Водородный котел отличная замена природному газу и твердым видам

Что такое электролизер, его характеристики и применение

Так называется одноименное устройство для электрохимического процесса, для которого требуется внешний источник питания. Конструктивно этот аппарат представляет собой ванну с электролитом, в которой размещены два и более электродов.

Главная особенность таких устройств – производительность, часто этот параметр указывается в названии модели, например, в стационарных электролизных установках СЭУ-10, СЭУ-20, СЭУ-40, МБЭ-125 (мембранные блочные электролизеры) и т.д. В этих случаях числа указывают на производство водорода (м3 / ч).

Стационарная промышленная электролизная установка производительностью 40 м3 водорода в час (СЭУ-40)

Что касается остальных характеристик, то они зависят от конкретного типа устройства и области применения, например, при проведении электролиза воды на эффективность системы влияют следующие параметры:

  1. Уровень напряжения (минимальный потенциал электрода) должен составлять от 1,8 до 2 вольт, более низкое значение «не запускает» процесс, а более высокое значение приводит к чрезмерному потреблению энергии, используемой для нагрева электролита. Если в качестве источника используется источник питания, например, на 14 вольт, имеет смысл разделить емкость ванны пластин на 7 ячеек, как показано на рисунке 2. Рис. 2. Расположение пластин в ванне электролизера

Итак, подав на выходы 14 вольт, мы получим по 2 вольта на каждую ячейку, при этом на пластинах с каждой стороны будут разные потенциалы. Электролизеры, в которых используется аналогичная система соединения пластин, называются сухими элементами.

  1. Расстояние между пластинами (между пространствами катода и анода), чем оно меньше, тем меньше сопротивление и, следовательно, тем больше тока будет проходить через раствор электролита, что приведет к увеличению газообразования.
  2. Размер пластины (то есть площадь электродов) прямо пропорционален току, протекающему через электролит, и, таким образом, также влияет на производительность.
  3. Концентрация электролитов и тепловой баланс.
  4. Характеристики материала, из которого изготовлены электроды (золото – идеальный материал, но слишком дорогой, поэтому в самодельных схемах используется нержавеющая сталь).
  5. Применение технологических катализаторов и т.д.

Как упоминалось выше, установки этого типа могут использоваться в качестве генератора водорода для производства хлора, алюминия или других веществ. Также они используются как устройства для очистки и обеззараживания воды (УПЭВ, ВГЭ), а также для сравнительного анализа ее качества (Тесп 001).

А) Установка прямого электролиза воды (УПЭВ); Б) Анализатор качества воды Tesp 001

В первую очередь нас интересуют устройства, производящие газ Брауна (водород с кислородом), так как именно эта смесь имеет все перспективы использования в качестве альтернативного энергоносителя или топливной добавки. Мы рассмотрим их чуть позже, а пока перейдем к устройству и принципу работы более простого электролизера, разделяющего воду на водород и кислород.

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хочу отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не сработает, так как температура горения HHO более чем в три раза выше, чем у углеводородов. Как вы сами понимаете, конструкционная сталь долго не выдержит такую ​​температуру. Сам Стэнли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства в том, что HHO (обозначенный цифрой 72 на схеме) проходит в камеру сгорания через клапан 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно выполняет процесс эжекции, увлекая наружный воздух через регулируемый отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается определенное количество продуктов сгорания (водяного пара), которые по каналу 45 поступают в колонну сгорания и смешиваются с газообразными продуктами сгорания. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание, это жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, не содержащую солей тяжелых металлов

Идеальный вариант – это дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для правильной работы электролизера в воду добавляют гидроксид калия КОН из расчета примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

И третье, на что мы обращаем особое внимание, – это безопасность. Помните, что смесь водорода и кислорода не случайно называют взрывчатым веществом. HHO – опасное химическое вещество, которое при неаккуратном обращении может вызвать взрыв. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно осторожны при экспериментах с водородом. Только в этом случае «кирпич», из которого сделана наша Вселенная, принесет в ваш дом тепло и уют.

Мы надеемся, что эта статья вдохновила вас засучить рукава и начать создавать собственный водородный топливный элемент. Конечно, все наши расчеты не являются истиной в последней инстанции, однако их можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, проблему необходимо будет изучить более подробно. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков и экономическое и экологическое тепло поступит в каждый дом.

Постройка водородной горелки

Приступим к изготовлению водяной горелки. Традиционно мы начнем с подготовки необходимых инструментов и материалов.

