Водородный генератор для отопления частного - Домашний мастер Dach-Master.ru
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Водородный генератор для отопления частного

Водородный генератор для отопления частного дома

В условиях постоянно растущих цен на рынке энергетики потребители стремятся найти дешевую и качественную систему отопления. Водородные генераторы стали альтернативой классическим вариантам.

Общий вид водородного генератора

Водород – самый распространенный элемент на планете, не содержащий токсинов, имеет высокую теплоту сгорания. Получают водород путем выделения атомов H2 из молекул воды. Поэтому применение его в новых технологиях для получения тепла оправдано. Кроме систем отопления, водородную энергию использует также электролизный сварочный аппарат.

Особенности водородных генераторов

Водородные генераторы являются прямыми конкурентами котлам, работающим на природном газе. Процесс получения водорода в качестве топлива является наиболее выгодным по отношению к добыче и транспортировке классических видов (газ, уголь, дрова и др.) к котлоагрегату. Для работы водородной установки требуется наличие только источника электроэнергии (бытовая электросеть) и воды.

Главной задачей генераторов, работающих на водороде, является самостоятельное отопление домов. В существующих системах отопления допускается применение данных агрегатов в качестве дополнительных источников тепла – теплые полы, плинтусное и потолочное отопление.

Всегда необходимо следить за температурой теплосистемы. Тепловые датчики, реле, приборы КИПиА должны работать корректно. Повышение температуры может спровоцировать расширение газа и взрыв.

Основные узлы

  1. Котел. Выбирается, исходя из типа строения, площади и требуемой эффективности установки.
  2. Система труб. Наиболее рациональным для отопления дома является применение труб диаметром 1,25 дюймов. Необходимо выдерживать правило – каждое последующее ответвление должно иметь меньший диаметр, чем предыдущее. Поэтому расчеты потребности в материалах и эффективности установки следует начинать с учетом минимально допустимого диаметра труб.
  3. Вывод отработанных продуктов – водяного пара, без примесей.
  4. Горелка. Для сжигания водорода необходима температура более 3000 градусов.

Внутреннее устройство водородного генератора

Для повышения эффективности следует приобретать модульные агрегаты с несколькими горелками – это увеличение скорости электролиза. Тип и мощность горелки выбирается также с учетом потребности помещения в теплоснабжении (площади, материала изготовления стен, климатического региона и т.д.) и оптимальной мощности генератора.

Для жилого дома самый высокий показатель мощности водородного генератора составляет 6 кВт.

Водородный генератор для дома

Принцип работы

Для выработки газообразного водорода применяется процесс электролиза – разделение молекулы на атомы путем химических реакций. Для увеличения скорости реакции необходимо введение катализатора – жидкого щелока.

В процессе распада образуется необходимый для отопления свободный H2. В электролизере отделение водорода и кислорода. Смешение двух химических элементов образует так называемый газ Брауна. Для мониторинга параметров и утечек газа генератор имеет специальные контроллеры.

Полученный в ходе электролиза, газ Брауна имеет коричневатый или зеленый оттенок, является невзрывоопасным веществом. После подогрева до температуры 40 градусов газ поступает в теплообменник, после чего направляется в систему отопления дома.

Следует регулярно производить осмотр и поверку приборов, т.к. от их работоспособности зависит безопасность дома.

Электролитические генераторы

Для установки электролитических генераторов необходим пакет разрешительных документов: сертификаты соответствия, разрешения Ростехнадзора и др. Агрегаты заводского изготовления соответствуют европейским стандартам экологии и безопасности.

Для внедрения системы необходим котел и трубы. Для ускорения химических реакций используют катализатор – жидкий щелок. Заправка системы производится не реже 1 раза в год.

Выделение газа происходит путем электролиза. После этого горячий пар поступает в систему отопления дома. Такие устройства наиболее эффективны для систем подогрева плинтусов, полов и потолков.

