Η οικιακή θέρμανση με υδρογόνο και οι γεννήτριες H2 είναι μια καλή επιλογή ή μια διαδρομή προς τη Χώρα των Ηλίθιων. Πώς να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας; Εγκατάσταση υδρογόνου

Η αρχή λειτουργίας των γεννητριών υδρογόνου φτιάξε μόνος σου για αυτοκίνητα βασίζεται στη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης. Το σύστημα ενεργοποιείται μόνο κατά την οδήγηση και χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια από την μπαταρία για την παραγωγή υδρογόνου από το νερό. Το υδρογόνο δεν συσσωρεύεται σε αυτή την περίπτωση, δηλαδή το παραγόμενο αέριο HHO εισέρχεται γρήγορα στον κινητήρα, αναμιγνύοντας με το παραδοσιακό καύσιμο:

• βενζίνη;
• καύσιμο ντίζελ?

Το μείγμα καυσίμου και υδρογόνου καίγεται πιο αποτελεσματικά, με αποτέλεσμα τη μειωμένη κατανάλωση καυσίμου και τον όγκο των ρύπων που εκπέμπονται στον αέρα.

Αυτή η σύγχρονη τεχνολογία υδρογόνου καθιστά δυνατή τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 20-60 τοις εκατό, παρέχοντας σημαντικές μειώσεις στις εκπομπές των ακόλουθων ουσιών:

Μπορείτε να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας σύμφωνα με τις οδηγίες μας.

Επιλογή ηλεκτροδίων

Συνήθως, τα ηλεκτρόδια είναι κατασκευασμένα από μέταλλο ή γραφίτη, επομένως μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια στο νερό. Είναι σημαντικό να επιλέξετε ένα υλικό που δεν θα αντιδρά με οξυγόνο ή διαλυμένη ουσία, διαφορετικά η αντίδραση θα λάβει χώρα στην επιφάνεια της καθόδου (αρνητικό ηλεκτρόδιο) και το νερό θα μολυνθεί.

Η χρήση ακατάλληλων ηλεκτροδίων μειώνει τον όγκο του παραγόμενου αερίου και προκαλεί τη φθορά του ηλεκτροδίου πολύ γρήγορα.

Έργο παραγωγής υδρογόνου

Υπάρχουν πολύ απλά συστήματα, χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου και οξυγόνου μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού. Το θέμα είναι ότι για να ληφθεί επαρκής όγκος αερίου, η τεχνολογία χρησιμοποιείται χωρίς πρόσθετο χημικάκαι διάβρωση ηλεκτροδίων. Μπορείτε να δοκιμάσετε να φτιάξετε ηλεκτρόδια από χαλκό, αλλά αυτό το υλικό αντιδρά με το νερό και απελευθερώνει πολλούς ρύπους, επομένως αυτή η επιλογή δεν είναι κατάλληλη.

Η ποσότητα του αερίου που παράγεται είναι ανάλογη με το φορτίο που διέρχεται από το νερό. Έτσι, όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο περισσότερο αέριο. Για αυτό, η απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων θα πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερη, αλλά οι φυσαλίδες αερίου πρέπει να μετακινούνται εύκολα μεταξύ τους.

Υλικό πλάκας

Για τις πλάκες, συνιστούμε επίσης τη χρήση καλού ανοξείδωτου χάλυβα, ο οποίος έχει ελάχιστο κίνδυνο διάβρωσης. Ο ανοξείδωτος χάλυβας δεν μεταφέρει ηλεκτρισμό τόσο καλά όσο ο χαλκός, επομένως οι πλάκες ηλεκτροδίων δημιουργούνται από φύλλα πάχους περίπου 2 mm. Αυτό θα μειώσει την αντίσταση. Όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα του μετάλλου, τόσο πιο δύσκολο θα είναι για εσάς να φτιάξετε ηλεκτρόδια (το υλικό κόβεται πιο δύσκολα).

Συνιστούμε την κατασκευή πλακών ηλεκτροδίων σε στρώματα και η απόσταση μεταξύ τους μπορεί να ρυθμιστεί χρησιμοποιώντας ροδέλες από νάιλον ή ροδέλες κατασκευασμένες από κάποιο άλλο διηλεκτρικό υλικό. Οι πλάκες πρέπει να τοποθετούνται σε μεταβλητή θέση έτσι ώστε οι θετικές να εναλλάσσονται με τις αρνητικές.

Συνδετήρες

Οι συνδετήρες πρέπει επίσης να είναι κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα ώστε τα υλικά να ταιριάζουν μεταξύ τους. Είναι σημαντικό να διασφαλίσετε μια σφιχτή εφαρμογή όλων των στοιχείων, η οποία θα αποτρέψει τους σπινθήρες. Θυμηθείτε ότι έχετε να κάνετε με εύφλεκτο αέριο.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση, συναρμολογούμε ένα σύστημα 16 πλακών με απόσταση μεταξύ τους περίπου 1 mm. Η μεγαλύτερη επιφάνεια, το πάχος της πλάκας και τα μπουλόνια επιτρέπουν υψηλότερα ρεύματα να περνούν μέσα από το σύστημα χωρίς να θερμαίνουν με αντίσταση το μέταλλο. Η συνολική χωρητικότητα των ηλεκτροδίων είναι -1nF όταν μετράται στον αέρα. Αυτό το σετ ηλεκτροδίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε απλό νερό βρύσης έως 25Α.

Τα ηλεκτρόδια συλλογής αερίου πρέπει να τοποθετούνται μέσα σε δοχείο με ερμητικά σφραγισμένους συνδετήρες, καπάκι και άλλες συνδέσεις. Το δοχείο πρέπει αρχικά να είναι κατάλληλο για τρόφιμα και ανθεκτικό στις υψηλές θερμοκρασίες.

Εάν το δοχείο είναι μεταλλικό, τα ηλεκτρόδια θα πρέπει να στερεωθούν σε μια πλαστική βάση για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων. Δύο σύνδεσμοι μπορούν να εγκατασταθούν και στις δύο πλευρές χάλκινων και ορειχάλκινων εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή αερίου. Τα εξαρτήματα και οι σύνδεσμοι ασφαλίζονται σταθερά χρησιμοποιώντας σφραγιστικό σιλικόνηςώστε το κλειστό δοχείο να σφραγιστεί πλήρως.

Να είστε προσεκτικοί

Το αέριο που παράγεται είναι ένα εκρηκτικό μείγμα υδρογόνου και οξυγόνου, επομένως πρέπει να χρησιμοποιείται με εξαιρετική προσοχή. Το δοχείο περιέχει πολλά αέρια, υπάρχει κίνδυνος να πάρει φωτιά, και αν υπερβολική πίεσημπορεί να γίνει ακόμη και έκρηξη. Για να αποφευχθεί η έκρηξη του αερίου μέσα στη γεννήτρια υδρογόνου, οι σωλήνες από το δοχείο πρέπει να συνδέονται με ένα άλλο δοχείο μισογεμάτο με νερό. Εάν υπάρχει φωτιά στην έξοδο, η φλόγα δεν διεισδύει πίσω στη συσκευή. Αυτή η συσκευή ασφαλείας είναι απολύτως απαραίτητη και πρέπει να εγκατασταθεί.

Η επιστήμη γνωρίζει μόνο ένα απολύτως καθαρό καύσιμο - το υδρογόνο, στο οποίο χρησιμοποιείται διαστημική βιομηχανία. Κατά την καύση του υδρογόνου σχηματίζονται ενώσεις με οξυγόνο, δηλαδή νερό. Τα αποθέματα αυτού του καυσίμου είναι ανεξάντλητα, αφού μαζί με το ήλιο είναι το κύριο «δομικό υλικό» στο Σύμπαν.

Σήμερα θα μιλήσουμε για γεννήτριες υδρογόνου που κερδίζουν πρόσφαταόλο και πιο δημοφιλής λόγω του προσιτού κόστους και της φιλικότητας προς το περιβάλλον.