Что потребуется в работе

  1. Лист нержавеющей стали».
  2. Обратный клапан.
  3. Два болта 6х150, гайки и шайбы к ним.
  4. Фильтр сквозной (от стиральной машины).
  5. Прозрачная трубка. Водяной уровень для этого идеален: в магазинах стройматериалов он продается по 350 рублей за 10 м.
  6. Герметичный пластиковый контейнер для пищевых продуктов емкостью 1,5 литра. Ориентировочная стоимость 150 руб.
  7. Фитинги в елочку ø8 мм (идеально подходят для одной трубы).
  8. Шлифовальный станок для распиловки металла.

Теперь попробуем разобраться, какую именно нержавеющую сталь нужно использовать. В идеале для этого следует брать сталь 03Х16Н1. Но покупка целого листа «нержавейки» иногда бывает очень дорого, ведь изделие толщиной 2 мм стоит более 5500 рублей, к тому же его нужно как-то привезти. Поэтому, если где-то лежит небольшой кусок такой стали (достаточно 0,5х0,5 м), то сделать его можно.

Водородный котел - отличный заменитель природного газа и твердого топлива

Корпус никель-водородной батареи

Мы будем использовать нержавеющую сталь, потому что обычная сталь, как известно, в воде начинает ржаветь. Также в нашем проекте мы намерены использовать вместо воды щелочь, то есть окружающая среда более чем агрессивная, и даже под воздействием электрического тока обычная сталь долго не прослужит.

Инструкция по изготовлению

Первый шаг. Сначала возьмите лист стали и положите его на ровную поверхность. Из листа вышеуказанных размеров (0,5х0,5 м) должно получиться 16 прямоугольников для будущей водородной горелки, вырезаем их болгаркой.

Вторая фаза. Просверлите отверстия под болт на обратной стороне пластин. Если бы мы думали сделать «сухой» электролизер, мы бы просверлили еще отверстия снизу, но в данном случае это не обязательно. Дело в том, что «сухая» конструкция намного сложнее, и полезная площадь пластин в ней не использовалась бы на 100%. Сделаем «мокрый» электролизер: пластины будут полностью погружены в электролит и вся их площадь будет участвовать в реакции.

Третья фаза. Принцип действия описанной горелки основан на следующем: электрический ток, проходящий через погруженные в электролит пластины, приведет к тому, что вода (она должна быть частью электролита) разлагается на кислород (O) и водород. (H). Следовательно, у нас должны быть одновременно две пластины: катод и анод.

С увеличением площади этих пластин увеличивается объем газа, поэтому в этом случае мы используем восемь штук на катод и анод соответственно.

Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома

Шаг четвертый. Далее нам нужно установить тарелки в пластиковую емкость, чтобы они чередовались: плюс, минус, плюс, минус и так далее).

Вырезаем из трубочки колечки, вырезаем их и получаем полоски толщиной около 1 мм. Это идеальное расстояние для эффективного производства водорода на предприятии.

Пятый этап. Крепим пластины между собой шайбами. Делаем так: на болт надеваем шайбу, затем пластину, после нее три шайбы, еще пластину, еще три шайбы и так далее. На катод навешиваем восемь штук, на анод – восемь.

Затем затяните гайки и изолируйте пластины с помощью ранее нарезанных полос.

Шестой этап. Наблюдаем, где именно болты упираются в емкость, проделываем в этом месте отверстия. Если вдруг болты не влезают в емкость, обрезаем их на необходимую длину. Затем вставляем болты в отверстия, надеваем на них шайбы и фиксируем гайками, для лучшего уплотнения.

Далее делаем отверстие в крышке под штуцер, прикручиваем сам штуцер (желательно промазывая стык силиконовым герметиком). Вдуваем в штуцер, чтобы проверить герметичность крышки. Если воздух все-таки выходит снизу, закрываем это соединение герметиком.

Седьмой этап. По окончании сборки тестируем готовый генератор. Для этого подключите к нему любой источник, наполните емкость водой и закройте крышкой. Далее на штуцер надеваем шланг, который опускаем в емкость с водой (чтобы увидеть пузырьки воздуха). Если источник недостаточно сильный, их не будет в емкости, но они обязательно появятся в электролизере.

Далее нам нужно увеличить скорость газовыделения за счет увеличения напряжения в электролите. Здесь стоит отметить, что чистая вода не является проводником – по ней течет ток из-за присутствующих в ней примесей и соли. Разбавим щелочь в воде (например, гидроксид натрия отличный – продается в магазинах как очиститель от кротов»).

Несколько дельных советов

Итак, поговорим о других составляющих водородной горелки: фильтре для стиральной машины и вентиле. Оба предназначены для защиты. Клапан не позволит воспламенившемуся водороду повторно попасть в конструкцию и взорвать скопившийся под крышкой ячейки газ (правда, его немного). Если мы не установим клапан, емкость будет повреждена, и щелочь вытечет.