Конструкция агрегата

  1. Панель управления и автоматики. Осуществляется пуск и регулировка параметров отопления.
  2. Электролизер – устройство, в котором происходит разделение молекул воды.
  3. Электронный блок. Состоит из трансформатора, устройства выпрямления тока, распределительных коробок, блока забора и подготовки (деминерализации) воды.
  4. Система мониторинга параметров газа и поиска утечек (предотвращает аварийные ситуации).
  5. Система охлаждения жидкости.

Преимущества:

  1. Компактность. Изготавливается в виде небольших контейнеров.
  2. Отсутствие устройства отвода отработанных газов ввиду того, что их нет.
  3. Низкое потребление электроэнергии для выработки водорода: для производства 1 м3 газа необходимо 3,5 кВт электроэнергии и 0,5 л подготовленной воды.

Рекомендации по эксплуатации

Водородные генераторы для частного дома при потреблении электроэнергии 0,3 кВт/ ч вырабатывают до 27 кВт. Эффективность устройств находится на уровне с самыми продвинутыми и дорогостоящими системами отопления.

Приобретать водородные генераторы для частного дома следует с учетом отапливаемой площади. Для отопления больших площадей необходимо приобретать более мощные агрегаты. При недостаточной выработке газа добиться высокого КПД системы невозможно.

При эксплуатации генератора всегда необходимо соблюдать требования безопасности.

При решении купить заводской водородный генератор, необходимо выбрать котел с оптимальными техническими характеристиками (мощность, тип схемы отопления и др.). Слишком завышенные характеристики отрицательно сказываются на экономической эффективности, т.к. в этом случае увеличивается расход электроэнергии. После покупки и установки своими руками, устройство необходимо проверить специалистам.

Неисправные водородные генераторы, неквалифицированный монтаж могут стать причиной взрыва в здании, т. к. водород не имеет запаха, и его утечку определить практически невозможно.

Плюсы и минусы

Преимущества:

  • для заправки устройства нужна вода;
  • высокая производительность – КПД достигает 90% – выше, чем у газовых и электрокотлов;
  • дешевизна установки;
  • высокая экологичность системы отопления, т.к. угарные газы не вырабатываются;
  • бесшумность работы агрегата;
  • отсутствие необходимости сооружать дымоходы и отводящие газ трубы;
  • «неисчерпаемость» энергии водорода;
  • подогрев теплоносителя основан на каталитических реакциях;
  • отсутствие необходимости использовать топливо, отсюда – быстрая окупаемость системы отопления.

Недостатки данных систем отопления для жилого дома:

  • высокая стоимость заводских установок;
  • высокая стоимость замены катализатора;
  • взрывоопасность при некорректной установке или эксплуатации агрегата;
  • сложность поиска специалистов – в удаленных регионах малое количество сертифицированных организаций, которые занимаются установкой и обслуживанием приборов отопления.

Внедрение в существующие системы

Сооружение новых отопительных систем – дорогостоящий и трудоемкий процесс. Приобретение водородных генераторов для небольших зданий имеет длительный срок окупаемости, поэтому часто такие устройства собирают самостоятельно.

Дополнение существующей отопительной схемы генератором требует расширения пространства. Необходимо заранее позаботиться о месте установки устройства.

Старые котлы могут быть адаптированы для работы на водородном газе: в топке размещают новые горелки. Систему дополняют необходимыми приборами для контроля параметров и поиска утечек газа.

В модернизированных системах также необходимо применение катализатора. Реконструкция старых систем обходится намного дешевле, чем полная замена оборудования.

Модернизация целесообразна, если основной узел – котел пригоден для адаптации к работе с водородными генераторами.

Сооружение водородного генератора самостоятельно позволяет сэкономить достаточно большую сумму.

Все самодельные устройства, как и приобретенные у завода-изготовителя, должны быть проверены специалистами. Установка неисправных приборов недопустима.

