познат електронен инженер или да поръчате производството на превключващо захранване в сервиз за ремонт на електронни устройства.
   

   Превключващото захранване, предназначено да се свърже с горивната клетка, може да бъде закупено онлайн. Малки частни компании у нас и в чужбина се занимават с тяхното производство.

4. Електрически проводници за свързване. Ще бъде достатъчно проводници с напречно сечение от 2 квадратни метра. mm
5. Барботьор. Това причудливо име занаятчиите нарекли най-обикновения воден затвор. Можете да използвате всеки запечатан контейнер за него. В идеалния случай тя трябва да бъде снабдена с плътно прилепващ капак, който при запалване на газ вътре ще бъде моментално откъснат. Освен това се препоръчва да се инсталира прекъсване между електролизатора и мехурчето, което ще предотврати връщането на HHO в клетката.
   

   Дизайн на балончета

6. Маркучи и фитинги За да свържете HHO генератора, се нуждаете от прозрачна пластмасова тръба, входящ и изходящ монтаж и скоби.
7. Гайки, болтове и шипове. Те ще са необходими, за да закрепят частите на клетката една към друга.
8. Реакционен катализатор. За да се интензифицира процеса на образуване на HHO, в реактора се добавя калиев хидроксид KOH. Това вещество може да се купи без проблеми в мрежата. За първи път не повече от 1 кг прах ще бъде достатъчен.
9. Автомобилен силикон или друг уплътнител.

Обърнете внимание, че полираните тръби не се препоръчват. Напротив, експертите препоръчват да шлифовате частите, за да получите матово покритие. В бъдеще това ще увеличи производителността на инсталацията.

Инструменти, които ще бъдат необходими в процеса

Преди да пристъпите към изграждането на горивната клетка, подгответе следните инструменти:

• ножовка за метал;
• тренировка с набор от свредла;
• комплект гаечни ключове;
• плоски и шлицови отвертки;
• ъглошлайф ("шлайф") с зададен кръг за рязане на метал;
• мултицет и разходомер;
• владетел;
• маркер.

Освен това, ако ще бъдете самостоятелно ангажирани с изграждането на PWM генератор, тогава за да го настроите, ще ви е необходим осцилоскоп и честотен метър. В рамките на тази статия няма да повдигаме този въпрос, тъй като производството и конфигурирането на комутационно захранване се разглежда най-добре от специалисти в специализирани форуми.

Обърнете внимание на статията, в която са изброени други източници на енергия, които могат да се използват за оборудване на отоплението на дома:https://neo.aquatechn.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Инструкция: как сами да си направите водороден генератор

За производството на горивна клетка ние вземаме най-модерната схема на „сух“ електролизатор, използвайки електроди под формата на плочи от неръждаема стомана. Инструкциите по-долу демонстрират процеса на създаване на водороден генератор от "A" до "Z", така че е по-добре да следвате последователността на действията.

Схемата на горивния елемент "сух" тип

1. Изработка на корпуса на горивните клетки. Тъй като страничните стени на рамката са плочи от твърд картон или плексиглас, нарязани на размера на бъдещия генератор. Трябва да разберете, че размерът на устройството влияе пряко върху неговата производителност, обаче, цената за получаване на HHO ще бъде по-висока. За производството на горивна клетка оптималните размери на устройството са от 150x150 mm до 250x250 mm.
2. Във всяка от плочите се пробива отвор под входящия (изходния) отвор за вода. Освен това ще ви е необходимо пробиване в страничната стена за изход на газ и четири отвора в ъглите, за да свържете елементите на реактора един към друг.
   

   Изработка на странични стени

3. С помощта на ъглошлайф, електродните плочи се изрязват от лист от неръждаема стомана 316L. Размерите им трябва да са по-малки от размерите на страничните стени с 10 - 20 мм. Освен това, правейки всеки детайл, е необходимо да оставите малка контактна зона в един от ъглите. Това ще е необходимо за свързване на отрицателните и положителните електроди в групи, преди да ги свържете към захранващото напрежение.
4. За да получите достатъчно количество HHO, неръждаемата стомана трябва да бъде обработена с фина шкурка от двете страни.
5. Във всяка от плочите се пробиват два отвора: свредло с диаметър 6 - 7 мм - за подаване на вода в пространството между електродите и дебелина 8 - 10 мм - за изпускане на кафяв газ. Пробивните точки се изчисляват, като се вземат предвид местата на монтаж на съответните входни и изпускателни тръби.
   

   Ето набор от части, които трябва да подготвите, преди да сглобите горивната клетка

6. Започнете монтажа на генератора. За да направите това, фитингите за водоснабдяване и извличане на газ са инсталирани в стените на твърдата дъска. Местата на техните връзки са внимателно запечатани с автомобилен или водопроводен уплътнител.
7. След това в една от прозрачните части на корпуса се монтират шипове, след което се полагат електродите.
   

   Полагането на електрод започва с уплътнителен пръстен

   Моля, обърнете внимание: равнината на електродите на плочата трябва да е равномерна, в противен случай елементите с различен заряд ще се докоснат, причинявайки късо съединение!

8. Плочите от неръждаема стомана се отделят от страничните повърхности на реактора с помощта на уплътнители, които могат да бъдат изработени от силикон, паронит или друг материал. Важно е само дебелината му да не надвишава 1 мм. Същите части се използват като дистанционери между плочите. По време на процеса на полагане, уверете се, че контактните накладки на отрицателните и положителните електроди са групирани от различни страни на генератора.
   

   При сглобяването на плочите е важно правилно да се ориентират изходните отвори.

9. След полагане на последната плоча се монтира уплътнителен пръстен, след което генераторът се затваря с втора стена от твърда плоскост, а самата конструкция се закрепва с шайби и гайки. Извършвайки тази работа, не забравяйте да наблюдавате равномерността на затягането и липсата на изкривявания между плочите.
   

   При окончателно затягане трябва да се контролира паралелизмът на страничните стени. Това ще избегне изкривявания.

10. С помощта на полиетиленови маркучи генераторът е свързан с резервоар с вода и мехурче.
11. Контактните накладки на електродите са свързани помежду си по всякакъв начин, след което захранващите проводници са свързани към тях.
    

    Събирайки няколко горивни клетки и ги включвайте паралелно, можете да получите достатъчно кафяв газ

12. Напрежението се подава към горивната клетка от PWM генератора, след което устройството се настройва и регулира за максималния изход на газ на HHO.

За да получите кафяв газ в количество, достатъчно за отопление или готвене, инсталирайте няколко водородни генератора, работещи успоредно.

Видео: Сглобяване на устройството

Видео: Сухи строителни работи

Индивидуални моменти на употреба

Първо, искам да отбележа, че традиционният метод за изгаряне на природен газ или пропан в нашия случай не е подходящ, тъй като температурата на изгаряне на HHO надвишава тази на въглеводородите с повече от три пъти. Както сами разбирате, конструкционната стомана няма да издържи на тази температура дълго време. Самият Стенли Майер препоръча да използвате горелка с необичаен дизайн, схемата на която даваме по-долу.

Схема на водородна горелка, проектирана от S. Meyer

Номерът на това устройство е, че HHO (обозначен със 72 на диаграмата) преминава в горивната камера през клапан 35. Горещата водородна смес се издига през канал 63 и в същото време провежда процеса на изхвърляне, като влачи навън въздух през регулируемите отвори 13 и 70. Под капачката 40 се задържа определено количество продукти от изгарянето (водна пара), което влиза в горивната колона през канал 45 и се смесва с горящия газ. Това ви позволява да намалите температурата на горене няколко пъти.

Вторият момент, на който бих искал да ви обърна внимание, е течността, която трябва да се излее в инсталацията. Най-добре е да използвате приготвена вода, която не съдържа соли на тежки метали. Идеалният вариант е дестилатът, който може да бъде закупен във всеки автомобилен магазин или аптека. За успешната работа на електролизатора се добавя калиев хидроксид KOH във водата със скорост около една супена лъжица прах за кофа с вода.

По време на работата на инсталацията е важно да не се прегрява генераторът. Когато температурата се повиши до 65 градуса по Целзий или повече, електродите на апарата ще бъдат замърсени със странични продукти на реакцията, поради което производителността на електролизатора ще намалее. Ако това все пак се е случило, тогава водородна клетка ще трябва да бъде разглобена и плаката отстранена с помощта на шкурка.

И третото, върху което поставяме особен акцент, е сигурността. Не забравяйте, че смес от водород и кислород не случайно се нарича експлозивна. HHO е опасно химично съединение, което при неправилно боравене може да причини експлозия. Спазвайте правилата за безопасност и бъдете особено внимателни, когато експериментирате с водород. Само в този случай "тухлата", от която се състои нашата Вселена, ще внесе топлина и комфорт във вашия дом.

Трябва да се спазват правилата за безопасност не само при инсталиране на водороден генератор. Когато сглобявате и работите с биореактора, човек също трябва да бъде изключително внимателен, тъй като биогазът е взривоопасен. Прочетете повече за този тип инсталация в следната статия:https://neo.aquatechn.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Надяваме се, че статията се е превърнала в източник на вдъхновение за вас и вие, завивайки ръкави, започвате да произвеждате водородна горивна клетка. Разбира се, всички наши изчисления не са крайната истина, но те могат да бъдат използвани за създаване на работещ модел на водороден генератор. Ако искате напълно да преминете към този тип отопление, тогава въпросът ще трябва да бъде проучен по-подробно.Може би вашата инсталация ще се превърне в крайъгълен камък, благодарение на който преразпределението на енергийните пазари ще приключи и евтината и екологична топлина ще навлезе във всеки дом.