Фильтр понадобится для изготовления гидрозатвора, который будет служить барьером от взрыва. Мастера, не понаслышке знакомые с постройкой самодельной водородной горелки, называют эту заслонку «бульбулайзером». Фактически, он просто создает пузырьки воздуха в воде. Для самой горелки используем такую ​​же прозрачную трубку. Вот и все, водородная горелка готова!

Осталось только подключить его к входу системы «теплый пол», заделать соединение и запустить прямую работу.

Как работает водородное отопление

Этот способ нагрева был разработан одной из итальянских компаний. Водородный котел работает без образования вредных отходов, поэтому он считается самым экологичным и бесшумным способом обогрева дома. Новаторство разработки заключается в том, что ученым удалось добиться сжигания водорода при относительно низкой температуре (около 300 ° C), что позволило изготавливать такие отопительные котлы из традиционных материалов.

Водородные топливные элементы для дома

Во время работы котел выделяет только безвредный пар, а единственное дорогое дело – электричество. А если совместить его с солнечными батареями (гелиосистемой), то эти затраты можно полностью свести к нулю.

Как это работает? Кислород реагирует с водородом и, как мы помним из уроков химии в средней школе, образует молекулы воды. Реакция вызывается катализаторами, в результате которых выделяется тепловая энергия, которая нагревает воду примерно до 40ᵒC – идеальной температуры для «теплого пола».

Регулировка мощности котла позволяет получить определенный температурный показатель, необходимый для обогрева помещения определенной площади. Также стоит отметить, что такие котлы считаются модульными, так как состоят из нескольких независимых друг от друга каналов. В каждом из каналов находится вышеупомянутый катализатор, в результате в теплообменник поступает теплоноситель, который уже достиг необходимого показателя 40 ° C.

Водяной затвор и предохранитель

Обратите внимание на рисунок No. 1 – там две емкости (я их пометила А и В), ну и игла от одноразового шприца (С), все это соединено трубками-капельницами. В первую емкость (А) необходимо налить воду, это гидрозатвор

необходимо, чтобы взрыв не доходил до электролизера (если он взорвется, то будет как осколочная граната)

в первую емкость (А) необходимо налить воду, это гидрозатвор. Необходимо, чтобы взрыв не доходил до электролизера (если он взорвется, то будет как осколочная граната).

Рисунок №5 – Гидравлическое уплотнение

Обратите внимание, что в крышке гидрозатвора есть два разъема (все это я адаптировал из медицинской капельницы), оба герметично приклеены к крышке с помощью эпоксидного клея. Одна трубка длинная, по ней водород от генератора должен течь под воду, пузырясь, а через второе отверстие проходить по трубке к предохранителю (В)

Рисунок №6 – Предохранитель

В емкость с предохранителем можно налить как воду (для большей надежности), так и спирт (пары спирта повышают температуру горения пламени).

Сам предохранитель сделан так: нужно просверлить в крышке отверстие диаметром 15 мм и отверстия для шурупов.

Рисунок №7 – Как выглядят отверстия в крышке

Также вам понадобятся две толстые шайбы (при необходимости нужно расширить внутренний диаметр шайбы круглым напильником), две водяные подушечки и шоколадная фольга или обычный воздушный шар.

Водородный котел - отличный заменитель природного газа и твердого топливаРисунок №8 – Схема предохранительного клапана

собирается он довольно просто, нужно просверлить четыре коаксиальных отверстия в железных шайбах, крышке и прокладках. Для начала нужно приварить болты к верхней шайбе, это легко сделать с помощью мощного паяльника и активного флюса.

Рисунок №9 – Шайба с винтамиРисунок №10 – Винты, приваренные к шайбе

После приваривания шурупов нужно надеть резиновую прокладку на шайбу и на сам клапан. Я использовал тонкую резиновую ленту от лопнувшего баллона (это намного удобнее, чем надевать тонкий лист), хотя лист тоже неплохо работает, по крайней мере, когда я проверял свою водородную горелку на взрывы, это был лист в клапане.

Рисунок №11 – Нанесите прокладку и защитную резину

Затем ставим вторую прокладку и можно вставлять защиту в просверленные в крышке отверстия.

Картинка n. 12 – Клапан готовРисунок №13 – Защитные элементы

Вторая шайба и гайки необходимы для прочного и надежного закрепления ограждения путем затягивания гаек (см. Рисунок 6).