Χαρακτηριστικά της θέρμανσης με υδρογόνο

Αυτός ο τύπος θέρμανσης βασίζεται στην παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων θερμικής ενέργειας ως αποτέλεσμα της επαφής μορίων οξυγόνου και υδρογόνου. Τυπικά, το μόνο υποπροϊόν σε αυτή την περίπτωση είναι το απεσταγμένο νερό. Και για να εφαρμοστεί αυτή η αρχή στην πράξη, πραγματοποιήθηκαν πολλές εξελίξεις για τη δημιουργία ενός λέβητα θέρμανσης υδρογόνου ( μιλάμε γιασχετικά με τα βιομηχανικά μοντέλα).

Τέτοιες συσκευές διέφεραν σε μέγεθος και, ως εκ τούτου, απαιτούσαν πολύ χώρο για εγκατάσταση. Και η απόδοση τέτοιων λεβήτων δεν ήταν η υψηλότερη - περίπου 80 τοις εκατό. Αλλά από τότε, η συσκευή έχει βελτιωθεί πολλές φορές και ως αποτέλεσμα έχουμε ένα λέβητα για θέρμανση σπιτιού που λειτουργεί με αυτήν την αρχή. Για την κανονική λειτουργία του, πρέπει να πληρούνται μόνο μερικές σημαντικές προϋποθέσεις.

• Διαθεσιμότητα σταθερής τροφοδοσίας. Οι γεννήτριες βασίζονται στην αντίδραση ηλεκτρόλυσης, η οποία, όπως γνωρίζουμε, είναι αδύνατη χωρίς ηλεκτρισμό.
• Μόνιμη σύνδεση με πηγή νερού. Συχνά, η παροχή νερού χρησιμοποιείται για αυτό, αν και η ειδική κατανάλωση της συσκευής εξαρτάται, φυσικά, από την ισχύ της.
• Ο καταλύτης πρέπει να αντικαθίσταται τακτικά. Η συχνότητα αυτής της αντικατάστασης εξαρτάται, όπως ο προηγούμενος δείκτης, από την ισχύ, καθώς και από τα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου μοντέλου.

Και αν συγκρίνουμε τον εξοπλισμό υδρογόνου, για παράδειγμα, με τον εξοπλισμό αερίου, τότε είναι λιγότερο απαιτητικός όσον αφορά την ασφάλεια. Αλλά το όλο θέμα είναι ότι οι αντιδράσεις σχηματίζονται και συμβαίνουν αποκλειστικά μέσα στη γεννήτρια. Από ένα άτομο, ως χρήστη, το μόνο που χρειάζεται είναι ο οπτικός έλεγχος των κύριων δεικτών.

Συσκευή γεννήτριας υδρογόνου

Τώρα ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στην επιλογή υδρογόνου για τη θέρμανση ενός σπιτιού. Και η ουσία της, όπως ήδη σημειώθηκε, είναι η παραγωγή H2O αυτή η επιλογή αξίζει να θεωρηθεί ως εναλλακτική λύση στο φυσικό αέριο. Συνήθως, η μέση θερμοκρασία καύσης σε αυτή την περίπτωση μπορεί να φτάσει τους 3 χιλιάδες βαθμούς, επομένως θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε έναν ειδικό καυστήρα υδρογόνου στο σύστημα θέρμανσης. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι μόνο ένας τέτοιος καυστήρας μπορεί να αντέξει τόσο σημαντική θερμότητα.

Υπάρχουν πολλά συστατικά που συνθέτουν τη θέρμανση υδρογόνου, ας τα γνωρίσουμε.

• Ο καυστήρας που αναφέρθηκε παραπάνω. Είναι απαραίτητο για έναν απλό σκοπό - να δημιουργήσετε μια ανοιχτή φλόγα.
• Γεννήτρια υδρογόνου– θα επεξεργαστεί το μείγμα διασπώντας το νερό στα μοριακά του συστατικά. Και για να βελτιστοποιηθεί μια χημική αντίδραση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν καταλύτες στη διαδικασία της.
• Στην πραγματικότητα, ένας λέβητας. Εδώ χρησιμεύει ως ένα είδος εναλλάκτη θερμότητας. Ο ίδιος ο καυστήρας είναι εγκατεστημένος στον θάλαμο καύσης, λόγω του οποίου το ψυκτικό υγρό στο σύστημα θερμαίνεται στην απαιτούμενη θερμοκρασία.

Δίνω προσοχή! Υπενθυμίζουμε σε όσους σχεδιάζουν να κατασκευάσουν γεννήτριες υδρογόνου ότι για να το κάνουν αυτό θα πρέπει να βελτιώσουν τον υπάρχοντα εξοπλισμό σύμφωνα με το σχήμα που αναφέρθηκε προηγουμένως. Αλλά αυτό σπιτικό εξοπλισμόπιο οικονομικό από τα "ανάλογά του που αγοράζονται από το κατάστημα" που αγοράζονται για πολλά χρήματα.

Δυνάμεις της θέρμανσης με υδρογόνο

Οι θετικές ιδιότητες της θέρμανσης με υδρογόνο είναι πολλές. Αυτός είναι ακριβώς ο λόγος που το σύστημα είναι τόσο δημοφιλές.

• Η εξαιρετική απόδοση με την οποία χαρακτηρίζεται μπορεί να φτάσει το 96 τοις εκατό.
• Φιλικότητα προς το περιβάλλον. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το μόνο υποπροϊόν, τα απόβλητα, θα λέγαμε, είναι καθαρό νερόπαράγεται σε αέρια κατάσταση. Και υδρατμούς, ως γνωστόν, δεν έχει αρνητική επιρροήγια το περιβάλλον.
• Δεν απαιτείται φλόγα για να λειτουργήσει σε ένα σύστημα υδρογόνου. Θερμική ενέργειαεμφανίζεται λόγω καταλυτικών χημικών αντιδράσεων. Όταν το υδρογόνο ενώνεται με τον αέρα, σχηματίζει νερό, το οποίο συνοδεύεται από την απελευθέρωση μεγάλης ποσότητας ενέργειας. Η ροή θερμότητας (και η θερμοκρασία της φτάνει τους 40 βαθμούς) παρέχεται στον εναλλάκτη θερμότητας. Είναι προφανές ότι αυτό είναι το πιο καλύτερη επιλογήγια ένα σύστημα «θερμού δαπέδου».

Αδυναμίες

Έχοντας εξοικειωθεί με τα πλεονεκτήματα, προχωράμε στα μειονεκτήματα της θέρμανσης με υδρογόνο.

• Παρά το γεγονός ότι σε πιο προηγμένες χώρες αυτή η μέθοδος θέρμανσης είναι εξαιρετικά δημοφιλής, στη χώρα μας δεν έχει λάβει ακόμη την απαραίτητη προσοχή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η απόκτηση και εγκατάσταση αυτού του εξοπλισμού είναι τόσο προβληματική και συνδέεται με μια σειρά από δυσκολίες.
• Η μέση θερμοκρασία δωματίου προκαλεί το υδρογόνο να μετατραπεί σε αέριο. Επιπλέον, αυτή η ουσία είναι εκρηκτική και επομένως είναι πολύ δύσκολη η μεταφορά της, ειδικά σε μεγάλες αποστάσεις.
• Οι κύλινδροι που περιέχουν υδρογόνο πρέπει να είναι πιστοποιημένοι από κατάλληλους ειδικούς, των οποίων η εκπαίδευση απαιτεί πολύ χρόνο.

Πώς να εγκαταστήσετε έναν λέβητα υδρογόνου;

Επί αυτή τη στιγμήΠολλοί άνθρωποι προτιμούν να παράγουν ανεξάρτητα γεννήτριες υδρογόνου για τους συστήματα θέρμανσης. Και αυτό δεν προκαλεί έκπληξη, επειδή τα ανάλογα "αγορασμένα στο κατάστημα" δεν είναι μόνο πολύ ακριβά, αλλά έχουν και λίγα υψηλή απόδοση. Αλλά αν φτιάξετε αυτή τη συσκευή μόνοι σας, τότε η απόδοσή της θα είναι πολύ μεγαλύτερη.