Актуальность установки «самоделок»

Водородные установки достаточно популярны для отопления частных домов. Потребители устанавливают как заводские, так и самодельные устройства. Достаточно сложно добиться максимально возможного КПД при внедрении кустарных генераторов. Но при необходимых навыках и заведомо исправных котлах и генераторах возможно получение эффективных систем.

Самодельный водородный генератор для дома

При отсутствии знаний химических процессов не следует проектировать установки и собирать самостоятельно генераторы. Монтаж системы отопления, обладая необходимыми навыками, выполнить возможно, при этом следует обязательно придерживаться инструкций и правил техники безопасности.

Как выбрать генератор

Главными критериями выбора являются:

  1. Показатель мощности (кВт). Для больших помещений может быть одно мощное устройство либо несколько, покрывающих полностью потребности в теплоснабжении.
  2. Количество контуров. Для одноконтурных и двухконтурных систем применяются разные модели генераторов.
  3. Энергопотребление (кВт/ч) – расход электроэнергии на выработку водорода. Чем мощнее котел, тем больше расход.
  4. Производитель. Для покупки следует выбирать проверенные марки.

Советы по эксплуатации:

  • нельзя самостоятельно вносить в схему отопления изменения – внедрение новых элементов может спровоцировать утечку водорода;
  • для повышения качества эксплуатации необходимо применение температурных датчиков внутри котла, что предотвратит перегрев воды;
  • на горелки целесообразно установить запорную арматуру, сообщающуюся с датчиком температуры для нормального охлаждения генератора.

Монтаж водородного генератора для отопления

Видео

Альтернативные системы отопления для жилых домов становятся все популярнее. Водородные генераторы обеспечивают комфортную температуру в помещениях при минимальных финансовых затратах. Данные установки абсолютно безопасны для окружающей среды, т.к. отработанные продукты сгорания не содержат вредных соединений.

Для работы системы необходимо наличие воды и электроэнергии. При правильном проектировании обогрев домов водородом может успешно конкурировать с газовым теплоснабжением. Применение экономически целесообразно для отопления больших домов. Водородные генераторы для отопления частного дома могут применяться как в городской застройке, так и пригородной зоне.

Использование водородного генератора для отопления

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения. Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие. Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг. При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел. Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Читать еще:  Изготовление печки буржуйки своими руками

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат. Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками. Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин:

  1. Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
  2. Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
  3. Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
  4. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
  5. При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
  6. Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах. В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д. Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает. При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С. Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

  • достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
  • правильного выбора материала для изготовления электродов;
  • высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии. Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле. Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

Что такое генератор водорода и как его сделать своими руками

Водород – почти идеальное топливо для нашей планеты. Проблема лишь в том, что встречается он на планете только в сочетании с другими веществами. В чистом виде водорода на Земле – лишь 0,00005%. В связи с этим весьма актуален вопрос конструирования водородных генераторов. Не стоит забывать, что водород – нескончаемый источник энергии, практически находящийся у нас под ногами.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Как это работает

Классический аппарат для выработки водорода включает в себя трубку небольшого диаметра, зачастую – с круглым сечением. Под ней расположены спецячейки с электролитом. Сами частицы алюминия располагаются в нижнем сосуде. Электролит в данном случае подходит только щелочного типа. Над подающим насосом установлен резервуар, где собирается конденсат. В некоторых моделях применяется 2 насоса. Температура контролируется прямо в ячейках.

Читать еще:  Инструкция по утеплению столбчатого фундамента своими руками

Генератор получает газ из воды. Ее качество напрямую влияет на количество примесей в готовом продукте. Так, если в генератор попадает вода с высокой концентрацией посторонних ионов, то ей сперва предстоит пройти через деионизационный фильтр.

Вот как происходит процесс получения газа:

  1. Дистиллят расщепляется на кислород (O) и водород (H) в процессе электролиза.
  2. O2 поступает в питающий бак, а затем уходит в атмосферу в виде побочного продукта.
  3. H2 поставляется в сепаратор, отделяется от воды, которая затем снова поступает в питающий бак.
  4. Водород повторно пропускается сквозь разделяющую мембрану, которая извлекает из него остатки кислорода, а затем попадает в хроматографическое оборудование.

