Az energiaforrások áremelkedése ösztönzi a hatékonyabb és olcsóbb üzemanyagok keresését, többek között háztartási szinten. A lelkes kézműveseket a hidrogén vonzza, amelynek fűtőértéke háromszor magasabb, mint a metánnál (38,8 kW, szemben az 1,8 anyagú 13,8 kW-val). Úgy tűnik, ismert az otthoni extrakció módszere - a víz megbontása elektrolízissel. Valójában a probléma sokkal bonyolultabb. Cikkünknek 2 célja van:
- elemezni azt a kérdést, hogyan lehet hidrogéngenerátort létrehozni minimális költségekkel;
- fontolja meg a hidrogéngenerátor használatát egy ház fűtésére, egy autó feltöltésére és hegesztőgépként.
Rövid elméleti rész
A hidrogén, más néven hidrogén - a periódusos rendszer első eleme - a legkönnyebb gáznemű anyag, nagy kémiai aktivitással. Az oxidáció (azaz az égés) során hatalmas hőt bocsát ki, és rendes vizet képez. Az elem tulajdonságait jellemezzük, tézisek formájában tervezzük meg őket:
- A hidrogénégetés környezetbarát folyamat, káros anyagok nem szabadulnak fel.
- Kémiai aktivitása miatt szabad földgáz nem fordul elő a Földön. De a víz összetételében kimeríthetetlen tartalékai vannak.
- Az elemet ipari termelésben kémiai úton, például szén gázosítási (pirolízis) folyamatában nyerik ki. Gyakran melléktermék.
- A gáznemű hidrogén előállításának másik módja a víz elektrolízise katalizátorok - platina és más drága ötvözetek - jelenlétében.
- A hidrogén + oxigén (oxigén) gázok egyszerű keveréke felrobban a legkisebb szikra miatt, azonnal felszabadítva nagy mennyiségű energiát.
Referenciaként. Azok a tudósok, akik először a vízmolekulát hidrogénné és oxigénné választják el, robbanásveszélyes gáznak nevezték, mivel az hajlandó felrobbanni. Később Brown gáznevet kapott (a feltaláló nevével), és a nem kormányzati szervezetek hipotetikus formulája alapján lett megnevezve.
A fentiek alapján a következő következtetés önmagát sugallja: 2 hidrogénatom könnyen kombinálható 1 oxigénatommal, ám ezek nagyon vonakodnak a részből. A kémiai oxidációs reakció a hőenergia közvetlen kibocsátásával a következő képlet szerint zajlik:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (energia)
Itt rejlik egy fontos pont, amely hasznos lehet számunkra a repülések további elemzésében: a hidrogén spontán reakcióba lép a gyulladásból, és a hő közvetlenül szabadul fel. A vízmolekulák elválasztásához energiát kell felhasználni:
2H2O → 2H2 + O2 - Q
Ez egy elektrolitikus reakcióképlet, amely jellemzi a víz hasításának folyamatát áramszolgáltatás útján. Hogyan fogjuk ezt a gyakorlatban megvalósítani, és hogyan készíthetünk hidrogéngenerátort saját kezűleg, akkor megvitatjuk tovább.
Prototípus készítés
Annak érdekében, hogy megértse, mi az ügye, először azt javasoljuk, hogy szerelje össze a legegyszerűbb hidrogéngenerátort a legalacsonyabb költséggel. A házi készítésű berendezés kialakítását az ábra mutatja.
Mit tartalmaz egy primitív elektrolízis:
- reaktor - vastag falú üveg- vagy műanyag tartály;
- fém elektródák, amelyeket vízben egy reaktorba merítenek és áramforráshoz kötnek;
- a második tartály víz redőnyként működik;
- HHO kipufogócsövek.
Fontos pont. Az elektrolitikus hidrogénüzem csak egyenárammal működik. Ezért áramforrásként használjon hálózati adaptert, autós töltőt vagy akkumulátort. A generátor nem fog működni.
Az elektrolizer működési elve a következő:
- Két vízbe merített elektróda feszültséggel van ellátva, lehetőleg beállítható forrásból.A reakció javítása érdekében kevés lúgot vagy savat adunk a tartályhoz (otthon - általános só).
- Az elektrolízis eredményeként hidrogén szabadul fel a katód oldaláról, amely a mínusz terminálhoz van csatlakoztatva, és az anód közelében oxigén képződik.
- Keverés közben mindkét gáz egy csőn keresztül jut egy vízcsapdába, amely 2 funkciót hajt végre: elválasztja a vízgőzt és megakadályozza a villanást a reaktorban.
- A második tartálytól az NNO robbanásveszélyes gáza kerül az égőbe, ahol égetik, hogy vizet képezzen.
Az ábrán látható generátor kivitelének saját kezű elkészítéséhez 2 széles üvegnyakkal és kupakkal ellátott üveg palackra, orvosi csepegtetőre és 2 tucat csavarra van szüksége. A képen teljes anyagkészlet látható.
A speciális szerszámokból ragasztópisztoly szükséges a műanyag burkolatok lezárásához. A gyártási eljárás egyszerű:
- Csavarja le a lapos fapálcákat öncsavarokkal, a végeket különböző irányba helyezve. Forrasztjuk össze a csavarfejeket és csatlakoztassuk a vezetékeket - szerezzük be a jövőbeli elektródokat.
- Készítsen lyukat a fedélbe, helyezze oda a csepegtető vágott tokját és a huzalokat, majd mindkét oldalát ragasztópisztollyal zárja le.
- Helyezze az elektródákat a palackba, és csavarja fel a kupakot.
- A második kupakban fúrjon be 2 lyukat, helyezze be a cseppcsöveket, és csavarja rá egy sima vízzel töltött palackra.
A hidrogéngenerátor elindításához öntsünk sós vizet a reaktorba, és kapcsoljuk be az áramforrást. A reakció kezdetét a gázbuborékok megjelenése jelzi mindkét tartályban. Állítsa be a feszültséget az optimális értékre, és gyújtsa be a csepptűrtől kilépő barna gázt.
A Meyer hidrogéncellájáról
Ha elkészítette és kipróbálta a fent leírt mintát, akkor a tű végén a láng megégetésével valószínűleg észrevette, hogy a telepítési teljesítmény rendkívül alacsony. Robbanásveszélyesebb gáz előállításához egy komolyabb eszközt kell készítenie, amelyet Stanley Meyer cellának hívnak a feltaláló tiszteletére.
A cella működésének elve az elektrolízisen is alapul, csak az anódot és a katódot egymásba illesztett csövek formájában készítik. A feszültséget az impulzusgenerátorról két rezonáns tekercs biztosítja, amely lehetővé teszi az áramfogyasztás csökkentését és a hidrogéngenerátor termelékenységének növelését. A készülék elektronikus áramköre az ábrán látható:
Jegyzet. A séma működésének részleteit a http://www.meanders.ru/meiers8.shtml forrás tartalmazza.
Meyer cella elkészítéséhez a következőkre lesz szüksége:
- egy hengeres tok műanyagból vagy plexi üvegből; a kézművesek gyakran használnak egy vízszűrőt fedéllel és fúvókákkal;
- rozsdamentes acélcsövek 15 és 20 mm átmérőjű, 97 mm hosszúak;
- vezetékek, szigetelők.
A dielektrikum alapjához korrózióálló csövek vannak rögzítve, a generátorhoz csatlakoztatott vezetékek hozzá vannak forrasztva. A cella 9 vagy 11 csőből áll, amelyeket műanyag vagy plexiüveg tokba helyeztek, ahogy az a képen látható.
Az elemeket az interneten ismert összes séma szerint összekapcsolják, amelyek tartalmaznak egy elektronikus egységet, egy Meyer cellát és egy vízzárat (a műszaki név a buborékoló). Biztonsági okokból a rendszer érzékelőkkel van felszerelve a kritikus nyomás és a víz szintjére. A háztartási kézművesek áttekintése szerint egy ilyen hidrogénberendezés 1 amper nagyságrendű áramot vesz fel 12 V feszültséggel és megfelelő teljesítményű, bár pontos számok nem állnak rendelkezésre.
Lemezreaktor
Egy nagy teljesítményű hidrogéngenerátor, amely biztosítja a gázégő működését, rozsdamentes lemezekből készül, mérete 15 x 10 cm, szám 30 és 70 darab között van. Ezekbe fúrnak fúrólyukakat a csapok meghúzásához, és a sarokban ki vannak vágva a huzal csatlakoztatására szolgáló csatlakozó.
A 316-os fémlemez mellett a következőket kell vásárolnia:
- 4 mm vastag gumi, lúgálló;
- plexi üvegből vagy textolitból készült véglapok;
- összekötő rudak M10-14;
- visszacsapó szelep gázhegesztő készülékekhez;
- vízszűrő hidrolock alatt;
- összekötő csövek hullámkarton rozsdamentes acélból;
- kálium-hidroxid por alakban.
A lemezeket egyetlen egységbe kell összeállítani, egymástól kivágott gumi tömítésekkel szigetelve, az ábrán látható módon. Húzza szorosan a kapott reaktort csapokkal és csatlakoztassa az elektrolit fúvókákhoz. Ez utóbbi külön tartályból származik, fedél és elzárószelepekkel ellátva.
Jegyzet. Megmondjuk, hogyan készítsünk áramlási (száraz) típusú elektrolizátort. A reaktor elkészítése merülőlemezekkel könnyebb - nem kell gumi tömítéseket helyeznie, és az összeszerelt egységet lezárják egy elektrolitos lezárt tartályba.
A hidrogéntermelő generátor későbbi összeszerelését ugyanúgy hajtjuk végre, de különbségekkel:
- A készülék burkolatához tartályt csatlakoztatnak az elektrolit előállításához. Ez utóbbi kálium-hidroxid 7-15% -os vizes oldata.
- Víz helyett ún. Deoxidizátort - acetont vagy szervetlen oldószert - öntünk a „buborékolóba”.
- Az égő előtt visszacsapó szelepet kell elhelyezni, ellenkező esetben, ha a hidrogénégőt egyenletesen kikapcsolják, egy fordított ütés megtöri a tömlőket és a buborékolót.
Jövedelmező-e otthon hidrogént kapni?
A kérdésre adott válasz az oxigén-hidrogén keverék terjedelmétől függ. A különféle online források által közzétett összes rajz és diagram HHO-gáz előállítására szolgál a következő célokra:
- használjon hidrogént üzemanyagként autókhoz;
- füstmentesen éget hidrogént a fűtőkazánokban és kályhákban;
- jelentkezzen gázhegesztésre.
A fő probléma, amely áthidalja a hidrogén-üzemanyag összes előnyeit: a tiszta anyag felszabadításához szükséges villamos energia költsége meghaladja az égéséből származó energiamennyiséget. Bármely utópiás elmélet hívei állítják, az elektrolizer maximális hatékonysága eléri az 50% -ot. Ez azt jelenti, hogy 1 kW hőt fogyasztott 2 kW villamos energiát. Az előny nulla, sőt negatív is.
Emlékezzünk arra, hogy az első részben írtunk. A hidrogén nagyon aktív elem, önmagában reagál az oxigénnel, sok hőt termelve. Ha megpróbálunk elkülöníteni egy stabil vízmolekulát, nem hozhatjuk közvetlenül az atomokba az energiát. A felosztás villamos energiával történik, amelynek felét eloszlatják az elektródák, a víz, a transzformátor tekercsek melegítése és így tovább.
Fontos háttérinformációk. A hidrogén égés fajlagos hője háromszor nagyobb, mint a metáné, de - tömeg szerint. Ha térfogattal hasonlítjuk össze, akkor 1 m3 hidrogén elégetésekor csak 3,6 kW hőenergia szabadul fel, szemben a metán 11 kW-val. Végül is a hidrogén a legkönnyebb kémiai elem.
Most vegyük figyelembe a házi készítésű hidrogéngenerátorban elektrolízissel kapott robbanásveszélyes gázt a fenti igényekhez szükséges üzemanyagként:
- A végleges telepítési ár, az alacsony termelékenység és a hatékonyság miatt rendkívül nem jövedelmező a hidrogén égetése magánház fűtésére. Könnyebb az elektromos kazánok - TEN, indukciós vagy elektródák - behelyezése, mint az, hogy a mérőt elektrolizátorral „feltekercselik”.
- Az autó 1 liter benzinjének cseréjéhez 4766 liter tiszta hidrogénre vagy 7 150 liter robbanógázra van szükség, amelynek egyharmada oxigén. Az Internet leggyengényesebb feltalálója még nem készített elektrolizátort, amely hasonló teljesítményt nyújtana.
- A hidrogént égető gázhegesztő készülék kompaktabb és könnyebb, mint az acetilén, propán és oxigén palackok. Ráadásul a láng hőmérséklete akár 3000 ° C-ig lehetővé teszi minden fémekkel való munkát, az üzemanyag megszerzésének költségei itt nem játszanak különös szerepet.
Referenciaként. A kazánban hidrogén elégetéséhez alaposan újra kell terveznie a szerkezetet, mivel a hidrogénégő bármilyen acélt megolvaszthat.
Következtetés
A házi készítésű hidrogéngenerátorból nyert NGO-gáz összetételében lévő hidrogén két célra használható fel: kísérletek és gázhegesztés.Még ha el is vetjük az elektrolizátor alacsony hatékonyságát és az összeszerelés költségeit az elfogyasztott villamos energiával, egyszerűen nincs elég termelékenység az épület melegítéséhez. Ez vonatkozik a személygépkocsi benzinmotorjára is.