Υπάρχουν πολλές επιλογές για το πώς να συναρμολογήσετε μια γεννήτρια υδρογόνου. Αλλά σε κάθε περίπτωση, για να το φτιάξετε στο σπίτι θα χρειαστείτε τα εξής: αναλώσιμα.

• Πηγή ρεύματος 12 volt.
• Αρκετοί σωλήνες κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα και με διαφορετικές διαμέτρους.
• Η δεξαμενή στην οποία θα βρίσκεται η κατασκευή.
• Ελεγκτής PWM. Είναι σημαντικό η ισχύς του να είναι τουλάχιστον 30 αμπέρ.

Αυτά είναι τα κύρια συστατικά που συνήθως αποτελούν τις σπιτικές γεννήτριες υδρογόνου. Επιπλέον, μην ξεχνάτε μια δεξαμενή για αποσταγμένο νερό - η παρουσία της είναι επίσης υποχρεωτική. Το νερό πρέπει να παρέχεται σε μια σφραγισμένη κατασκευή με μια διαλεκτική μέσα. Στην ίδια δομή θα υπάρχει ένα σετ από ανοξείδωτες πλάκες που γειτνιάζουν μεταξύ τους μονωτική ουσία. Είναι σημαντικό να παρέχεται τάση 12 βολτ σε αυτές τις πλάκες. Εάν όλα γίνονται σωστά, τότε όταν εφαρμοστεί τάση, το νερό θα χωριστεί σε 2 αέρια στοιχεία.

Δίνω προσοχή! Πιο αποτελεσματικό από αυτή την άποψη είναι η χρήση DC(πρέπει να έχει συγκεκριμένη συχνότητα) που παράγεται από γεννήτρια τύπου PWM. Σε αυτήν την περίπτωση, το παλμικό ρεύμα (ή το εναλλασσόμενο ρεύμα) θα αντικατασταθεί από ένα σταθερό. Ως αποτέλεσμα, η απόδοση του εξοπλισμού θα αυξηθεί σημαντικά.

Τι νερό να χρησιμοποιήσω - απεσταγμένο ή νερό βρύσης;

Δεν υπάρχει τίποτα περίπλοκο εδώ. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί υγρό βρύσης, αλλά μόνο εάν δεν περιέχει ακαθαρσίες βαρέων μετάλλων. Αλλά για να λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά ο εξοπλισμός, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε απεσταγμένο νερό, προσθέτοντας μια μικρή ποσότητα υδροξειδίου του νατρίου σε αυτό. Η αναλογία σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να είναι η εξής: μια κουταλιά της σούπας υδροξείδιο για κάθε δέκα λίτρα νερού.

Τι είδους μέταλλο να χρησιμοποιήσω;

Αυτό το θέμα είναι αμφιλεγόμενο. Έτσι, πολλές - συμπεριλαμβανομένων και πολύ έγκυρων - πηγές λένε ότι μόνο σπάνια μέταλλα πρέπει να χρησιμοποιούνται για θέρμανση με υδρογόνο. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν είναι απολύτως αληθές, καθώς είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθεί ανοξείδωτος χάλυβας, όπως έχουμε ήδη συζητήσει παραπάνω. Αν και ιδανικά θα έπρεπε να είναι σιδηρομαγνητικός χάλυβας. Διαφέρει στο ότι δεν προσελκύει σωματίδια περιττών συντριμμιών. Σημειώνουμε επίσης ότι όταν επιλέγετε ένα μέταλλο, είναι καλύτερο να εστιάσετε στον "ανοξείδωτο χάλυβα", ο οποίος δεν υπόκειται στη διαδικασία οξείδωσης.

Όπως μπορείτε να δείτε, η κατασκευή ενός λέβητα υδρογόνου δεν είναι τόσο δύσκολη όσο φαίνεται. Απλά πρέπει να επιλέξετε τα σωστά αναλώσιμα και να μελετήσετε προσεκτικά το διάγραμμα ενός συστήματος θέρμανσης αυτού του τύπου. Αφού εγκαταστήσετε όλο τον απαραίτητο εξοπλισμό, ελέγξτε τον για να βεβαιωθείτε ότι είναι πραγματικά υψηλής ποιότητας και επαρκώς αποτελεσματικός.

Βίντεο - Κατασκευή γεννήτριας υδρογόνου

Σχετικά με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας

Αυτός ο νόμος ορίζει ότι τα πάντα στον κόσμο είναι αλληλένδετα: αν φύγει από κάπου, σίγουρα κάπου θα φτάσει. Και για να ληφθεί αέριο μέσω ηλεκτρόλυσης, θα πρέπει ακόμα να δαπανηθεί μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας. Και η ενέργεια, όπως γνωρίζουμε, λαμβάνεται κυρίως ως αποτέλεσμα της δημιουργίας θερμότητας κατά την καύση άλλων τύπων καυσίμων. Και ακόμη και αν πάρουμε την καθαρή ενέργεια που απαιτείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και την ενέργεια που παράγει το υδρογόνο μετά την καύση, οι απώλειες θα διπλασιαστούν (τουλάχιστον!) ακόμη και στον πιο σύγχρονο εξοπλισμό. Αποδεικνύεται ότι το 1/2 των κεφαλαίων απλώς πετιέται. Επιπλέον, πρόκειται μόνο για κόστη που σχετίζονται με τη λειτουργία και το κόστος του εξοπλισμού, το οποίο, όπως σημειώθηκε, δεν είναι φθηνό, δεν λαμβάνεται υπόψη. Ας θυμηθούμε τις γεννήτριες υδρογόνου.

Εάν πιστεύετε ότι η έρευνα που διεξήχθη στην Αμερική, η τιμή ενός κιλού υδρογόνου (ή μάλλον, το κόστος δημιουργίας του) ισούται με:

• 6,5 δολάρια όταν χρησιμοποιείτε βιομηχανικό ηλεκτρικό δίκτυο.
• 9 $ όταν λειτουργούν ανεμογεννήτριες.
• 20 δολάρια σε περίπτωση χρήσης ηλιακών συσκευών.
• 2,2 δολάρια όταν χρησιμοποιείτε στερεά καύσιμα.
• 5,5 δολάρια εάν η ουσία παράγεται από βιομάζα.
• 2,3 δολάρια, αν μιλάμε για ηλεκτρόλυση στο υψηλή θερμοκρασίαπου πραγματοποιήθηκε σε πυρηνικό εργοστάσιο (το περισσότερο φθηνός τρόπος, αλλά το πιο μακριά από την κανονική οικιακή χρήση).

Δίνω προσοχή! Ακόμη και η πιο προηγμένη οικιακή γεννήτρια θα είναι σημαντικά κατώτερη από όλες τις απόψεις από μια παρόμοια βιομηχανική συσκευή. Επομένως, ενόψει των τιμών που περιγράφονται, είναι αδύνατο να πούμε ότι το υδρογόνο μπορεί να ανταγωνιστεί σοβαρά το φυσικό αέριο. Το ίδιο ισχύει για την ηλεκτρική ενέργεια, το ντίζελ, ακόμη και τις αντλίες θερμότητας.

Ενεργειακές προοπτικές με χρήση υδρογόνου

Τώρα ας προσπαθήσουμε να μάθουμε αν υπάρχει πραγματικά μια ευκαιρία να μειωθεί το κόστος του καθαρού υδρογόνου. Ας πούμε αμέσως ότι υπάρχουν όλες οι πιθανότητες για αυτό. Πρώτα απ 'όλα, αυτό περιλαμβάνει την τεχνολογία για την παραγωγή φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση ανανεώσιμων πηγών. Επιπλέον, στη διαδικασία κατάλυσης μπορούν να χρησιμοποιηθούν φθηνότεροι χημικοί καταλύτες. Παρεμπιπτόντως, αυτά υπάρχουν εδώ και πολύ καιρό και χρησιμοποιούνται σε κυψέλες υδρογόνου για καύσιμο (μιλάμε για αυτοκίνητα). Αν και εδώ, πάλι, συναντήσαμε το υπερβολικά υψηλό κόστος τους.

Αλλά η τεχνολογία βελτιώνεται συνεχώς, η επιστήμη δεν μένει ακίνητη. Κάποια στιγμή, το πετρέλαιο θα εξαντληθεί και οι άνθρωποι θα πρέπει να στραφούν σε κάποια άλλη, εναλλακτική πηγή ενέργειας. Αλλά αυτή τη στιγμή, και, ίσως, για τις επόμενες δεκαετίες, μπορούμε να πούμε με σιγουριά: η ενέργεια που χρησιμοποιεί το ίδιο το υδρογόνο εξακολουθεί να είναι ασύμφορη. Οι μόνες εξαιρέσεις περιλαμβάνουν εκείνες τις περιπτώσεις όπου το υδρογόνο είναι υποπροϊόν κάποιας άλλης τεχνικής διαδικασίας. Φυσικά, διάφορα προγράμματα για την υποστήριξη και την ανάπτυξη της ενέργειας υδρογόνου είναι δυνατά, αλλά αυτό απαιτεί τη βοήθεια μεγάλων εταιρειών και, φυσικά, του κράτους.

Ως συμπέρασμα

Είναι δύσκολο να πούμε τι είδους ενέργεια θα γίνει η κύρια στο μέλλον - υδρογόνο, πυρηνική σύντηξη, χρήση της βαρύτητας κ.λπ. Αλλά οι ειδικοί διαβεβαιώνουν ότι οι πρώτοι αντιδραστήρες ηλεκτρόλυσης ικανοί να ανταγωνιστούν τους σύγχρονους πυρηνικούς αντιδραστήρες θα εμφανιστούν σε τουλάχιστον είκοσι έως τριάντα χρόνια. Μερικοί είναι γενικά δύσπιστοι σχετικά με αυτό. Αλλά οι πραγματικοί επαγγελματίες πιστεύουν ότι οι γεννήτριες υδρογόνου θα γίνουν σύντομα θέμα υψηλής τεχνολογίας, και όχι σπιτικό από αυτοσχέδια μέσα, τα οποία περιγράψαμε παραπάνω. Αυτό είναι όλο, καλό χειμώνα!

Οι γεννήτριες υδρογόνου, οι οποίες επί του παρόντος χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα για εξοικονόμηση ενέργειας, διατίθενται σε δύο τύπους: «υγρό» ηλεκτρολύτη και «ξηρό» ηλεκτρολύτη. Καθένα από αυτά έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά ο ξηρός ηλεκτρολύτης είναι η ανάπτυξη της δεύτερης γενιάς συσκευών που παράγουν υδρογόνο για αυτοκίνητα, καθώς εξαλείφει τα σημαντικά μειονεκτήματα του υγρού προκατόχου του.

Όταν πειραματίζεστε μόνοι σας με την παραγωγή υδρογόνου, θα πρέπει να είστε εξαιρετικά προσεκτικοί όσον αφορά τις προφυλάξεις ασφαλείας! Είναι απαραίτητο να μελετηθεί πρώτα η εμπειρία άλλων ερευνητών και επαγγελματιών. Σύνδεσμοι σε πόρους για αυτό το θέμα με πρακτικά παραδείγματα στο τέλος του άρθρου.

Κάθε είδους γεννήτριες και συσκευές σε αυτό το κινέζικο κατάστημα.

Το βίντεο δείχνει ένα διάγραμμα μιας ξηρής γεννήτριας. Περισσότερες λεπτομέρειες για το πώς να το φτιάξετε θα βρείτε στο δεύτερο βίντεο.

Αναλυτική περιγραφή

Για να φτιάξετε μπαταρίες ξηρής κυψέλης, θα χρειαστείτε διάτρητο ανοξείδωτο χάλυβα 316L ή 316T. Το πάχος του φύλλου είναι 0,4 mm ή 0,5 mm, όχι παχύτερο, με διάμετρο οπής 2 mm ή 3 mm. Το βήμα των οπών είναι κλιμακωτό, όπως φαίνεται στην εικόνα. Τρίψτε ελαφρά κάθε φύλλο με χοντρό γυαλόχαρτο, ώστε η επιφάνεια να καλυφθεί με γρατσουνιές. Αυτό θα αυξήσει την περιοχή επαφής μεταξύ χάλυβα και νερού.

Για την κατασκευή "στεγνών μπαταριών" για ένα αυτοκίνητο, θα χρειαστείτε 20 φύλλα διάτρητου χάλυβα 10Χ10 cm, με προεξοχή 3Χ3 cm, για ηλεκτρική επαφή. 19 αποστάτες πάχους 2 mm και 2 αποστάτες πάχους 10 mm. Μπορούν να κοπούν από εσωτερικούς σωλήνες αυτοκινήτου ή φύλλα από καουτσούκ. Χρειάζεστε επίσης δύο φύλλα πλαστικού 16Χ16 εκ. Είναι καλύτερα να τα φτιάξετε από τα τοιχώματα ενός δοχείου μπαταρίας που έχει εξαντλήσει τη διάρκεια ζωής του. Θα δείτε τις υπόλοιπες λεπτομέρειες στην επίδειξη βίντεο του πολυπολικού μοντέλου "dry battery". Η πρώτη και η τελευταία φλάντζα έχουν πάχος 10 mm, χρειάζονται έτσι ώστε τα πλαστικά μέρη για την είσοδο και την έξοδο νερού στο σύστημα μπαταρίας να μην ακουμπούν σφιχτά πάνω στο πρώτο και το τελευταίο φύλλο χάλυβα. Στις ατσάλινες πλάκες, στις προεξοχές για ηλεκτρικές επαφές, τρυπήστε μια τρύπα τέτοιας διαμέτρου ώστε το μπουλόνι να μπαίνει μέσα τους σαν σπείρωμα, δηλαδή σφιχτά! Οι πλάκες πρέπει να εναλλάσσουν τις επαφές. Μία πλάκα με επαφές στο δεξί μπουλόνι. το άλλο - με επαφή στο αριστερό μπουλόνι. Και ούτω καθεξής.

Σύστημα ηλεκτρόλυσης

Το σύστημα ηλεκτρόλυσης αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: Μπαταρία. «Στεγνή μπαταρία». Το πρώτο δοχείο είναι για απεσταγμένο νερό αναμεμειγμένο με υδροξείδιο του καλίου. Το υδροξείδιο του καλίου πρέπει να έχει 95% κορεσμό!. Το δεύτερο δοχείο με κανονικό, καθαρό νερόγια καθαρισμό αερίου. Συσκευή πίεσης. Μια βαλβίδα που εμποδίζει το αέριο να επιστρέψει πίσω στο σύστημα.

Σύνδεση των θετικών και αρνητικών καλωδίων από την μπαταρία στην «στεγνή μπαταρία». Η ροή του νερού που αναμιγνύεται με υδροξείδιο του καλίου στην μπαταρία. Το αέριο που προκύπτει με το υπολειπόμενο νερό φεύγει από την μπαταρία και εισέρχεται στο δοχείο. Στη συνέχεια, μέσω ενός φίλτρου που εμποδίζει τη διαφυγή του νερού, το αέριο από το πρώτο δοχείο εισέρχεται στο δεύτερο δοχείο για καθαρισμό μέσω του νερού. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένας μακρύς σωλήνας, που πηγαίνει σχεδόν στον πυθμένα του δεύτερου δοχείου. Στο πρώτο και το δεύτερο δοχεία, ανθεκτικό στα οξέα, μη βυθιζόμενο και πορώδες υλικό μπορεί να τοποθετηθεί πάνω από το νερό για να αποτρέψει τα πιτσίλισμα νερού όταν το αυτοκίνητο κυλά, κουνιέται και γέρνει κατά την οδήγηση. Στη συνέχεια, μέσω ενός φίλτρου που εμποδίζει τη διαφυγή του νερού, το καθαρισμένο αέριο από το δεύτερο δοχείο περνά μέσα από μια συσκευή που δείχνει την πίεση αερίου.

Από τη συσκευή πίεσης, το αέριο διέρχεται μέσω μιας βαλβίδας, η οποία εμποδίζει το αέριο να επιστρέψει πίσω μέσω του συστήματος. Η βαλβίδα αποτελείται από ένα χάλκινο σωλήνα με σφιχτά βιδωμένα καπάκια και στα δύο άκρα. Τα καπάκια είναι εξοπλισμένα με θηλές που επιτρέπουν στον αέρα να περνά προς μία κατεύθυνση, δηλαδή από το σύστημα ηλεκτρόλυσης προς τα έξω. Και μέσα σωλήνας χαλκούΧωρίς αυτή τη βαλβίδα, το σύστημα ηλεκτρόλυσης θα είναι εκρηκτικό!

Οι ξηρές μπαταρίες» συναρμολογούνται και αποσυναρμολογούνται εύκολα. Οι προτεινόμενες παράμετροι πλάκας χάλυβα θα σας γλιτώσουν από τον πονοκέφαλο των υπολογισμών. Εάν μια «στεγνή μπαταρία», δεδομένης της ισχύος της μπαταρίας του αυτοκινήτου σας, δεν είναι πολύ αποτελεσματική, τότε μειώστε τον αριθμό των πιάτων εξίσου με συν και πλην. Εάν η μπαταρία ζεσταίνεται πολύ, τότε προσθέστε τον αριθμό των πλακών εξίσου, το ένα για το συν, το άλλο για το μείον και ούτω καθεξής. Κάντε το πρώτο και το δεύτερο δοχείο στο σύστημα ηλεκτρόλυσης με την ίδια περιοχή και σχήμα, ώστε να μπορούν να τοποθετηθούν πιο άνετα κάτω από την κουκούλα. Για αξιοπιστία, φτιάξτε χαλύβδινα περιβλήματα για αυτά και για την «στεγνή μπαταρία». Το αέριο παρέχεται στον κινητήρα μέσω του συστήματος εισαγωγής αέρα. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να μειωθεί η έγχυση καυσίμου. Υπάρχουν πολλές μάρκες αυτοκινήτων, επομένως χρειάζεται μια ατομική προσέγγιση εδώ. Γενικά, σκέψου, πειραματίσου.

Σε αυτόν τον ιστότοπο θα βρείτε βίντεο και σχέδια του μπεκ ψεκασμού νερού και του ρελέ ανάφλεξης υψηλής τάσης. Και σε αυτόν τον ρωσόφωνο ιστότοπο vodorod-na-avto.com υπάρχουν πολλά χρήσιμες πληροφορίεςμε λεπτομέρειες και δοκιμές γεννητριών υδρογόνου για αυτοκίνητα.

Η αυτοκινητοβιομηχανία είναι ένας από τους πιο υποσχόμενους τομείς της βιομηχανίας. Οι παγκόσμιες ανησυχίες προσπαθούν να επενδύσουν πολλά χρήματα στην ανάπτυξη νέων τεχνολογιών, οι οποίες στο μέλλον θα πρέπει να βελτιωθούν εκτέλεσηοχήματα. Η παραμικρή αλλαγή στις αρχές λειτουργίας ενός αυτοκινήτου μπορεί να αλλάξει ριζικά τη δυναμική, την οδηγική του απόδοση και το επίπεδο ασφάλειας. Ταυτόχρονα, τις πιο σημαντικές αλλαγές υπόσχονται εναλλακτικές πηγές καυσίμων και, ειδικότερα, τα αυτοκίνητα που κινούνται με υδρογόνο, τα οποία φαίνονται ήδη σήμερα στις γραμμές των κορυφαίων κατασκευαστών. Παρά την εμφάνιση σειριακών μοντέλων αυτού του τύπου, οι σχεδιαστές εξακολουθούν να αναζητούν καλύτερη χρήσηυδρογόνο. Αλλά το γεγονός ότι η εισαγωγή αυτού του καυσίμου στον αλγόριθμο λειτουργίας του κινητήρα φέρνει μια σειρά από πλεονεκτήματα είναι αδιαμφισβήτητο.

Χαρακτηριστικά αυτοκινήτων υδρογόνου

Η μετάβαση από τις παραδοσιακές τεχνολογίες σε νέες λύσεις δεν καθιστά πάντα δυνατή την επίτευξη βελτιωμένων ποιοτικών δεικτών λειτουργίας των μεταφορών. Αυτό συμβαίνει με τα ηλεκτρικά οχήματα, τα οποία, αν και θεωρούνται φιλικά προς το περιβάλλον και σχετικά οικονομική εμφάνιση τεχνικά μέσα, αλλά έχουν πολλά μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της μη ικανοποιητικής δυναμικής. Με τη σειρά του, υπό την προϋπόθεση ότι η συσκευή είναι ισορροπημένη, μπορεί να διατηρήσει τα πλεονεκτήματα των αυτοκινήτων με κλασικούς κινητήρες και να προσφέρει πολλά νέα πλεονεκτήματα. Το ενδιαφέρον των κατασκευαστών για αυτό το είδος καυσίμου οφείλεται στη δυνατότητα αύξησης της φιλικότητας προς το περιβάλλον των μεταφορών, καθώς και στην εξοικονόμηση ενέργειας. Σε σύγκριση με τους συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι μονάδες υδρογόνου δεν εκπέμπουν ουσιαστικά καμία εκπομπή ρύπων. βλαβερές ουσίες. Αυτό το αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί μόνο εάν εξαλειφθούν πλήρως οι παραδοσιακοί κινητήρες και σε αυτή την περίπτωση θα είναι επίσης αισθητές μειώσεις της ισχύος.

Συνδυασμός υδρογόνου και κινητήρα εσωτερικής καύσης

Σήμερα, οι αυτοκινητοβιομηχανίες χρησιμοποιούν διάφορες έννοιες για τη χρήση υδρογόνου. Ένα από τα πιο συνηθισμένα είναι η υβριδική επιλογή, η οποία συνδυάζει κινητήρα εσωτερικής καύσης και στοιχεία υδρογόνου. Αρχικά, τα πρωτότυπα αυτοκίνητα υδρογόνου που κατασκευάζονταν με αυτήν την προσέγγιση χαρακτηρίζονταν από χαμηλή ισχύ. Ωστόσο, οι πρόσφατες εξελίξεις δείχνουν την αντίθετη κατάσταση, όταν το δυναμικό ισχύος αυξάνεται κατά 10-15%. Αλλά, και πάλι, η αύξηση της ισχύος εξαλείφει το πλεονέκτημα με τη μορφή φιλικότητας προς το περιβάλλον και το κόστος συντήρησης του μηχανήματος. Υπάρχει ένας ακόμη αρνητικός παράγοντας από τη χρήση υδρογόνου στο σύστημα κινητήρα εσωτερικής καύσης. Κατά τη λειτουργία, το καύσιμο αντιδρά με δομικά στοιχεία, γεγονός που μειώνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των υλικών της μονάδας ισχύος.

Τεχνικά χαρακτηριστικά αυτοκινήτων υδρογόνου

Το πρώτο μοντέλο παραγωγής που εξοπλίστηκε με μονάδα παραγωγής ενέργειας υδρογόνου ήταν το τετράθυρο σεντάν Mirai της Toyota. Οι προγραμματιστές χρησιμοποίησαν μια μη τυποποιημένη διαμόρφωση, στην οποία ο πυρήνας του γεμίσματος είναι ένας ηλεκτρικός κινητήρας συνδεδεμένος με έναν μετατροπέα υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, το υβριδικό αυτοκίνητο αποδίδει 151 ίππους. Με., μέγιστη ταχύτηταστα 180 km/h και επιτάχυνση σε «εκατοντάδες» σε 9 δευτερόλεπτα. Ταυτόχρονα, ένας ανεφοδιασμός σάς επιτρέπει να καλύψετε σχεδόν 500 km, κάτι που είναι πολύ καλό για το πρώτο αυτοκίνητο που χρησιμοποιεί υδρογόνο. ΠροδιαγραφέςΤα crossover υδρογόνου είναι επίσης εντυπωσιακά - για παράδειγμα, το Hyundai Intrado έλαβε μια μπαταρία 36 kWh που παρέχει αυτονομία έως και 600 km. Αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι οι επιβλαβείς εκπομπές σε αυτή την περίπτωση μειώνονται στο μηδέν. Οι εταιρείες προσφέρουν ήδη αυτοκίνητα υδρογόνου με ελκυστικά δεδομένα απόδοσης. Μεταξύ των παραγόντων που εμποδίζουν αυτή την πρόοδο, μπορεί να σημειωθεί μόνο η έλλειψη υποδομής που επιτρέπει τη χρήση νέων τεχνολογιών από μια ευρεία μάζα καταναλωτών.

Γεννήτριες υδρογόνου

Αντίο μεγάλους κατασκευαστέςΚατακτούν κινητήρες υψηλής τεχνολογίας που χρησιμοποιούν υδρογόνο ως πηγή τροφοδοσίας ενέργειας στο μεσαίο επίπεδο υπάρχει ένας πολλαπλασιασμός βοηθητικών γεννητριών που καθιστούν δυνατή την επεξεργασία κυψελών καυσίμου αυτού του τύπου. Δεδομένου ότι ο κύριος σκοπός της χρήσης νέων τύπων καυσίμων είναι η βελτίωση της φιλικότητας προς το περιβάλλον της διαδικασίας και η μείωση του κόστους ισχύος, σε ορισμένες περιπτώσεις αρκεί να εισαχθεί μόνο ένας κατάλληλος αντιδραστήρας στο σχεδιασμό. Αυτή η λειτουργία, συγκεκριμένα, εκτελείται σε ένα αυτοκίνητο, το οποίο ονομάζεται επίσης μετατροπέας αερίου. Ταυτόχρονα, υπάρχουν δύο τύποι τέτοιων εγκαταστάσεων - με υγρά και ξηρά εξαρτήματα. Από την άποψη της απόδοσης, η δεύτερη επιλογή είναι πιο κερδοφόρα, δεδομένου ότι τα υγρά στοιχεία απαιτούν μεγάλους όγκουςρεύμα, αυξάνοντας το μέγεθος της μπαταρίας.

Αρχή λειτουργίας αντιδραστήρων υδρογόνου

Θετικές κριτικές για τα αυτοκίνητα υδρογόνου

Από την άποψη των περιβαλλοντικών οργανώσεων και των ίδιων των κατασκευαστών, τα πλεονεκτήματα της χρήσης υδρογόνου είναι προφανή. Όσον αφορά τον τελικό καταναλωτή, τα οφέλη από τη χρήση νέων κυψελών καυσίμου δεν είναι ακόμη τόσο έντονα. Ωστόσο, τα πιο επιτυχημένα παραδείγματα αυτοκινήτων αυτού του τύπου αποδεικνύουν εξοικονόμηση στη λειτουργία, η οποία στο μέλλον μπορεί να γίνει ένας από τους κύριους παράγοντες της δημοτικότητας αυτής της τεχνολογίας. Όσον αφορά τις δυναμικές ιδιότητες και την ισχύ, μια γεννήτρια υδρογόνου για ένα αυτοκίνητο προκαλεί αντικρουόμενες απόψεις, αλλά υπάρχουν θετικές εξελίξεις και εδώ. Η ορθολογική κατανάλωση καυσίμου παρέχει όχι μόνο εξοικονόμηση, αλλά και αυξημένη παραγωγικότητα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας- κατά συνέπεια, σε ορισμένες περιπτώσεις αυξάνεται και η ισχύς.

Αρνητικές κριτικές

Ακόμη και όταν πρόκειται για προηγμένες εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα, οι χρήστες πρέπει να αντιμετωπίσουν τα προβλήματα της κακής υποδομής. Όπως συμβαίνει με άλλες εκδόσεις υβριδικών, τα αυτοκίνητα υδρογόνου απαιτούν σέρβις σε ειδικούς σταθμούς. Φυσικά, υπάρχουν και μοντέλα που λειτουργούν με λύσεις που παρέχονται σε κυλίνδρους. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, υπάρχουν αυστηρές συνθήκες αποθήκευσης που απαιτούν υδρογόνο σε ένα αυτοκίνητο. Οι κριτικές με κριτική σημειώνουν συγκεκριμένα εκσυγχρονισμένα αυτοκίνητα που λειτουργούσαν με παραδοσιακούς κινητήρες. Το γεγονός είναι ότι η ενσωμάτωση εγκαταστάσεων υδρογόνου συχνά οδηγεί σε γρήγορη φθορά των κοντινών εξαρτημάτων και εξαρτημάτων.

Σύγκριση με εναλλακτικές τεχνολογίες

Όπως σημειώνουν οι ειδικοί, αργά ή γρήγορα τεχνολογίες που πληρούν υψηλά πρότυπα περιβαλλοντικής ασφάλειας θα επικρατήσουν στην παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία. Μαζί με τις ιδέες υδρογόνου, τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, διάφορα υβριδικά, μοντέλα που λειτουργούν με υγρό άζωτο κ.λπ. είναι υποψήφια για αυτόν τον ρόλο, αλλά, σε αντίθεση με τις αναφερόμενες ιδέες, η ίδια γεννήτρια υδρογόνου HHO σε ένα αυτοκίνητο είναι η απλούστερη τεχνική υλοποίηση. Εάν για έναν ηλεκτροκινητήρα οι προγραμματιστές πρέπει συχνά να δημιουργήσουν ένα νέο σχέδιο στο χώρο με τον κινητήρα, τότε η υλοποίηση ενός αντιδραστήρα υδρογόνου είναι στη δύναμη κάθε σύγχρονου συνεργείου επισκευής αυτοκινήτων. Ένα άλλο πράγμα είναι ότι η γεννήτρια δεν μπορεί να θεωρηθεί ως η μεγαλύτερη καλύτερο παράδειγμαχρήση εναλλακτικών καυσίμων για τις μεταφορές.

Σύναψη

Το υδρογόνο έχει χρησιμοποιηθεί ως πηγή για την τροφοδοσία του σταθμού παραγωγής ενέργειας των οχημάτων από την αυγή των πρώτων αυτοκινήτων. Ωστόσο, η υψηλή απόδοση των κλασικών κινητήρων εσωτερικής καύσης έχει επισκιάσει τις εξελίξεις αυτού του είδους. Στην πραγματικότητα, ακόμη και σήμερα, για μια σειρά παραμέτρων, τα αυτοκίνητα υδρογόνου δεν είναι σε θέση να ανταγωνιστούν τα συμβατικά μοντέλα. Η συνάφεια αυτής της κατεύθυνσης προκαλείται από την απουσία ατμοσφαιρικών ρύπων. Υπάρχουν ορισμένα πλεονεκτήματα σε άλλες αποχρώσεις λειτουργίας, αλλά δεν είναι θεμελιώδη για τους κατασκευαστές. Αν μιλάμε για τις θυσίες που θα πρέπει να κάνουν οι δημιουργοί αυτοκινήτων υδρογόνου, πιθανότατα θα περιοριστούν στη μέτρια ισχύ και στην εισαγωγή δομικών στοιχείων που μπορούν να επηρεάσουν την εργονομία.

Το υδρογόνο είναι ένας σχεδόν ιδανικός τύπος καυσίμου, αλλά το πρόβλημα είναι ότι βρίσκεται στον πλανήτη μας μόνο με τη μορφή ενώσεων με άλλα χημικά στοιχεία. Το μερίδιο της «καθαρής» ουσίας στην ατμόσφαιρα δεν υπερβαίνει το 0,00005%. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις πραγματικότητες, το θέμα μιας γεννήτριας υδρογόνου γίνεται επίκαιρο. Ας εξετάσουμε την αρχή λειτουργίας μιας τέτοιας συσκευής, τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά της, το πεδίο εφαρμογής και τη δυνατότητα αυτοπαραγωγής.

Περιγραφή και αρχή λειτουργίας μιας γεννήτριας υδρογόνου

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για την εξαγωγή υδρογόνου από άλλες ουσίες, παραθέτουμε τις πιο συνηθισμένες:

1. Ηλεκτρόλυση, αυτή η τεχνική είναι η πιο απλή και μπορεί να εφαρμοστεί στο σπίτι. Ένα σταθερό διάλυμα περνά μέσα από ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει αλάτι. ηλεκτρικό ρεύμα, υπό την επιρροή του συμβαίνει μια αντίδραση που μπορεί να περιγραφεί με την ακόλουθη εξίσωση: 2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + H 2 . Σε αυτή την περίπτωση, το παράδειγμα δίνεται για ένα διάλυμα συνηθισμένου αλατιού κουζίνας, το οποίο δεν είναι καλύτερη επιλογή, αφού το εκλυόμενο χλώριο είναι τοξική ουσία. Σημειώστε ότι το υδρογόνο που λαμβάνεται με αυτή τη μέθοδο είναι το πιο καθαρό (περίπου 99,9%).
2. Περνώντας υδρατμούς πάνω από οπτάνθρακα που έχει θερμανθεί σε θερμοκρασία 1000 ° C, υπό τέτοιες συνθήκες συμβαίνει η ακόλουθη αντίδραση: H 2 O + C ⇔ CO + H 2.
3. Εκχύλιση από μεθάνιο με μετατροπή ατμού ( απαραίτητη προϋπόθεσηγια την αντίδραση - θερμοκρασία 1000°C): CH 4 + H 2 O ⇔ CO + 3H 2. Η δεύτερη επιλογή είναι η οξείδωση μεθανίου: 2CH 4 + O 2 ⇔ 2CO + 4H 2.
4. Κατά τη διαδικασία πυρόλυσης (διύλισης πετρελαίου), το υδρογόνο απελευθερώνεται ως υποπροϊόν. Σημειώστε ότι στη χώρα μας εξακολουθεί να εφαρμόζεται η καύση αυτής της ουσίας σε ορισμένα διυλιστήρια πετρελαίου λόγω έλλειψης απαραίτητο εξοπλισμόή επαρκή ζήτηση.

Από τις αναφερόμενες επιλογές, η τελευταία είναι η λιγότερο ακριβή και η πρώτη είναι η πιο προσιτή είναι αυτή που αποτελεί τη βάση των περισσότερων γεννητριών υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των οικιακών. Η αρχή λειτουργίας τους είναι ότι κατά τη διαδικασία διέλευσης ρεύματος μέσω ενός διαλύματος, το θετικό ηλεκτρόδιο έλκει αρνητικά ιόντα και το ηλεκτρόδιο με το αντίθετο φορτίο έλκει θετικά, με αποτέλεσμα τη διάσπαση της ουσίας.

Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και σχεδιασμός της γεννήτριας υδρογόνου

Αν και δεν υπάρχουν πρακτικά προβλήματα με την παραγωγή υδρογόνου τώρα, η μεταφορά και η αποθήκευσή του εξακολουθεί να είναι επείγον καθήκον. Τα μόρια αυτής της ουσίας είναι τόσο μικρά που μπορούν να διεισδύσουν ακόμη και στο μέταλλο, γεγονός που ενέχει έναν συγκεκριμένο κίνδυνο ασφάλειας. Η απορρόφηση αποθήκευσης δεν είναι ακόμη ιδιαίτερα κερδοφόρα. Επομένως, η καλύτερη επιλογή είναι η παραγωγή υδρογόνου αμέσως πριν από τη χρήση του στον κύκλο παραγωγής.

Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται βιομηχανικές μονάδες παραγωγής υδρογόνου. Κατά κανόνα, πρόκειται για ηλεκτρολύτες τύπου μεμβράνης. Ο απλοποιημένος σχεδιασμός μιας τέτοιας συσκευής και η αρχή της λειτουργίας δίνονται παρακάτω.

Ονομασίες:

• A – σωλήνας αφαίρεσης χλωρίου (Cl 2).
• Β – αφαίρεση υδρογόνου (Η 2).
• C είναι η άνοδος στην οποία συμβαίνει η ακόλουθη αντίδραση: 2CL – →CL 2 + 2e – .
• D είναι η κάθοδος, η αντίδραση σε αυτήν μπορεί να περιγραφεί με την ακόλουθη εξίσωση: 2H 2 O + 2e – →H 2 + OH – .
• E – διάλυμα νερού και χλωριούχου νατρίου (H 2 O & NaCl).
• F – μεμβράνη;
• G – κορεσμένο διάλυμα χλωριούχου νατρίου και σχηματισμός καυστική σόδα(NaOH).
• H – αφαίρεση άλμης και αραιωμένης καυστικής σόδας.
• I – εισαγωγή κορεσμένης άλμης.
• J – κάλυμμα.

Ο σχεδιασμός των οικιακών γεννητριών είναι πολύ πιο απλός, αφού οι περισσότερες από αυτές δεν παράγουν καθαρό υδρογόνο, αλλά παράγουν αέριο Brown. Αυτό είναι το όνομα που δίνεται σε ένα μείγμα οξυγόνου και υδρογόνου. Αυτή η επιλογή είναι η πιο πρακτική και δεν απαιτεί διαχωρισμό υδρογόνου και οξυγόνου. Επιπλέον, το αέριο που προκύπτει καίγεται καθώς παράγεται. Η αποθήκευση και η συσσώρευσή του στο σπίτι δεν είναι μόνο προβληματική, αλλά και επικίνδυνη.

Ονομασίες:

• α – σωλήνας για την εξαέρωση του αερίου Brown.
• β – πολλαπλή εισαγωγής παροχής νερού.
• γ – σφραγισμένο περίβλημα.
• d – μπλοκ πλακών ηλεκτροδίων (άνοδοι και κάθοδοι), με μονωτήρες εγκατεστημένους μεταξύ τους.
• e – νερό;
• f – αισθητήρας στάθμης νερού (συνδεδεμένος στη μονάδα ελέγχου).
• g – φίλτρο διαχωρισμού νερού.
• h – τροφοδοτικό που παρέχεται στα ηλεκτρόδια.
• i – αισθητήρας πίεσης (στέλνει σήμα στη μονάδα ελέγχου όταν επιτευχθεί το επίπεδο κατωφλίου).
• j – βαλβίδα ασφαλείας.
• k – έξοδος αερίου από τη βαλβίδα ασφαλείας.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα τέτοιων συσκευών είναι η χρήση μπλοκ ηλεκτροδίων, καθώς δεν απαιτείται διαχωρισμός υδρογόνου και οξυγόνου. Αυτό επιτρέπει στις γεννήτριες να είναι αρκετά συμπαγείς.

Εφαρμογές γεννήτριας υδρογόνου

Λόγω των προβλημάτων που σχετίζονται με τη μεταφορά και αποθήκευση υδρογόνου, τέτοιες συσκευές είναι σε ζήτηση σε βιομηχανίες όπου η παρουσία αυτού του αερίου απαιτείται από τον τεχνολογικό κύκλο. Ας παραθέσουμε τις κύριες κατευθύνσεις:

1. Παραγωγή που σχετίζεται με τη σύνθεση υδροχλωρίου.
2. Παραγωγή καυσίμων για πυραυλοκινητήρες.
3. Δημιουργία λιπασμάτων.
4. Παραγωγή νιτριδίου του υδρογόνου (αμμωνία).
5. Σύνθεση νιτρικού οξέος.
6. ΣΕ βιομηχανία τροφίμων(για τη λήψη στερεών λιπών από φυτικά έλαια).
7. Επεξεργασία μετάλλων (συγκόλληση και κοπή).
8. Ανάκτηση μετάλλων.
9. Σύνθεση μεθυλικής αλκοόλης
10. Παραγωγή υδροχλωρικού οξέος.

Παρά το γεγονός ότι η παραγωγή υδρογόνου κατά τη διύλιση πετρελαίου είναι φθηνότερη από την παραγωγή του μέσω ηλεκτρόλυσης, όπως προαναφέρθηκε, προκύπτουν δυσκολίες με τη μεταφορά αερίου. Η περιβαλλοντική κατάσταση δεν επιτρέπει πάντα την κατασκευή εγκαταστάσεων παραγωγής επικίνδυνων χημικών ακριβώς δίπλα σε διυλιστήρια πετρελαίου. Επιπλέον, το υδρογόνο που παράγεται από την ηλεκτρόλυση είναι πολύ πιο καθαρό από αυτό που παράγεται από το λάδι πυρόλυσης. Από αυτή την άποψη, οι βιομηχανικές γεννήτριες υδρογόνου έχουν πάντα υψηλή ζήτηση.

Οικιακή χρήση

Υπάρχουν επίσης χρήσεις του υδρογόνου στην καθημερινή ζωή. Πρώτα απ 'όλα, πρόκειται για αυτόνομα συστήματα θέρμανσης. Εδώ όμως υπάρχουν κάποιες ιδιαιτερότητες. Οι μονάδες παραγωγής καθαρού υδρογόνου είναι πολύ πιο ακριβές από τις γεννήτριες αερίου Brown, οι οποίες μπορούν να συναρμολογηθούν μόνοι σας. Αλλά όταν οργανώνετε τη θέρμανση του σπιτιού, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη ότι η θερμοκρασία καύσης του αερίου Brown είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του μεθανίου, επομένως θα χρειαστείτε έναν ειδικό λέβητα, ο οποίος είναι κάπως πιο ακριβός από έναν κανονικό.

Στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε πολλά άρθρα στα οποία γράφεται ότι οι συνηθισμένοι λέβητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την έκρηξη αερίου, αλλά αυτό απαγορεύεται αυστηρά. ΣΕ το καλύτερο σενάριογρήγορα θα αποτύχουν και στη χειρότερη μπορεί να προκαλέσουν θλιβερές ή και τραγικές συνέπειες. Για το μείγμα Brown υπάρχουν ειδικά σχέδιαμε πιο ανθεκτικό στη θερμότητα ακροφύσιο.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η κερδοφορία των συστημάτων θέρμανσης που βασίζονται σε γεννήτριες υδρογόνου είναι ιδιαίτερα αμφισβητήσιμη λόγω της χαμηλής απόδοσης. Σε τέτοια συστήματα υπάρχουν διπλές απώλειες, πρώτον, κατά τη διαδικασία παραγωγής αερίου και, δεύτερον, κατά τη θέρμανση του νερού στο λέβητα. Είναι φθηνότερο να ζεστάνετε αμέσως νερό σε ηλεκτρικό λέβητα για θέρμανση.

Μια εξίσου αμφιλεγόμενη εφαρμογή για οικιακή χρήση, στην οποία το αέριο του Brown χρησιμοποιείται για τον εμπλουτισμό της βενζίνης στο σύστημα καυσίμου ενός κινητήρα αυτοκινήτου προκειμένου να εξοικονομηθούν χρήματα.

Ονομασίες:

• α – Γεννήτρια NHO (αποδεκτή ονομασία για το αέριο Brown).
• β – έξοδος αερίου στον θάλαμο στεγνώματος.
• γ – θήκη για την απομάκρυνση των υδρατμών.
• δ – επιστροφή του συμπυκνώματος στη γεννήτρια.
• e – παροχή ξηρού αερίου στο φίλτρο αέρα του συστήματος καυσίμου.
• f – κινητήρας αυτοκινήτου.
• g – σύνδεση με την μπαταρία και την ηλεκτρική γεννήτρια.

Πρέπει να σημειωθεί ότι σε ορισμένες περιπτώσεις ένα τέτοιο σύστημα λειτουργεί ακόμη και (αν έχει συναρμολογηθεί σωστά). Αλλά δεν θα βρείτε ακριβείς παραμέτρους, συντελεστή κέρδους ισχύος ή ποσοστό εξοικονόμησης. Αυτά τα δεδομένα είναι πολύ ασαφή και η αξιοπιστία τους αμφισβητείται. Και πάλι, το ερώτημα δεν είναι ξεκάθαρο πόσο θα μειωθεί η διάρκεια ζωής του κινητήρα.

Αλλά η ζήτηση δημιουργεί προσφορά στο Διαδίκτυο, μπορείτε να βρείτε λεπτομερή σχέδια τέτοιων συσκευών και οδηγίες για τη σύνδεσή τους. Υπάρχουν επίσης έτοιμα μοντέλα που κατασκευάζονται στη Χώρα του Ανατέλλοντος Ηλίου.

Φτιάχνοντας μια απλή γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας βήμα προς βήμα

Θα σας πούμε πώς μπορείτε να το κάνετε σπιτική γεννήτριαγια να ληφθεί ένα μείγμα υδρογόνου και οξυγόνου (HHO). Η δύναμή του δεν αρκεί για να θερμάνει ένα σπίτι, αλλά για καυστήρας αερίουγια την κοπή μετάλλου, η ποσότητα του παραγόμενου αερίου θα είναι επαρκής.

Ονομασίες:

• α – ακροφύσιο καυστήρα.
• β – σωλήνες;
• γ – σφραγίδες νερού.
• δ – νερό;
• e – ηλεκτρόδια;
• στ – σφραγισμένο περίβλημα.

Πρώτα απ 'όλα, φτιάχνουμε έναν ηλεκτρολύτη για αυτό χρειαζόμαστε ένα σφραγισμένο δοχείο και ηλεκτρόδια. Ως τελευταία, χρησιμοποιούμε χαλύβδινες πλάκες (το μέγεθός τους επιλέγεται αυθαίρετα, ανάλογα με την επιθυμητή απόδοση), προσαρτημένες σε διηλεκτρική βάση. Συνδέουμε όλες τις πλάκες κάθε ηλεκτροδίου μεταξύ τους.

Όταν τα ηλεκτρόδια είναι έτοιμα, πρέπει να στερεωθούν στο δοχείο έτσι ώστε τα σημεία σύνδεσης για τα καλώδια τροφοδοσίας να είναι πάνω από την αναμενόμενη στάθμη νερού. Τα καλώδια από τα ηλεκτρόδια πηγαίνουν σε τροφοδοτικό 12 volt ή μπαταρία αυτοκινήτου.

Κάνουμε μια τρύπα στο καπάκι του δοχείου για τον σωλήνα εξαγωγής αερίου. Τα συνηθισμένα γυάλινα βάζα του 1 λίτρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως σφράγιση νερού. Τα γεμίζουμε με νερό κατά τα 2/3 και τα συνδέουμε στον ηλεκτρολύτη και τον καυστήρα, όπως φαίνεται στο σχήμα 8.

Είναι καλύτερο να πάρετε έναν έτοιμο καυστήρα, καθώς δεν μπορεί κάθε υλικό να αντέξει τη θερμοκρασία καύσης του αερίου Brown. Το συνδέουμε στην έξοδο της τελευταίας βαλβίδας νερού.

Γεμίζουμε τον ηλεκτρολύτη με νερό στο οποίο έχει προστεθεί συνηθισμένο αλάτι κουζίνας.

Εφαρμόστε τάση στα ηλεκτρόδια και ελέγξτε τη λειτουργία της συσκευής.