Правильно понять и учесть, нельзя пренебрегать правилами безопасности, особенно при работе со взрывоопасными газами. А такое простое устройство избавит от неприятных сюрпризов. Защита работает по принципу «где тонкий, там и ломается», при взрыве сбрасывается защитная пленка (фольга или резинка) и сила взрыва не попадает в электролизер, кроме того, этому также препятствует уплотнение воды. Поверьте мне на слово, если электролизер взорвется, мелочью это не покажется :)!!!

Рисунок №14 – Взрыв

Следует понимать, что авария неизбежна. Дело в том, что на выходе из сопла (а это довольно неплохая игла от одноразового шприца) пламя горит только потому, что создается давление газа (давление оговаривается).

Рисунок № 15 – Насадка от шприца, на подставке

Например, вы работаете со своей горелкой, и теперь свет выключен, поверьте мне! Не успеваешь отскочить от горелки, пламя мгновенно вернется через трубку и загремит лопнувший предохранительный клапан (надо, чтобы он лопнул, а не электролизер) – это вполне нормально при включенной горелке самодельные – будьте начеку и осторожны, держитесь подальше от водородной горелки и используйте средства индивидуальной защиты!

Лично я не очень люблю водородную горелку и пробовал сделать ее только потому, что у меня уже был готов электролизер. Во-первых, это очень опасно, а во-вторых, не очень эффективно (я говорю о своей водородной горелке, а не о горелках вообще) расплавить то, что я хотел, не удалось. И поэтому, если у вас есть идея сделать этот тип горелки, задайте себе вполне рациональный вопрос «а стоит ли оно того», поскольку сборка электролизера с нуля – довольно проблематичное занятие, и вам также понадобится мощный источник питания, который бы быть достаточным, чтобы соответствовать давлению водорода и диаметру выпускного патрубка. Поэтому «если бы это было» не рекомендую, а только если вам это действительно нужно.

Спасибо, что посетили bip-mip.com

Виды электролизеров

Кратко ознакомимся с конструктивными особенностями основных типов водоразделительных устройств.

Сухие

Конструкция устройства этого типа показана на рисунке 2, его особенность заключается в том, что, манипулируя количеством ячеек, можно запитать устройство от источника с напряжением, значительно превышающим минимальный потенциал электрода.

Проточные

Упрощенное устройство этого типа устройства можно найти на рисунке 5. Как видите, конструкция включает в себя ванну с электродами «А», полностью заполненную раствором, и резервуар «D».

Рис 5. Конструкция проточного электролизера

Принцип работы устройства следующий:

  • вход в электрохимический процесс, газ вместе с электролитом выдавливается в емкость «D» через трубку «B»;
  • в емкости «Д» происходит отделение от раствора электролита газа, отводимого через нагнетательный клапан «С»;
  • электролит возвращается в ванну для гидролиза через трубку «Е».

Мембранные

Основная особенность этого типа устройств – использование твердого электролита (мембраны) на полимерной основе. Конструкцию устройств этого типа можно найти на рисунке 6.

Рис 6. Мембранный электролизер

Главная особенность таких устройств – двойное назначение мембраны, она не только переносит протоны и ионы, но и физически разделяет как электроды, так и продукты электрохимического процесса.

Диафрагменные

В случаях, когда диффузия продуктов электролиза между электродными камерами не допускается, используется пористая диафрагма (отсюда и название таких устройств). Материалом для него может быть керамика, асбест или стекло. В некоторых случаях для создания такой диафрагмы можно использовать полимерные волокна или стекловату. На рис. 7 показан более простой вариант мембранного устройства для электрохимических процессов.

Конструкция мембранной ячейки

Объяснение:

  1. Выход кислорода.
  2. U-образный шар
  3. Выпуск водорода.
  4. Анод.
  5. Катод.
  6. Диафрагма.

Щелочные

В дистиллированной воде электрохимический процесс невозможен, в качестве катализатора используется концентрированный щелочной раствор (использование соли нежелательно, так как при этом выделяется хлор). Исходя из этого, большинство электрохимических устройств для расщепления воды можно назвать щелочными.

На тематических форумах рекомендуется использовать гидроксид натрия (NaOH), который, в отличие от бикарбоната натрия (NaHCO3), не разъедает электрод. Обратите внимание, что у последнего есть два существенных преимущества:

  1. можно использовать железные электроды.
  2. Никаких вредных веществ не выделяется.

