Природный газ привычно признаётся самым доступным видом топлива, но у него есть достойная соперница — водород, добываемый при разложении воды. Получить исходное вещество для его производства можно совершенно бесплатно. А если ещё и самостоятельно изготовить генератор водорода, экономия будет впечатляющей.
Вас ждёт ценная информация об устройстве и сборке установки для водородного производства.
Инструкцию по самостоятельному изготовлению недорогого, но эффективного топлива предоставляем желающим. Также даются рекомендации по его правильной эксплуатации. Фотографии и видео помогают лучше понять принцип работы.
Методы получения водорода
В средних школах на уроках химии объясняли, как из воды из-под крана получить водород. В химии есть понятие – электролиз. Благодаря ему можно получать водород.
Самая простая водородная установка – это сосуд с водой. Внутри него под слоем воды находятся два плоских электрода. К ним подаётся электрический ток. Вода хорошо проводит электричество, поэтому между пластинами образуется устойчивый контакт с низким сопротивлением.
Ток, проходящий через малое водяное сопротивление, вызывает химическую реакцию, в ходе которой образуется водород.
Осталось совсем немного: собрать образованный водород для использования в качестве источника энергии. Однако в химии всегда есть тонкости, которые нужно учитывать.
Если водород соединяется с кислородом в определенной концентрации, получается взрывоопасная смесь. Это обстоятельство — одно из главных препятствий для создания мощных домашние электростанций.
Конструкция водородного генератора
Для изготовления генераторов водорода обычно используют классическую схему Брауна. Электролизёр средней мощности формируется группами ячеек, каждая из которых состоит из пластинчатых электродов. Общая площадь поверхности пластинчатых электродов определяет мощность установки.
Внутри емкости размещают ячейки, защищенные от влияния окружающей среды. На корпусе резервуара установлены патрубки: для подключения системы водоснабжения, для выпуска водорода и для подключения электросети.
Схема генератора Брауна включает водяной затвор и обратный клапан, обеспечивая защиту от обратного потока водорода. По этой схеме можно собрать водородную установку, например, для отопления загородного дома.
Водородное отопление в доме
Собрать генератор водорода для отопления дома – идея, возможно, не фантастическая, но явно невыгодная с экономической точки зрения. Для получения достаточного количества водорода для домашней котельной понадобится мощная электролитическая установка и большое количество электрической энергии.
Получение водорода для компенсации расходов на электричество дома кажется неэффективным.
Несмотря на это, стремление изготовить домашний водородный генератор собственноручно сохраняется. водородного котла Рекомендуем ознакомиться со статьей.
И вот пример одного из пыточных вариантов:
- Подготавливается герметичная надёжная ёмкость.
- Делаются трубчатые или пластинчатые электроды.
- Разрабатывается схема для управления рабочим напряжением и током.
- Разрабатывают новые модули для рабочего места.
- Выбирают принадлежности (шланги, провода, крепежи).
Для работы понадобится набор инструментов с особым оборудованием, например, осциллографом и частотомером. С полным набором приспособлений можно начать изготовление водородной отопительной установки для дома.
Реализация проекта своими руками
Вначале необходимо создать ячейку для выработки водорода. Габариты топливной ячейки немного меньше габаритных размеров по длине и ширине корпуса генератора. Высота блока с электродами равна двум третям высоты главного корпуса.
Ячейку можно изготовить из текстолита или оргстекла (толщина стенки 5-7 мм). Для этого по размерам нарезают пять пластин из текстолита и склеивают их (эпоксидным клеем) в прямоугольник, оставив нижнюю часть открытой.
На верхнем крае прямоугольника просверливают необходимое количество небольших отверстий под хвостовики электродов, одно маленькое для датчика уровня и ещё одно диаметром 10-15 мм для выпуска водорода.
Прямоугольник вмещает платины электродов, контактные хвосты которых выходят через отверстия верхней пластины за пределы ячейки. Датчик уровня воды устанавливается на отметке 80% заполнения ячейки. Все переходы в текстолитовой пластине (за исключением выхода водорода) заливают эпоксидным клеем.
Выходное отверстие для водорода следует закрыть штуцером, закрепляя его механически с уплотнением или склеивая. Собраная ячейка генерации водорода помещается внутри главного корпуса устройства и герметизируется по верхнему краю (эпоксидная смола может быть использована).
Перед установкой ячейки внутрь корпуса генератора требуется подготовка последнего.
- Установить водоотвод на дне.
- изготовить верхнюю крышку с крепежом;
- подобрать надёжный уплотнительный материал;
- разместить на крышке электрический клеммник;
- разместить на крышке водородный коллектор.
В итоге получится водородный генератор, почти готовый к работе, если…
- Топливная ячейка загружена в корпус.
- Электроды подключены на клеммнике крышки.
- Выходной штуцер для водорода подключен к водородному коллектору.
- Уплотнителем крышка прикрепляется к корпусу.
Необходимо лишь подсоединить воду и дополнительные модули.
Дополнения к водородному генератору
Для работы самодельного устройства по добыче водорода нужны дополнительные элементы. К примеру, модуль подачи воды должен соединяться с датчиком уровня, размещённым в самом генераторе.
Модуль в упрощенном варианте состоит из насоса и устройства управления. Устройство управляет насосом по показаниям датчика, регулируя уровень воды в топливном резервуаре.
Рекомендуется наличие устройства, регулирующего частоту электрического тока и напряжение, подаваемые на клеммы рабочих электродов топливных ячеек. Минимум, электрический модуль должен включать стабилизатор напряжения и защиту от перегрузки по току.
В simplest варианте водородный коллектор представляет собой трубу с установленным краном и манометром. обратный клапанВодород поступает от коллектора к потребителю через обратный клапан.
На практике ситуация более сложная. Водород — легковоспламеняющийся газ с высокой температурой горения. Потому использовать его как топливо для системы отопительного котла без специальных мероприятий невозможно.
Критерии качества установки
Создание качественной, эффективной и продуктивной установки в домашних условиях очень затруднительно.
Даже при выборе материала для электродов – например, металла – возникают сложности.
Срок службы электродов определяется типом металла и его характеристиками. Необходимо отметить, что при использовании той же стали можно наблюдать сокращение срока их эксплуатации.
Монтажные размеры важны. Требуются точные расчёты мощности, качества воды и других параметров.
Если зазор между рабочими электродами отклонится от расчетного, водородный генератор может стать неработоспособным. В наихудшем сценарии мощность, для которой производился расчет, будет значительно ниже заявленной.
Толщина провода, связывающего электроды с источником тока, также важна для работы генератора водорода. Хотя это особенно важно для безопасной эксплуатации устройства, стоит учесть этот фактор при самостоятельном изготовлении генератора.
Для обеспечения безопасности работы системы нужно предусмотреть водяной затвор, который не даёт газу двигаться назад.
Генератор промышленного изготовления
В промышленности налаживается производство бытовых водородных генераторов. Производители выпускают компактные электростанции для дома с мощностью до 1 киловатта.
Данный аппарат создан для непрерывного производства водорода, но работа его ограничена максимум 8 часами. Основная задача – энергоснабжение отопительных систем.
Разрабатываются и выпускаются установки для эксплуатации в составе кондоминиумов. Это более мощные конструкции (5-7 кВт), предназначенные не только для энергетики отопительных систем, но и для выработки электричества. Такой комбинированный вариант быстро набирает популярность в западных странах и Японии.
Комбинированные водородные генераторы отличаются высоким КПД и малыми выбросами углекислого газа.
И российские промышленные предприятия обращают внимание на этот многообещающий способ получения энергии. Так, например, «Норильский никель» внедряет производство устройств для выработки водорода, включая бытовые.
В разработке и производстве предполагается применение разнообразных типов топливных элементов.
- протонно-обменные мембранные;
- ортофосфорно-кислотные;
- протонно-обменные метанольные;
- щелочные;
- твердотельные оксидные.
Электролиз — обратимый процесс, что позволяет получить нагретую воду без сжигания водорода.
Видимо, предложена новая концепция, способная спровоцировать новую волну споров о бесплатном топливе для отопительных систем.
Выводы и полезное видео по теме
При работе дома с наглядными макетами следует ожидать непредсказуемых итогов, однако и неудачные попытки дают ценный урок.
Домашние водородные генераторы, созданные самостоятельно, остаются пока идеей.
Остаётся надеяться на появление промышленного продукта, несмотря на высокую цену, ожидаемого в скором времени.
Знаете ли вы оригинальную модель водородного генератора, не упомянутую в статье? Возможно, вы желаете поделиться ценной информацией, которая пригодится домашним мастерам? Напишите комментарии внизу, прикрепите фото и выскажите свое мнение.