Метод электролиза

Как уже упоминалось выше, в мире практически нет таких же неиссякаемых энергоисточников, как водород. Не следует забывать, что Мировой океан на 2/3 состоит из этого элемента, а во всей Вселенной H2 на пару с гелием занимает наибольший объем. Но чтобы получить чистый водород, нужно расщепить воду на частицы, а сделать это не очень просто.

Ученые после многолетних ухищрений изобрели метод электролиза. Этот метод основывается на помещении в воду на близком расстоянии друг от друга двух пластин из металла, которые подсоединены к источнику большого напряжения. Далее подается питание – и большой электропотенциал фактически разрывает молекулу воды на компоненты, в результате чего высвобождается 2 атома водорода (HH) и 1 — кислорода (O).

Данный газ (HHO) был назван в честь ученого австралийского ученого Юлла Брауна, который в 1974 году запатентовал создание электролизера.

Топливная ячейка Стенли Мейера

Ученый из США Стенли Мейер изобрел такую установку, которая использовала не сильный электропотенциал, а токи определенной частоты. Молекула воды раскачивается в такт изменяющимся электрическим импульсам и входит в резонанс. Постепенно он набирает мощность, которой хватает для разделения молекулы на составляющие. Для такого воздействия нужны в десятки раз меньшие токи, чем для функционирования стандартного электролизного агрегата.

ВАЖНО! За свое изобретение Мейер поплатился жизнью. Его убили, по слухам, по заказу магнатов, так как его изобретение могло на корню убить нефтяной бизнес. Тем не менее, некоторые наработки ученого сохранились, поэтому у его современников есть возможность пытаться делать такие аппараты.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

  1. Вода, из которой получают HHO, присутствует на нашей планете в огромном количестве. Соответственно, источники водорода практически неиссякаемы.
  2. При сгорании газа Брауна образуется водяной пар. Его можно вновь конденсировать в жидкость и применять как сырье еще раз.
  3. Сжигание HHO не приводит к выбросу каких-либо вредных веществ в атмосферу и не образует побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что газ Брауна – самое экологичное топливо в мире.
  4. При использовании водородного генератора выделяется водяной пар. Его количества хватает, чтобы длительное время поддерживать в помещении комфортную для человека влажность.

Область использования генератора водорода

H2 – это современный энергоноситель, который активно используется во многих промышленных сферах. Вот лишь некоторые:

  • выработка хлористого водорода (‎HC)l;
  • выработка горючего для ракетных установок;
  • изготовление аммиака;
  • обработка металла и резка по нему;
  • разработка удобрений для дачных участков;
  • синтез азотной кислоты;
  • создание метилового спирта;
  • пищевая промышленность;
  • производство соляной кислоты;
  • создание систем «теплый пол».

Кроме того, HHO стал весьма полезен и в быту, правда, с оговорками. Прежде всего, его используют для автономных систем отопления. Кроме того, газ Брауна добавляют в бензин, пытаясь обмануть двигатель и сэкономить на топливе.

В обоих случаях есть свои особенности. Так, при организации домашнего обогрева нужно учесть, что температура горения HHO на порядок выше, чем у метана. В связи с этим необходимо приобрести специальный недешевый котел с термостойким соплом. В противном случае, владелец и его дом будут в немалой опасности.

Что касается применения генератора в машине, то порой система может сработать – если её сконструировали верно. Но идеальные параметры или коэффициент прироста мощности найти практически нереально. Кроме того, не совсем понятно, насколько снизится срок службы двигателя, а уж его замена влетит «в копеечку».

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Создание водородного агрегата дома – задача не из легких. Нужно вооружиться не только рядом инструментов, но и соответствующими знаниями, а также схемами.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Устройство состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для питания, водяного затвора, проводов и шлангов, соединяющих конструкцию. На сегодняшний день известны несколько схем электролизеров, где в качестве электродов применяются пластины или трубки.