Но один существенный недостаток сводит на нет все преимущества пищевой соды как катализатора. Его концентрация в воде не превышает 80 грамм на литр. Это снижает морозостойкость электролита и его токопроводимость. Если первое еще можно выдержать в теплое время года, второе требует увеличения площади электродных пластин, что в свою очередь увеличивает размеры конструкции.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к производству водородного топливного элемента, необходимо обязательно изучить теорию процесса образования детонирующего газа. Это даст представление о том, что происходит в генераторе, поможет в настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, вам нужно будет запастись необходимыми материалами, большую часть которых будет несложно найти в торговой сети. Что касается чертежей и инструкций, мы постараемся полностью раскрыть эти вопросы.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для производства газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, генератора ШИМ для их электропитания, гидрозатвора и соединительных кабелей и труб. В настоящее время существует несколько схем электролизеров, в которых в качестве электродов используются пластины или трубки. Кроме того, в Интернете можно найти так называемую установку сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком устройстве не пластины устанавливаются в емкость с водой, а жидкость подается в пространство между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливного элемента.

В работе вы можете использовать чертежи и схемы рабочих электролизеров, которые можно адаптировать к вашим условиям.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливного элемента почти не требуются специальные материалы. Единственное, что может быть сложно, – это электроды. Итак, что нужно подготовить перед началом работы.

  1. Если выбранная вами конструкция является генератором «мокрого» типа, вам понадобится герметичный контейнер для воды, который одновременно будет действовать как корпус реактора. Можно взять любую подходящую тару, главное требование – достаточная прочность и газонепроницаемость. Конечно, при использовании металлических пластин в качестве электродов лучше использовать прямоугольную конструкцию, например, тщательно герметичный корпус от старомодного (черного) автомобильного аккумулятора. Если для получения HHO используются трубы, то подойдет и большая емкость от бытового фильтра для очистки воды. Лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали типа 304 SSL.

Электродный блок для генератора «мокрого» водорода

При выборе «сухого» топливного элемента вам понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и техническое силиконовое уплотнительное кольцо.

Трубки или пластины из нержавеющей стали. Конечно, можно взять обычный «черный» металл, однако при работе электролизера простой углеродистое железо быстро корродирует, и электроды придется часто менять. Использование высокоуглеродистого металла, связанного с хромом, позволит генератору работать долгое время. Мастера, занимающиеся производством топливных элементов, давно занимаются подбором материала электродов и остановились на нержавеющей стали 316 L. Кстати, если в конструкции используются трубы из этого сплава, то их диаметр должен подбираться таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними оставался зазор не более 1 мм. Для перфекционистов вот точные размеры: – внешний диаметр трубки – 25,317 мм; – диаметр внутренней трубы зависит от толщины внешней. В любом случае расстояние между этими элементами должно быть равно 0,67 мм.

Его производительность зависит от точности, с которой подобраны параметры деталей водородного генератора

Обратите внимание, что полированные трубки не рекомендуются. И наоборот, специалисты рекомендуют шлифовать детали для получения матового покрытия. В будущем это поможет повысить производительность установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к созданию топливного элемента, подготовьте следующие инструменты:

  • ножовка по металлу;
  • дрель с набором сверл;
  • набор ключей;
  • отвертки плоские и шлицевые;
  • угловая шлифовальная машина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • управлять;
  • маркер.

Кроме того, если вы самостоятельно создаете генератор ШИМ, вам потребуются осциллограф и частотомер для его настройки. В контексте данной статьи мы не будем поднимать этот вопрос, так как изготовление и настройку импульсного блока питания лучше всего рассматривать специалистами на профильных форумах.

Электролизер для автомобиля своими руками

В Интернете можно найти множество схем систем HHO, которые, по мнению авторов, позволяют сэкономить от 30% до 50% топлива. Подобные утверждения слишком оптимистичны и, как правило, не подтверждаются никакими доказательствами. Упрощенная схема такой системы представлена ​​на рисунке 11.

Упрощенная схема автомобильного электролизера

По идее, такое устройство должно снизить расход топлива за счет его полного истощения. Для этого смесь Брауна подается в воздушный фильтр топливной системы. Это водород с кислородом, получаемый из электролизера, питаемого от внутренней сети автомобиля, что увеличивает расход топлива. Замкнутый круг.

Конечно, вы можете использовать схему ШИМ регулятора тока, вы можете использовать более эффективный импульсный блок питания или другие уловки для снижения энергопотребления. Иногда в Интернете попадаются предложения приобрести слаботочный блок питания для электролизера, что вообще нонсенс, так как производительность процесса напрямую зависит от силы тока.

это как система Кузнецова, у которой пропал активатор воды, но нет патента и так далее. Это не значит, что идея не имеет права на существование, но заявленная экономия «слегка» преувеличена.

Источник – https://mr-build.ru/newteplo/vodorodnaa-gorelka.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: