Раст цене енергетских ресурса подстиче потрагу за ефикаснијим и јефтинијим врстама горива, укључујући на нивоу домаћинства. Већину ентузијастичних занатлија привлачи водоник чија је калоријска вредност три пута већа од метана (38,8 кВ у поређењу са 13,8 са 1 кг материје). Метода екстракције код куће, чини се, позната је - цепање воде електролизом. У ствари, проблем је много сложенији. Наш чланак има 2 циља:
- анализирати питање како направити генератор водоника са минималним трошковима;
- размислите о коришћењу водоник генератора за грејање приватне куће, допуњавање аутомобила и као машину за заваривање.
Кратки теоријски део
Водоник, ака водоник, први елемент периодне табеле, је најлакша гасовита супстанца са високом хемијском активношћу. За време оксидације (то јест сагоревања), она емитује огромну количину топлоте, формирајући обичну воду. Карактеришемо својства елемента, обликујући их у облику теза:
- Сагоревање водоника је еколошки прихватљив процес, не ослобађају се штетне материје.
- Због своје хемијске активности, на Земљи се не појављује бесплатан гас. Али у саставу воде резерве су јој неисцрпне.
- Елемент се минира у индустријској производњи хемијском методом, на пример, у процесу гасификације (пиролизе) угља. Често нуспроизвод.
- Други начин за добијање гасовитог водоника је електролиза воде у присуству катализатора - платине и других скупих легура.
- Једноставна мешавина гасова водоник + кисеоник (кисеоник) експлодира од најмањег искра, одмах ослобађајући велику количину енергије.
За референцу. Научници који су први одвојили молекул воде на водоник и кисеоник назвали су мешавину експлозивним гасом због њене тенденције да експлодира. Након тога, добио је име Браун-ов гас (по имену проналазача) и постао је означен хипотетичком формулом невладиних организација.
Из претходног се закључује следећи закључак: 2 атома водоника се лако комбинују са једним атомом кисеоника, али они се веома неодлучно дијеле. Реакција хемијске оксидације одвија се директним ослобађањем топлотне енергије у складу са формулом:
2Х2 + О2 → 2Х2О + К (енергија)
Овде лежи важна тачка која ће нам бити корисна у даљој анализи летова: водоник улази у реакцију спонтано од паљења, а топлота се ослобађа директно. Да бисте одвојили молекулу воде, потребно је потрошити енергију:
2Х2О → 2Х2 + О2 - К
Ово је формулација електролитичке реакције која карактерише процес цепања воде опскрбљивањем електричном енергијом. Како то извести у пракси и направити хидроген генератор сопственим рукама, размотрићемо даље.
Израда прототипа
Да бисмо разумели са чиме се бавите, прво предлажемо да саставите једноставан водоник генератор по малој цени. Дизајн кућне инсталације приказан је на дијаграму.
Од чега се састоји примитивни електролизатор:
- реактор - стаклена или пластична посуда са дебелим зидовима;
- металне електроде уроњене у реактор са водом и повезане на извор напајања;
- други резервоар делује као вода;
- ХХО издувне цеви.
Важна тачка. Електролитичка водоничка јединица ради само са директном струјом. Стога као извор напајања користите исправљач, аутомобилски пуњач или батерију. Алтернатор неће радити.
Принцип рада електролизатора је следећи:
- Две електроде уроњене у воду напајају се напоном, најбоље из подесивог извора.Да би се побољшала реакција, у посуду се додаје мало лужине или киселине (код куће - обична со).
- Као резултат реакције електролизе, водоник ће се ослобађати са стране катоде спојене на терминал „минус“, а близу аноде ће се стварати кисеоник.
- Мешајући се, оба гаса кроз цев улазе у водену замку која обавља 2 функције: одвајање водене паре и спречавање бљеска у реактору.
- Из другог резервоара експлозивни гас ННО-а доводи се у горионик, где се сагорева и ствара воду.
Да бисте властитим рукама направили дизајн генератора приказан на дијаграму, требат ће вам 2 стаклене боце са широким вратима и поклопцима, медицински капаљка и 2 десетина вијака. На фотографији је приказан комплетан сет материјала.
Од специјалних алата потребан је пиштољ за лепљење који заптива пластичне поклопце. Поступак производње је једноставан:
- Уврните равне дрвене штапове вијцима, постављајући њихове крајеве у различитим правцима. Спојите главе вијка заједно и повежите жице - набавите будуће електроде.
- Направите рупу у поклопцу, уметните исечен случај кућишта капаљке и жице, а затим залепите са обе стране пиштољем за лепљење.
- Ставите електроде у боцу и завијте на поклопац.
- У другом поклопцу избушите 2 рупе, уметните епрувете и капните на боцу напуњену обичном водом.
Да бисте покренули генератор водоника, сипајте слану воду у реактор и укључите извор напајања. Почетак реакције обележен је појавом гасних мехурића у оба контејнера. Подесите напон на оптималну вредност и запалите смеђи гас који излази из игле капаљке.
О Мејеровој ћелији водоника
Ако сте направили и тестирали горе описани дизајн, тада сте вероватно запалили пламен на крају игле да су перформансе инсталације изузетно ниске. Да бисте набавили више експлозивног гаса, морате да направите озбиљнији уређај, назван ћелија Станлеи Меиер у част проналазача.
Принцип рада ћелије такође се заснива на електролизи, само су анода и катода изведени у облику цеви утакнутих једна у другу. Напон се напаја из генератора импулса кроз два резонантна намотаја, што омогућава да се смањи потрошња струје и повећа продуктивност генератора водоника. Електронски склоп уређаја приказан је на слици:
Белешка. Детаљи о раду шеме описани су на ресурсу хттп://ввв.меандерс.ру/меиерс8.схтмл.
Да бисте направили Мејерову ћелију, требаће вам:
- цилиндрични ковчег од пластике или плексигласа; занатлије често користе филтер за воду са поклопцем и млазницама;
- цеви од нехрђајућег челика пречника 15 и 20 мм, дужине 97 мм;
- жице, изолатори.
На базу диелектрика причвршћене су цеви против корозије, на њих су лемљене жице спојене на генератор. Ћелија се састоји од 9 или 11 цеви постављених у пластичну футролу или плексиглас, као што је приказано на фотографији.
Елементи су повезани у складу са свим шемама познатим на Интернету, које укључују електронску јединицу, Мејерову ћелију и водену браву (технички назив је мехурић). Из безбедносних разлога систем је опремљен сензорима за критични притисак и ниво воде. Према прегледу кућних занатлија, таква водонична инсталација троши струју величине 1 ампера при напону од 12 В и има довољне перформансе, мада тачни бројеви нису доступни.
Плоча реактор
Хигх-перформанце генератор водоника који може да обезбеди рад гасног горионика направљен је од нехрђајућих плоча димензија 15 к 10 цм, а број је од 30 до 70 ком. У њима се буше рупе за затезање, а у углу се изрезује терминал за спајање жица.
Поред лима 316, требаћете да купите:
- Гума дебљине 4 мм отпорна на алкалије;
- крајње плоче направљене од плексигласа или тектолита;
- шипке за везање М10-14;
- повратни вентил за уређаје за заваривање гасом;
- филтер за воду под хидроблоком;
- прикључне цеви од нерђајућег челика;
- калијум хидроксид у облику праха.
Плоче морају бити спојене у једну јединицу, изоловане једна од друге гуменим заптивачима са средњим изрезом, као што је приказано на цртежу. Извуците резултирајући реактор чврсто шипкама и повежите се са млазницама електролита. Потоњи долази из засебног спремника опремљеног вентилом са поклопцем и затварачима.
Белешка. Ми кажемо како направити проточни (суви) тип електролизатора. Лакше је направити реактор са уроњеним плочама - не требате стављати гумене бртве, а састављена јединица се спушта у заптивену посуду са електролитом.
Накнадно склапање генератора за производњу водоника се изводи на исти начин, али са разликама:
- На кућиште апарата причвршћен је резервоар за припрему електролита. Последњи је 7-15% раствор калијум хидроксида у води.
- Уместо воде, у „мехурић“ се утапа такозвани деоксидизатор - ацетон или неоргански растварач.
- Испратни вентил мора бити постављен испред горионика, јер у супротном, када се водоник горионик глатко искључи, обрнути ударац ће сломити црева и мехурић.
Да ли је исплативо добити водоник код куће
Одговор на ово питање зависи од обима смеше кисеоник-водоник. Сви цртежи и дијаграми објављени од стране различитих извора на мрежи дизајнирани су за производњу ХХО гаса за следеће сврхе:
- користити водоник као гориво за аутомобиле;
- бездимно сагорева водоник у грејним котловима и пећима;
- примените за гасно заваривање.
Главни проблем који превазилази све предности водоничног горива: трошкови електричне енергије за ослобађање чисте материје прелазе количину енергије добијене изгоревањем. Шта год да присталице утопијских теорија тврде, максимална ефикасност електролизатора достиже 50%. То значи да 1 кВ топлотне енергије троши 2 кВ електричне енергије. Корист је нула, чак негативна.
Подсјетимо да смо писали у првом одјељку. Водоник је веома активан елемент и сам реагује са кисеоником, стварајући пуно топлоте. Покушавајући да одвојимо стабилан молекул воде, не можемо да доведемо енергију директно у атоме. Дељење се врши електричном енергијом, од чега се половина распршује загревањем електрода, воде, намотаја трансформатора и тако даље.
Важне позадинске информације. Специфична топлота сагоревања водоника је три пута већа од оне метана, али - по маси. Ако их упоредимо по запремини, тада ће се сагоревањем 1 м³ водоника ослобађати само 3,6 кВ топлотне енергије у поређењу са метаном од 11 кВ. Уосталом, водоник је најлакши хемијски елемент.
Сада узмите у обзир експлозивни гас добијен електролизом у домаћем водоничном генератору, као гориво за горе наведене потребе:
- Коначна цена уградње, ниска продуктивност и ефикасност чине изузетно неповољним сагоревање водоника за грејање приватне куће. Лакше је ставити било који електрични бојлер - ТЕН, индукциону или електроду - него „метање“ бројила електролизатором.
- За замену 1 литра бензина за аутомобил биће потребно 4.766 литара чистог водоника или 7.150 литара детонативног гаса, од којих је једна трећина кисеоник. Најотпорнији изумитељ на Интернету још није направио електролисер који би могао да пружи сличне перформансе.
- Апарат за заваривање гасом који сагорева водоник је компактнији и лакши од цилиндара са ацетиленом, пропаном и кисеоником. Поред тога, температура пламена до 3000 ° Ц омогућава вам рад са било којим металима, трошкови набавке горива овде не играју посебну улогу.
За референцу. Да бисте сагорели водоник у бојлеру, мораћете да темељно редизајнирате структуру, јер водонични горионик може истопити било који челик.
Закључак
Водоник у саставу гаса НВО који је добијен од домаћег хидрогена је користан за две сврхе: експериментирање и заваривање гасом.Чак и ако одбацимо ниску ефикасност електролизатора и трошкове његовог састављања заједно са потрошеном електричном енергијом, једноставно нема довољно продуктивности за загревање зграде. Ово се такође односи и на бензински мотор путничког аутомобила.