Водороден генератор за отоплителната система: сглобяване на работеща единица със собствените си ръце

Конструкция и принцип на действие на водороден генератор

Как работи

Класическото устройство за генериране на водород включва тръба с малък диаметър, често с кръгло напречно сечение. Под него се намират специални клетки с електролит. Самите алуминиеви частици се поставят в долния резервоар. Електролитът е само от алкален тип. Над захранващата помпа има резервоар, в който се събира кондензатът. Някои модели имат 2 помпи. Температурата се контролира директно в клетките.

Генераторът получава газ от водата. Качеството му влияе пряко върху количеството на примесите в крайния продукт. Например, ако в генератора постъпва вода с висока концентрация на чужди йони, тя първо трябва да премине през филтър за дейонизация.

Ето как протича процесът на производство на газ:

1. Дестилатът се разделя на кислород (O) и водород (H) в процеса на електролиза.
2. О2 влиза в захранващия резервоар и след това се отделя в атмосферата като страничен продукт.
3. H2 се доставя в сепаратора, отделя се от водата, която след това отново постъпва в захранващия резервоар.
4. Водородът се прекарва отново през разделителна мембрана, която отстранява останалия кислород, и след това постъпва в хроматографското оборудване.

Метод на електролизата

Както беше споменато по-горе, в света има малко източници на енергия, които са толкова неизчерпаеми, колкото водорода. Не бива да се забравя, че около 2/3 от световните океани се състоят от водород и че H2 е най-големият източник на енергия във Вселената, заедно с хелия. Но за да получите чист водород, трябва да разделите водата на частици, а това не е лесно.

След дългогодишни опити учените са изобретили метод за електролиза. Методът се основава на поставянето на две метални плочи във вода на близко разстояние една от друга, които са свързани към източник на високо напрежение. След това се подава ток и големият електрически потенциал действително разкъсва водната молекула на нейните компоненти, в резултат на което се отделят 2 водородни атома (ВВ) и 1 кислороден атом (О).

Този газ (HHO) е кръстен на австралийския учен Еула Браун, който патентова създаването на електролизера през 1974 г.

Горивната клетка на Стенли Майер

Американският учен Стенли Майер изобретява машина, която използва токове с определена честота вместо силен електрически потенциал. Водната молекула се колебае в синхрон с променящите се електрически импулси и влиза в резонанс. Постепенно се натрупва мощност, която е достатъчна, за да раздели молекулата на нейните компоненти. Изисква десетки пъти по-малко ток от стандартния уред за електролиза.

Предимства на Брауновия газ като източник на енергия

1. Водата, от която се получава HHO, се намира в големи количества на нашата планета. Следователно източниците на водород са почти неизчерпаеми.
2. При изгарянето на Брауновия газ се образува водна пара. Тя може да се кондензира обратно в течност и да се използва отново като суровина.
3. При изгарянето на HHO не се отделят вредни вещества в атмосферата и не се образуват странични продукти, освен вода. Може да се каже, че газът на Браун е най-екологичното гориво в света.
4. При използването на водороден генератор се отделя водна пара. Количеството му е достатъчно, за да поддържа комфортна влажност в помещението за дълго време.

Най-добрите модели хъбове според редакторите на Tehno.guru

След като прочетохме много отзиви в интернет и разгледахме техническите характеристики на много модели, редакционният екип на Tehno.guru избра някои от най-добрите модели. Това би трябвало да помогне на нашия скъп читател да направи правилния избор без излишни проблеми и часове сърфиране в интернет в търсене на добро устройство.

"ARMED 7F-3L - кислороден концентратор с добри характеристики

Това е едно от най-добрите устройства - "ARMED 7F-3L". ARMED 7F-3L се препоръчва не само за домашна употреба, но и за използване в детска градина, училище и фитнес център. Производителност на устройството - до 3 л/мин при концентрация на кислорода 93%. Размери на устройството: 480 × 280 × 560 мм и тегло - 26,5 кг. Подходящ за приготвяне на кислородни коктейли. Ето някои от неговите характеристики.

Малко шумно, но като цяло доста прилично устройство. Ето какво казват за него потребителите в мрежата.

ARMED 7F-3L.

"OXYbar Auto" - продукт от много известната марка "Atmung"

"OXYbar Auto" е едно от най-тихите и компактни устройства Много тихо, леко и компактно устройство

Предлага се с адаптер за свързване в автомобила, което е от съществено значение при дълги пътувания. Тежи само 5,2 кг

Никое друго устройство на руския пазар днес не е толкова леко, колкото това. Производителят твърди, че устройството може да работи денонощно. Устройството има максимален капацитет от 6 л/минута, но концентрацията на кислород ще бъде само 30 %, което изобщо не може да радва. При настройка на капацитета от 1 л/мин концентрацията е приемлива на 90%. Нека разгледаме спецификациите на устройството.

Това го прави не само най-малкия, но и един от най-тихите.

Автоматично OXYbar

"BITMOS OXY-6000" - устройство с доста добра производителност

"BITMOS OXY-6000 има добри характеристики

"BITMOS OXY-6000 е рожба на немските производители. И както всяка немска технология, тя е изработена с много високо качество. Той има много удобна форма - "куфар" на колела, който е много удобен при тегло от 19,8 кг. Размерът на устройството е 520 × 203 × 535 мм. Устройството има функцията да приготвя кислородни фитококтейли. При повишаване на температурата, намаляване на дебита, намаляване на концентрацията на кислород, изключване на електрическата мрежа и възникване на микропроцесорни грешки устройството издава звуков сигнал. При скорост на потока 1-4 л/мин концентрацията на кислород достига 95%. Какво ще кажете за представянето?

BITMOS OXY-6000

ПОЛЕЗНА ИНФОРМАЦИЯ!

Цената на тези устройства е доста висока и не всеки може да си ги позволи. Ето защо днес има много компании, които предлагат кислородни концентратори за домашна употреба на достъпни цени.

Как работи

Разработката на този обещаващ метод за нагряване е извършена в Италия. Котелът не отделя токсични вещества, което го прави най-безопасния начин за отопление на дома. Реакциите в процеса на преобразуване не се съпровождат с шум, така че звуковите вибрации от работещия котел са минимални.

Подова конструкция в контейнер

Предимството на технологията е, че учените и конструкторите са успели да постигнат сравнително ниска температура на изгаряне на водородния газ. Цифрата достига приблизително триста градуса по Целзий. Тази функция позволява значителни икономии на материали за котела, тъй като защитата срещу разтопяване може да бъде пренебрегната.

Принципите на реакцията, протичаща в генератора, са известни още от ученическите години. Когато кислородните и водородните атоми взаимодействат, се образува молекула вода. За да започне процесът на трансформация, са необходими реакционни катализатори. По време на процеса на залепване циркулиращата в тръбата течност се загрява до около 40 градуса. Това е достатъчно, за да се нагреят подовете до достатъчно ниво.

Отопление с водород

За да се постигне по-висока температура в дома, котелната система се регулира, особено мощността. Необходимо е да се променят параметрите, за да се адаптира отоплителната система към различните размери на помещението. Котлите за преобразуване на водорода са модулни.

Това означава, че те могат да включват няколко канала, които се свързват независимо един от друг към едно устройство. За всеки канал е свързан отделен резервоар за катализатор, така че в обменната част постъпва течност с температура около 40 градуса.

Принципът на действие е следният:

1. Готовото оборудване се състои от устройство с двойка свързани плочи с различни нива на заряд (катод и анод), които са потопени във вода и към тях се подава положителен и отрицателен сигнал. За тази цел е препоръчително да се използва изключително регулиран източник на ток. Работата на системата се подобрява, като вместо обичайната течност се използва електролит, например алкална или киселинна среда с много свободни йони.
2. При протичането на реакциите от течността в катода се отделя водород, а в близост до анода - кислород.
3. Двата газа преминават през тръба към водно уплътнение, което отделя парата и предотвратява експлозия в реактора.
4. След това водородният газ постъпва в горелката, където трябва да изгори. Резултатът е вода.

Как работи

Защо водата все още не е загрята

Междумолекулните водни връзки се образуват и разкъсват по-лесно, отколкото вътрешномолекулните. Затова беше решено те да се използват в процеса на топлообмен. Химиците са установили експериментално, че енергията на междумолекулните водни връзки варира от 0,26 до 0,5 eV (електронволта).

Проблемът се състои в това, че за да се произведе гориво от вода, тя трябва да бъде разградена на съставните си части. С прости думи, тя трябва да се разгради на кислород и водород, след което водородът да се изгори и отново да се получи вода. Разделянето се постига чрез преминаване на електрически ток през течността.

При кипене водата не се разпада на отделни молекули, а само се изпарява. Нагряването при нормално горене не предизвиква други реакции в течността. И този процес също изисква много енергия, която може да се използва добре. Например:

• Изгарянето на 1 kg сухи дърва с влажност не повече от 20% дава около 3,9 kW;
• ако съдържанието на влага в дървесината се увеличи до 50%, от 1 кг се произвеждат само 2,2 kW.

Разлагането на водата изисква много енергия, за да се получи истинско горене. Необходима е много повече енергия, отколкото би се освободила, ако възстановените дървесни елементи се използват отново като гориво. Може да се даде приблизително съотношение:

• 100% от енергията се използва за делене;
• 75% от енергията при изгарянето на възстановените компоненти.

Точно фактът, че при обратната реакция на отделените водород и кислород се отделя по-малко енергия, е причината водата да не се използва като гориво за автомобили и не само за тях досега. От икономическа гледна точка този метод се оказа нерентабилен. По-реалистично е да се произвежда гориво от отпадъци. То може да бъде течно, газообразно и твърдо.

Има ли водна кола?

През 2008 г. Genepax излага автомобил, задвижван с вода, на търговското изложение в Осака, Япония. Като гориво може да се използва чаша вода от чешмата, речна вода или дори обикновена газирана напитка.

Устройството разделя течността на водородни и кислородни молекули, които след това се изгарят и дават на автомобила енергия за движение. Днес е известно, че компанията Genepax е фалирала и е била закрита след една година.

Закон за запазване на енергията ↑

Всичко в природата е взаимосвързано. Ако нещо е отишло някъде, значи нещо е отишло някъде. Тази народна мъдрост описва закона за запазване на енергията по опростен, но въздействащ начин. При изгарянето си водородът отделя топлинна енергия. Но за производството на газ чрез електролиза е необходимо да се използва известно количество електроенергия. Тя от своя страна се получава основно от производството на топлина от изгарянето на други горива. А ако вземем чистата топлинна енергия, необходима за производството на електроенергия, и енергията, която водородът произвежда при изгарянето си, дори и в най-модерните инсталации, ще се получи двойна загуба. Половината от парите буквално се изхвърлят. И това са само оперативните разходи, но трябва да се вземат предвид и разходите за много скъпото оборудване.

Вятърният и водороден дирижабъл AeromodellerII. Картината, нарисувана от белгийските инженери, е красива, но те трябва да я подкрепят с конкретни икономически жизнеспособни технологии.

По данни на изследователската лаборатория INEEL цената на килограм водород в промишлените водородни генератори в САЩ е

• Електролиза от промишлена електрическа мрежа - 6,5 usd.
• Електролиза от вятърни турбини - 9 usd.
• Фотоелектролиза от соларни устройства - 20 usd.
• Производство от биомаса - 5,5 usd.
• Преобразуване на природен газ и въглища - 2,5 usd.
• Високотемпературна електролиза в ядрените електроцентрали - 2,3 usd. Това е най-евтиният начин и е най-далеч от дома.

Освен това дори най-добрият домашен водороден генератор ще бъде значително по-неефективен от промишления. При тези цени няма причина да се говори за сериозна конкуренция на водородното гориво в сравнение не само с евтиния природен газ, но и със скъпото електрическо отопление, дизеловото гориво и дори термопомпите.

Област на приложение

Електролизерите вече са толкова разпространени, колкото и ацетиленовите генератори или плазмените горелки. Първоначално водородните генератори се използват от заварчиците, тъй като е много по-лесно да се носи устройство, което тежи само няколко килограма, отколкото огромни бутилки с кислород и ацетилен. Високият енергиен капацитет на агрегатите не беше решаващ - удобството и практичността определяха всичко. През последните години използването на Браунов газ надхвърли обичайните представи за водорода като гориво за газови заваръчни апарати. Потенциалът на технологията е много голям, тъй като има много предимства при използването на HHO.

• Намаляване на разхода на гориво в превозните средства. Съществуващите водородни генератори за превозни средства позволяват използването на HHO като добавка към конвенционален бензин, дизел или газ. Благодарение на по-пълното изгаряне на горивната смес може да се постигне намаляване на разхода на въглеводороди с 20-25 %.
• Икономия на гориво в топлоелектрически централи, използващи газ, въглища или мазут.
• Намаляване на токсичността и повишаване на ефективността на старите котли.
• Многократно намаляване на разходите за отопление на жилищата поради пълната или частична замяна на традиционните горива с Браунов газ.
• Използването на преносими HHO устройства за битови цели - готвене, затопляне на вода и др.
• Разработване на принципно нови, мощни и екологични задвижващи системи.

Може да се закупи водороден генератор, изграден по технологията "Водна горивна клетка" на С. Майер (това е името на неговия труд) - произвеждат ги много фирми в САЩ, Китай, България и други страни. Предлагаме ви сами да си направите водороден генератор.

Предпазни мерки за безопасност

Електролизерът е много опасно устройство.

Поради това при конструирането, монтажа и експлоатацията му трябва да се спазват общите и специалните мерки за безопасност.

Специализираните мерки включват следните точки

• Концентрацията на водородно-кислородната смес трябва да се следи, за да се предотврати експлозия;
• ако нивото на течността не може да се види през прозореца за проверка на водородния генератор, той не трябва да се използва;
• При извършване на ремонтни дейности се уверете, че няма водород в крайната точка на системата като такава;
• в близост до електролизера трябва да се избягва използването на открит огън, електрически уреди с нагревателна функция и преносими лампи с напрежение, по-високо от 12 волта;
• При работа с електролита трябва да се носят предпазни средства (защитно облекло, ръкавици и очила).

Особени точки на използване

На първо място, трябва да се отбележи, че традиционният метод от изгарянето на природен газ или пропан в нашия случай не е подходящ, тъй като температурата на горене на HHO превишава подобни показатели на въглеводородите повече от три пъти. Както сами разбирате, конструктивната стомана не може да издържи дълго време на такива температури. Самият Стенли Майер препоръчва използването на горелка с необичаен дизайн, чиято схема показваме по-долу.

Схема на водородна горелка по проект на S. Meyer

Сложната част на това устройство е, че HHO (отбелязан с номер 72 на схемата) се подава в горивната камера през клапан 35. Горящата водородна смес се издига през канал 63 и едновременно с това извършва процес на изхвърляне, като увлича външен въздух през регулируеми отвори 13 и 70. Известно количество продукти на горенето (водни пари) се задържат под капака 40, които навлизат в горивната колона през канал 45 и се смесват с горящия газ. Това намалява температурата на горене няколко пъти.

Вторият въпрос, на който искам да обърна внимание, е течността, която трябва да се налее в инсталацията. Най-добре е да използвате пречистена вода, която не съдържа соли на тежки метали. Идеалният разтвор е дестилат, който може да бъде закупен от всеки автокъща или аптека.

За успешното функциониране на електролизера към водата се добавя калиев хидроксид KOH в количество приблизително една супена лъжица прах на кофа вода.

Третият момент, на който наблягаме, е безопасността. Не забравяйте, че сместа от водород и кислород неслучайно се нарича гърмяща змия. HHO е опасно химическо съединение, което може да предизвика експлозия при неправилно боравене с него. Спазвайте правилата за безопасност и бъдете особено внимателни, когато експериментирате с водород. Само тогава "тухлата", от която е изградена нашата вселена, ще внесе топлина и уют в дома ви.

Надяваме се, че тази статия е била източник на вдъхновение за вас и че ще запретнете ръкави и ще започнете да произвеждате водородна горивна клетка. Разбира се, всичко това не е окончателната истина, но може да се използва за построяване на работещ модел на водороден генератор. Ако искате да преминете изцяло към този тип отопление, ще трябва да проучите въпроса по-подробно. Може би вашата инсталация ще бъде крайъгълният камък, който ще сложи край на преразпределението на енергийните пазари, а евтините и екологични топлина до всеки дом.

Правила за избор на котел за отопление с водород

Първото нещо, което трябва да поискате, когато купувате котел, е сертификат за съответствие.

След това проверете частите за съответствие и определете няколко основни параметъра:

1. Захранване. Изберете според наличната мрежа в къщата и според обема на застроената площ. За 10 m2 е необходима 1 kW топлина.
2. Параметри на отоплителната система. Например, ако котелът загрява вода от +90 С, а мрежата работи с охлаждаща течност не по-висока от +80 С, мощността на котела трябва да се намали.
3. Обем на горивната камера. Цифрата трябва да съответства на броя на топлообменниците за отопление на къщата.
4. Брой на веригите и дали е технически възможно да се инсталира допълнителна верига. Например за разпределение на БГВ на различни етажи.

Как се инсталира водороден котел?

Понастоящем много хора предпочитат сами да произвеждат водородни генератори за своите отоплителни системи. Това не е изненадващо, тъй като "магазинните" аналози са не само много скъпи, но и нямат много висока ефективност. Но ако това устройство е изработено от собствените ви ръце, ефективността му ще бъде много по-висока.

Съществуват няколко варианта за сглобяване на генератор, работещ с водород. Но при всички случаи за приготвянето му у дома ще са необходими следните консумативи.

12-волтов източник на захранване.
Няколко тръби, изработени от неръждаема стомана и с различен диаметър.
Резервоарът, в който ще бъде поставена конструкцията.
ШИМ контролер .

Важно е тя да има капацитет от поне 30 ампера. Това са основните компоненти, от които обикновено се правят домашните водородни генератори. Освен това не забравяйте за резервоара за дестилирана вода - неговото наличие също е задължително.

Водата трябва да се доставя в запечатана структура с диалектика вътре. В същата структура ще бъде поставен комплект, изработен от плочи от "неръждаема стомана", долепени една до друга с помощта на изолационен материал. Важно е към тези пластини да се подава 12-волтово напрежение. Ако това е направено правилно, при подаване на напрежението водата ще се раздели на 2 газообразни елемента.

Не забравяйте и резервоара за дестилирана вода - той също е задължителен. Водата трябва да се доставя в запечатана структура с диалектика вътре. В същата структура ще има комплект, изработен от плочи от "неръждаема стомана", долепени една до друга с помощта на изолационен материал.

Важно е към тези пластини да се подава напрежение 12 V. Ако всичко е направено правилно, при подаване на напрежението водата ще се раздели на 2 газообразни елемента.

Това са основните компоненти, от които обикновено се правят домашните водородни генератори. Освен това не забравяйте за резервоара за дестилирана вода - неговото наличие също е задължително. Водата трябва да се доставя в запечатана структура с диалектика вътре. В същата структура се поставя комплект от плочи от "неръждаема стомана", долепени една до друга с помощта на изолационен материал.

Важно е към тези пластини да се подава напрежение 12 V. Ако е направено правилно, водата се разпада на 2 газообразни елемента при подаване на напрежение.

Забележка! По-ефективно е да се използва постоянен ток (той трябва да има определена честота), произведен от генератор тип ШИМ. След това импулсният ток (или променливият ток) ще бъде заменен с постоянен ток. Това значително ще повиши ефективността на машината.

В резултат на това ефективността на оборудването ще се повиши значително.

Характеристики на водородния генератор

Чистият водород се произвежда чрез различни химични реакции, но този начин на производство е доста сложен и често твърде скъп.

Изключение правят технологичните процеси, при които газът се получава като страничен продукт, но досега това производство е незначително.

Много по-лесно е да се извлече водород от водата, като се прекара електрически ток през нея - този процес се нарича електролиза. Първо молекулата на H2O се разделя на водороден атом H и хидроксигрупа OH, след което се извършва окончателно разделяне на кислорода и водорода.

Очевидно е, че капацитетът на инсталацията ще се увеличава с увеличаване на контактната площ между водата и електродите. Поради тази причина последните се изработват под формата на плочи. Те се сглобяват в структури, наподобяващи стоманени радиатори с ребра.

За да се увеличи капацитетът, днес се използват цилиндрични електроди, както и такива с по-сложна форма.

Скоростта на освобождаване на водород зависи и от материала на електродите.

Вместо мед или неръждаема стомана съвременните "модерни" генератори използват специални сплави, които са доста скъпи.

Другото условие е водата да е пропусклива за ток. Трябва да се отбележи, че в дестилираната си форма той е диелектрик. Електрическият проводник в тази течност се състои от йони, в които са разтворени разтворените в нея вещества, преди всичко соли. Колкото по-стръмно е решението, толкова по-добре пропуска ток.

СЪЩНОСТ НА ВОДОРОДНАТА ОТОПЛИТЕЛНА СИСТЕМА

Отоплението на помещения с водород е отличен заместител на природния газ и твърдите горива. Средната температура на горене на горивото може да достигне 3 000 градуса. Технологичният процес изисква специална горелка, която е пригодена за такива температурни режими.

Комплектът оборудване за водород включва:

• Генератор на водород (електролизер), който отговаря за реакцията между водорода и кислорода. За оптимизиране на процеса се използват катализатори.
• Горелката, която създава пламъка. Горелката е разположена в камерата на пещта и осигурява горивната среда в отоплителната система.
• Котел, който действа като топлообменник.

Водородните котли често се изграждат на базата на устройства за твърдо гориво или газ в съответствие с гореспоменатия принцип. От гледна точка на спестяванията той е значително по-евтин от закупуването на фабрично оборудване. Въпреки това няма гаранция, че самоделният котел ще отговаря на изискванията за безопасност.

Водороден генератор със собствените си ръце

Фабрично произведените модели не се различават много от домашните си аналози и са по-скъпи. Общата цена на готовия генератор варира от 20 до 60 хиляди рубли, така че много занаятчии се опитват сами да създадат водородни нагреватели. Но преди да започнете работа, е необходимо да прецените и най-малките съмнения. Ако те са налице, по-добре е да откажете работата. Но ако желанията и възможностите дават зелена светлина, целият производствен процес може да се раздели на следните етапи:

Рисуване и набавяне на материали. Тази стъпка включва внимателно прочитане на всички части на конструкцията, изчисляване на необходимата мощност и общия вид на генератора;
Електролизерът е с висококачествен корпус от неръждаема стомана;
Плочи на електролизера

За да създадете тази важна част, ще ви е необходим стоманен лист, който трябва да бъде нарязан на 18 равни ленти. След това трябва да пробиете отвор за закрепване и разделяне на плочи на катоди и аноди.

Остава само да свържете тока с конструкцията;

Генератор за производство на газ

• В идеалния случай горелката трябва да бъде закупена, тъй като сглобяването на тази част може да се окаже проблематично. Освен това в специалните магазини има достатъчен избор на такива елементи;
• Към структурата е свързан сепаратор, който извлича от газовата смес само водородния компонент;
• Тръбите се свързват в съответствие с размера на сградата.

За правилното функциониране на системата са необходими много знания и умения, в противен случай може да се изгради опасна конструкция. Самостоятелно построените генератори също изискват инвестиция на материали и много време. Високият риск от повреда и цялостният ангажимент за време водят до факта, че закупуването на водородна отоплителна система е най-добре да се избере в заводски вариант.

Как да направя водородна отоплителна система за дома си?