Также популярностью пользуются аппараты сухого электролиза. В отличие от классического варианта, в этом агрегате не пластины помещаются в ёмкость с жидкостью, а сама вода направляется в щель между плоскими электродами.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления генератора дома не нужны никакие особенные и необычные инструменты. Вот что потребуется подготовить:

  • ножовку для работы с металлическими изделиями;
  • дрель и сверла к ней;
  • комплект гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвертки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Как сделать водородный генератор своими руками?

Водород практически идеальный вид топлива, но проблема заключается в том, что он на нашей планете встречается только в виде соединений с другими химическими элементами. Доля «чистого» вещества в атмосфере составляет не более 0,00005%. Учитывая такие реалии, становится актуальным вопрос о водородном генераторе. Рассмотрим принцип работы такого устройства, его конструктивные особенности, сферу применения и возможность самостоятельного изготовления.

Описание и принцип работы водородного генератора

Есть несколько методик выделения водорода и из других веществ, перечислим наиболее распространенные:

  1. Электролиз, данная методика наиболее простая и может быть реализована в домашних условиях. Через водный раствор, содержащий соль, пропускается постоянный электрический ток, под его воздействием происходит реакция, которую можно описать следующим уравнением: 2NaCl + 2H2O→2NaOH + Cl2 + H2↑. В данном случае пример приведен для раствора обычной кухонной соли, что не лучший вариант, поскольку выделяющийся хлор является ядовитым веществом. Заметим, что полученный данным способом водород наиболее чистый (порядка 99,9%).
  2. Путем пропускания водяного пара над каменноугольным коксом, нагретым до температуры 1000°С, при таких условиях протекает следующая реакция: Н2О + С ⇔ СО↑ + H2↑.
  3. Добыча из метана путем конверсии с водяным паром (необходимое условие для реакции – температура 1000°С): СН4 + Н2О ⇔ СО + 3Н2. Второй вариант – окисление метана: 2СН4 + О2 ⇔ 2СО + 4Н2.
  4. В процессе крекинга (переработки нефти) водород выделяется в качестве побочного продукта. Заметим, что в нашей стране все еще практикуется сжигание этого вещества на некоторых нефтеперерабатывающих заводах ввиду отсутствия необходимого оборудования или достаточного спроса.

Из перечисленных вариантов последний наименее затратный, а первый наиболее доступный, именно он положен в основу большинства генераторов водорода, в том числе и бытовых. Их принцип действия заключается в том, что в процессе пропускания тока через раствор, положительный электрод притягивает отрицательные ионы, а электрод с противоположным зарядом – положительные, в результате происходит расщепление вещества.

Пример электролиза на растворе хлорида натрия

Конструктивные особенности и устройство генератора водорода

Если с получением водорода проблем сейчас практически нет, то его транспортировка и хранение до сих пор остается актуальной задачей. Молекулы этого вещества настолько малы, что могут проникать даже сквозь металл, что несет определенную угрозу безопасности. Хранение в абсорбированном виде пока не отличается высокой рентабельностью. Поэтому наиболее оптимальный вариант – генерация водорода непосредственно перед его использованием в производственном цикле.

Для этой цели изготавливаются промышленные установки для генерации водорода. Как правило, это электролизеры мембранного типа. Упрощенная конструкция такого устройства и принцип работы приведен ниже.

Упрощенная схема водородного генератора мембранного типа

Обозначения:

  • А – трубка для отвода хлора (Cl2).
  • B – отвод водорода (Н2).
  • С – анод, на котором происходит следующая реакция: 2CL — →CL2 + 2е — .
  • D – катод, реакцию на нем можно описать следующим уравнением: 2Н2О + 2е — →Н2 + ОН — .
  • Е – раствор воды и хлористого натрия (Н2О & NaCl).
  • F – мембрана;
  • G – насыщенный раствор хлористого натрия и образование каустической соды (NaОН).
  • H – отвод рассола и разбавленной каустической соды.
  • I – ввод насыщенного рассола.
  • J – крышка.

Конструкция бытовых генераторов значительно проще, поскольку в большинстве своем они не вырабатывают чистый водород, а производят газ Брауна. Так принято называть смесь кислорода и водорода. Этот вариант наиболее практичен, не требуется разделять водород и кислород, то можно значительно упростить конструкцию, а значит и сделать ее дешевле. Помимо этого полученный газ сжигается по мере его выработки. Хранить и накапливать его в домашних условиях не только проблематично, но и небезопасно.

Конструкция водородной ячейки бытового электролизера

Обозначения:

  • а – трубка для отвода газа Брауна;
  • b – впускной коллектор подачи воды;
  • с – герметичный корпус;
  • d – блок пластин электродов (анодов и катодов), с установленными между ними изоляторами;
  • e – вода;
  • f – датчик уровня воды (подключается к блоку управления);
  • g – фильтр водоотделения;
  • h – подвод питания, подаваемого на электроды;
  • i – датчик давления (подает сигнал блоку управления при достижении порогового уровня);
  • j – предохранительный клапан;
  • k – отвод газа с предохранительного клапана.

Характерная особенность таких устройств – использование блоков электродов, поскольку не требуется сепарирование водорода и кислорода. Это позволяет сделать генераторы довольно компактными.

Блоки электродов для установки, которая производит газ Брауна

Сферы применения водородного генератора

Ввиду проблем, связанных с транспортировкой и хранением водорода, такие устройства востребованы в производствах, где наличие этого газа требует технологический цикл. Перечислим основные направления:

Читать еще:  Карточки английские буквы для детей распечатать

  1. Производства, связанные с синтезом хлороводорода.
  2. Изготовление топлива для ракетных двигателей.
  3. Создание удобрений.
  4. Производство нитрида водорода (аммиака).
  5. Синтез азотной кислоты.
  6. В пищевой промышленности (для получения твердых жиров из растительных масел).
  7. Обработка металла (сварка и резка).
  8. Восстановление металлов.
  9. Синтез метилового спирта
  10. Изготовление соляной кислоты.

Основные сферы применения генераторов водорода в промышленности

Несмотря на то, что производство водорода в процессе переработки нефти дешевле, чем его получение путем электролиза, как уже указывалось выше, возникают сложности с транспортировкой газа. Строить опасные химические производства, непосредственно, рядом с перерабатывающими нефть заводами не всегда позволяет экологическая обстановка. Помимо этого водород, полученный путем электролиза, значительно чище, чем при крекинге нефти. В связи с этим на промышленные водородные генераторы всегда высокий спрос.

Бытовое применение

В быту также есть применение водороду. В первую очередь это автономные отопительные системы. Но здесь некоторые особенности. Установки по производству чистого водорода стоят значительно дороже, чем генераторы газа Брауна, последние даже можно собрать самостоятельно. Но при организации отопления дома необходимо учитывать, что температура горения газа Брауна значительно выше, чем у метана, поэтому потребуется специальный котел, который несколько дороже обычного.

Топливный котел должен иметь соответствующую метку

В интернете можно встретить немало статей, в которых написано, что для гремучего газа можно использовать обычные котлы, это делать категорически нельзя. В лучшем случае они быстро выйдут из строя, а в худшем могут стать причиной печальных или даже трагических последствий. Для смеси Брауна предусмотрены специальные конструкции с более термостойким соплом.

Необходимо заметить, что рентабельность отопительных систем на основе водородных генераторов вызывает большое сомнение ввиду низкого КПД. В таких системах имеются двойные потери, во-первых, в процессе генерации газа, во-вторых, при нагреве воды в котле. Дешевле для отопления сразу нагревать воду в электрическом бойлере.

Не менее спорная реализация для бытового использования, при которой газом Брауна обогащают бензин в топливной системе двигателя автомобиля с целью экономии.

Применение генератора ННО в авто

Обозначения:

  • а – генератор ННО (принятое обозначение для газа Брауна);
  • b – отвод газа в камеру сушки;
  • с – отсек для удаления водяных паров;
  • d – возвращение конденсата в генератор;
  • е – подача осушенного газа в воздушный фильтр топливной системы;
  • f – автомобильный двигатель;
  • g – подключение к аккумулятору и электрогенератору.

Нужно заметить, что в некоторых случаях такая система даже работает (если ее собрать правильно). Но точные параметры, коэффициент прироста мощности, процент экономии вы не найдете. Эти данные сильно размыты, и достоверность их вызывает сомнения. Опять же не ясен вопрос, насколько уменьшится ресурс двигателя.

Но спрос порождает предложения, в интернетах можно найти подробные чертежи таких приспособлений и инструкцию по их подключению. Есть и готовые модели, сделанные в стране Восходящего Солнца.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Расскажем, как можно сделать самодельный генератор для получения смеси водорода и кислорода (ННО). Его мощности на отопления дома не хватит, но для газовой горелки для резки металла количество полученного газа будет достаточным.

Рис. 8. Схема газовой горелки

Обозначения:

  • а – сопло горелки;
  • b – трубки;
  • c – водные затворы;
  • d – вода;
  • е – электроды;
  • f – герметичный корпус.

В первую очередь делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последних используем стальные пластины (их размер выбираем произвольно, в зависимости от желаемой производительности), прикрепленные к диэлектрическому основанию. Соединяем между собой все пластины каждого из электродов.

Когда электроды готовы их надо укрепить в емкости таким образом, чтобы места подключения проводов питания были выше предполагаемого уровня воды. Провода от электродов идут к блоку питания на 12 вольт или автомобильному аккумулятору.

В крышке емкости делаем отверстие под трубку для выхода газа. В качестве водных затворов можно использовать обычные стеклянные банки емкостью 1 литр. Заполняем их на 2/3 водой и подключаем к электролизеру и горелке, как показано на рисунке 8.

Горелку лучше взять готовую, поскольку не каждый материал может выдержать температуру горения газа Брауна. Подключаем ее к выходу последнего водного затвора.

Наполняем электролизер водой, в которую добавлена обычная кухонная соль.

Подаем напряжение на электроды и проверяем работу устройства.

Как сделать водородный генератор для отопления?

Из-за целого ряда проблем с централизованным отоплением, куда можно включить необоснованно большие тарифы, неудовлетворенность качеством поставляемых услуг или даже полную невозможность подключения к центральной тепловой сети, многие владельцы домов все чаще обращают внимание на альтернативные источники обогрева. Одним из таких методов является получение тепла с помощью водорода. Как и при любом автономном способе отопления, обогрев водородом потребует установку необходимого оборудования, и генератор здесь является одним из основных деталей всей конструкции.

Водородный генератор для отопления дома

Система отопления водородом

Общая работа конструкций для отопления дома водородом представляет процесс разложения воды на составляющие молекулы. Вырабатываемый при этом кислород уходит в атмосферу, а оставшийся водород выделяет необходимое тепло. Синтезирование проходит с помощью воды, металла и электричества в специальном изготовленном для таких целей водородном генераторе.

Принцип работы такого устройства знаком всем из школьного курса физики. В котел устанавливаются металлические пластины, по которым проходит электрический ток. В результате побочным продуктом электролиза получается выделение газовой смеси. Далее смесь проходит через сепаратор, где происходит отделение водорода от водяного пара. Полученный теплоноситель проходит через горелку, тем самым обеспечивая подачу тепла. Генератор оснащен тонко улавливающими датчиками, что предотвращает возможность взрыва и регулирует контроль воды в устройстве.

Общая конструкция

Схема работы водородного котла

Система для отопления дома водородом содержит в себе простую конструкцию, которую при должном умении можно изготовить самостоятельным образом. К основным деталям устройства водородного генератора для отопления частного дома можно отнести:

  • котел является главным элементом конструкции. Здесь происходит весь процесс электролиза с помощью специального прибора. Полость котла заполняется водой, а металлические пластины, обладающие высокой степенью проводимости электрического тока, реагируют на его подачу;
  • горелка деталь для сжигания водорода, полученного в результате синтеза;
  • клапан горелки предназначен для облечения прохождения газа и регулирует поступление топлива в горелку;
  • трубы имеют основное предназначение в проводимости тепла по дому;
  • электрическая проводка необходима для подачи тока в само устройство.

В целом конструкции водородных генераторов, которые предлагаются на рынке отличаются друг от друга только материалами изготовления и наличием или отсутствием специальных датчиков контроля. Но для соблюдения безопасности при использовании водородного отопления рекомендуется иметь такие датчики по всей системе подачи тепла.

Достоинства и недостатки отопления на водородном генераторе

Система обогрева жилища с помощью водорода имеет свои достоинства, к которым можно причислить такие моменты:

  • идеальная экологичность процесса. Нет выбросов вредного характера, и продукты распада не вредят человеку и его здоровью;
  • коэффициент полезного действия системы достигает почти 100% уровня. При этом система может обогреть большие помещения за короткий временный срок;
  • общая экономия денежных средств видна уже после 1 отопительного сезона;
  • отличное решение для частных строений в случае отсутствия газа и не желании обогрева с помощью твердых видов топлива;
  • возможность сбора системы собственными руками.

Не смотря на внушительный список достоинств обогрев жилого дома водородом, имеет и свои недостатки, среди которых основными являются:

  • большая стоимость оборудования изготовленного промышленным образом;
  • необходимость замены металлических пластин для эффективного процесса электролиза;
  • тщательный самостоятельный контроль над уровнем воды и показателями измерительных приборов.

Генераторы водородного отопления можно разделить по типу питания. Наиболее популярной является работа на электричестве, но и питание на газу также имеет место. В первом случае оборудование отличается экономичностью, но имеют повышенный уровень опасности.

Водородный генератор своими руками

Модели, изготовленные заводским способом, мало отличаются от самодельных аналогов и имеют большую стоимость. Общая цена готового генератора колеблется от 20 до 60 тысяч рублей, поэтому многие мастера пытаются создать отопительные приборы на водороде самостоятельным образом. Но перед тем как приступить к работе, необходимо взвесить даже малейшие сомнения. Если они присутствуют, то от работы лучше отказаться. Но если желания и возможности дают зеленый свет, то весь процесс производства можно разделить на следующие шаги:

  • чертеж и поиск материалов. В этот шаг входит тщательное прочитывание всех узлов конструкции, вычисление необходимой мощности и общий вид генератора;
  • электролизер представляет собой корпус из нержавеющей стали высокого качества;
  • пластины для электролизера. Для создания этой важной детали понадобится стальной лист, который необходимо разрезать на 18 равных полос. Далее нужно просверлить отверстие для крепления и деление пластин на катоды и аноды. Остается только подключить к конструкции ток;

Генератор для получения газа

  • горелка в идеале должна быть покупной, потому как собрать эту деталь без ошибок может быть проблематично. К тому же в специальных магазинах выбор таких элементов достаточен;
  • сепаратор подсоединяется к конструкции для извлечения из газовой смеси только водородной составляющей;
  • трубы подсоединяются согласно площади здания.

Для того чтобы система работала полноценно необходимо иметь большие знания и навыки, иначе можно соорудить опасную конструкцию. Также самостоятельно изготовленные генераторы требуют вложения материальных средств и большого количества времени. Большой риск неудачи и общая затрата времени приводит к тому, что приобретение системы отопления водородом лучше выбрать в заводском исполнении.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector