Το υδρογόνο είναι ένα σχεδόν τέλειο καύσιμο για τον πλανήτη μας. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι βρίσκεται στον πλανήτη μόνο σε συνδυασμό με άλλες ουσίες. Στην καθαρή του μορφή, το υδρογόνο στη Γη είναι μόνο 0,00005%. Από αυτή την άποψη, το θέμα του σχεδιασμού γεννητριών υδρογόνου είναι πολύ σχετικό. Μην ξεχνάτε ότι το υδρογόνο είναι μια ατελείωτη πηγή ενέργειας, πρακτικά κάτω από τα πόδια μας.
Περιεχόμενο
Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας υδρογόνου
Πως δουλεύει
Η κλασική συσκευή για την παραγωγή υδρογόνου περιλαμβάνει ένα σωλήνα μικρής διαμέτρου, συχνά με κυκλική διατομή.Κάτω από αυτό υπάρχουν ειδικές κυψέλες με ηλεκτρολύτη. Τα ίδια τα σωματίδια αλουμινίου βρίσκονται στο κάτω δοχείο. Ο ηλεκτρολύτης σε αυτή την περίπτωση είναι κατάλληλος μόνο για τον αλκαλικό τύπο. Μια δεξαμενή είναι εγκατεστημένη πάνω από την αντλία τροφοδοσίας, όπου συλλέγεται το συμπύκνωμα. Ορισμένα μοντέλα χρησιμοποιούν 2 αντλίες. Η θερμοκρασία ελέγχεται απευθείας στα κύτταρα.
Η γεννήτρια παίρνει αέριο από το νερό. Η ποιότητά του επηρεάζει άμεσα την ποσότητα των ακαθαρσιών στο τελικό προϊόν. Έτσι, εάν νερό με υψηλή συγκέντρωση ξένων ιόντων εισέλθει στη γεννήτρια, τότε θα πρέπει πρώτα να περάσει από ένα φίλτρο απιονισμού.
Δείτε πώς συμβαίνει η διαδικασία λήψης αερίου:
- Το απόσταγμα χωρίζεται σε οξυγόνο (Ο) και υδρογόνο (Η) κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης.
- Το O2 εισέρχεται στη δεξαμενή τροφοδοσίας και στη συνέχεια διαφεύγει στην ατμόσφαιρα ως υποπροϊόν.
- Το H2 τροφοδοτείται στον διαχωριστή, χωρισμένο από το νερό, το οποίο στη συνέχεια επιστρέφει στη δεξαμενή παροχής.
- Το υδρογόνο επαναδιέρχεται από μια διαχωριστική μεμβράνη, η οποία εξάγει το υπόλοιπο οξυγόνο από αυτήν και στη συνέχεια εισέρχεται στον χρωματογραφικό εξοπλισμό.
μέθοδος ηλεκτρόλυσης
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, πρακτικά δεν υπάρχουν τέτοιες ανεξάντλητες πηγές ενέργειας στον κόσμο όπως το υδρογόνο. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τα 2/3 του Παγκόσμιου Ωκεανού αποτελούνται από αυτό το στοιχείο και σε ολόκληρο το Σύμπαν το Η2 μαζί με το ήλιο καταλαμβάνει τον μεγαλύτερο όγκο. Αλλά για να πάρετε καθαρό υδρογόνο, πρέπει να χωρίσετε το νερό σε σωματίδια, και αυτό δεν είναι πολύ εύκολο να γίνει.
Οι επιστήμονες μετά από πολλά χρόνια κόλπα εφευρέθηκαν μέθοδος ηλεκτρόλυσης. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στην τοποθέτηση δύο μεταλλικών πλακών κοντά η μία στην άλλη μέσα στο νερό, οι οποίες συνδέονται με μια πηγή υψηλής τάσης.Στη συνέχεια, εφαρμόζεται ισχύς - και ένα μεγάλο ηλεκτρικό δυναμικό διασπά στην πραγματικότητα το μόριο του νερού σε συστατικά, με αποτέλεσμα να απελευθερώνονται 2 άτομα υδρογόνου (HH) και 1 οξυγόνο (O).
Αυτό το αέριο (HHO) πήρε το όνομά του από τον Αυστραλό επιστήμονα Yull Brown, ο οποίος το 1974 κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τη δημιουργία ενός ηλεκτρολύτη.
Κυψέλη καυσίμου Stanley Meyer
Ένας επιστήμονας από τις ΗΠΑ, ο Stanley Meyer, επινόησε μια τέτοια εγκατάσταση που δεν χρησιμοποιούσε ισχυρό ηλεκτρικό δυναμικό, αλλά ρεύματα συγκεκριμένης συχνότητας. Το μόριο του νερού ταλαντώνεται στο χρόνο με τις μεταβαλλόμενες ηλεκτρικές ώσεις και εισέρχεται σε συντονισμό. Σταδιακά, αποκτά ισχύ, η οποία είναι αρκετή για να διαχωρίσει το μόριο σε συστατικά. Για μια τέτοια κρούση, τα ρεύματα είναι δέκα φορές μικρότερα από ό,τι για τη λειτουργία μιας τυπικής μονάδας ηλεκτρόλυσης.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Ο Meyer πλήρωσε με τη ζωή του την εφεύρεσή του. Σκοτώθηκε, σύμφωνα με φήμες, με εντολή των μεγιστάνων, αφού η εφεύρεσή του θα μπορούσε να σκοτώσει την επιχείρηση πετρελαίου στο μπουμπούκι. Ωστόσο, ορισμένα από τα επιτεύγματα του επιστήμονα έχουν διατηρηθεί, έτσι οι σύγχρονοί του έχουν την ευκαιρία να προσπαθήσουν να κατασκευάσουν τέτοιες συσκευές.
Οφέλη από το αέριο Brown ως πηγή ενέργειας
- Το νερό από το οποίο λαμβάνεται το HHO υπάρχει στον πλανήτη μας σε τεράστιες ποσότητες. Κατά συνέπεια, οι πηγές υδρογόνου είναι πρακτικά ανεξάντλητες.
- Η καύση του αερίου του Brown παράγει υδρατμούς. Μπορεί να επανασυμπυκνωθεί σε υγρό και να χρησιμοποιηθεί ξανά ως πρώτη ύλη.
- Η καύση του HHO δεν απελευθερώνει επιβλαβείς ουσίες στην ατμόσφαιρα και δεν σχηματίζει υποπροϊόντα εκτός από το νερό. Μπορούμε να πούμε ότι το αέριο του Brown είναι το πιο φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο στον κόσμο.
- Όταν χρησιμοποιείτε μια γεννήτρια υδρογόνου, απελευθερώνονται υδρατμοί.Η ποσότητα του είναι αρκετή για να διατηρήσει μια άνετη υγρασία στο δωμάτιο για μεγάλο χρονικό διάστημα.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Το υδρογόνο μπορεί επίσης να ληφθεί με πυρόλυση - διύλιση λαδιού (απελευθερώνει αέριο ως υποπροϊόν). Αυτή η μέθοδος είναι φθηνότερη από τη λήψη με ηλεκτρόλυση, αλλά μπορεί να υπάρχουν δυσκολίες στη μεταφορά του αερίου. Επιπλέον, το αέριο που παράγεται από την ηλεκτρόλυση είναι πολύ πιο καθαρό από αυτό που παράγεται από την πυρόλυση.
Το πεδίο εφαρμογής της γεννήτριας υδρογόνου
Το H2 είναι ένας σύγχρονος φορέας ενέργειας που χρησιμοποιείται ενεργά σε πολλές βιομηχανικές περιοχές. Εδώ είναι μόνο μερικά:
- παραγωγή υδροχλωρίου (HC)l;
- παραγωγή καυσίμου για εκτοξευτές πυραύλων·
- παραγωγή αμμωνίας·
- επεξεργασία και κοπή μετάλλων σε αυτό.
- ανάπτυξη λιπασμάτων για προαστιακές περιοχές.
- σύνθεση νιτρικού οξέος?
- Δημιουργία μεθυλικής αλκοόλης.
- βιομηχανία τροφίμων;
- παραγωγή υδροχλωρικού οξέος.
- δημιουργία συστημάτων «θερμού δαπέδου».
Επιπλέον, το HHO έχει γίνει πολύ χρήσιμο στην καθημερινότητα, ωστόσο, με επιφυλάξεις. Πρώτα απ 'όλα, χρησιμοποιείται για αυτόνομα συστήματα θέρμανσης. Επιπλέον, το αέριο του Brown προστίθεται στη βενζίνη σε μια προσπάθεια να ξεγελάσει τον κινητήρα και να εξοικονομήσει καύσιμο.
Και οι δύο περιπτώσεις έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Έτσι, όταν οργανώνετε τη θέρμανση του σπιτιού, πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η θερμοκρασία καύσης του HHO είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από αυτή του μεθανίου. Από αυτή την άποψη, είναι απαραίτητο να αγοράσετε έναν ειδικό ακριβό λέβητα με ένα ακροφύσιο ανθεκτικό στη θερμότητα. Διαφορετικά, ο ιδιοκτήτης και το σπίτι του θα βρίσκονται σε σημαντικό κίνδυνο.
Όσον αφορά τη χρήση μιας γεννήτριας σε ένα αυτοκίνητο, μερικές φορές το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει - εάν έχει σχεδιαστεί σωστά. Αλλά είναι σχεδόν αδύνατο να βρούμε ιδανικές παραμέτρους ή συντελεστή κέρδους ισχύος.Επιπλέον, δεν είναι απολύτως σαφές πόσο θα μειωθεί η διάρκεια ζωής του κινητήρα και η αντικατάστασή του θα κοστίσει μια αρκετά δεκάρα.
Τι χρειάζεται για να φτιάξετε μια κυψέλη καυσίμου στο σπίτι
Η δημιουργία μιας μονάδας υδρογόνου στο σπίτι δεν είναι εύκολη υπόθεση. Πρέπει να οπλιστείτε όχι μόνο με μια σειρά από εργαλεία, αλλά και με τις σχετικές γνώσεις, καθώς και με διαγράμματα.
Σχεδιασμός γεννήτριας υδρογόνου: διαγράμματα και σχέδια
Η συσκευή αποτελείται από έναν αντιδραστήρα με εγκατεστημένα ηλεκτρόδια, μια γεννήτρια PWM για παροχή ρεύματος, μια στεγανοποίηση νερού, καλώδια και εύκαμπτους σωλήνες που συνδέουν τη δομή. Μέχρι σήμερα, είναι γνωστά πολλά σχήματα ηλεκτρολυτών, όπου πλάκες ή σωλήνες χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια.
Οι συσκευές ξηρής ηλεκτρόλυσης είναι επίσης δημοφιλείς. Σε αντίθεση με την κλασική έκδοση, σε αυτή τη μονάδα, οι πλάκες δεν τοποθετούνται σε δοχείο με υγρό, αλλά το ίδιο το νερό κατευθύνεται στο κενό μεταξύ των επίπεδων ηλεκτροδίων.
Η επιλογή των υλικών για την κατασκευή μιας γεννήτριας υδρογόνου
Για να φτιάξετε μια γεννήτρια στο σπίτι, δεν χρειάζονται ειδικά και ασυνήθιστα εργαλεία. Εδώ είναι τι πρέπει να προετοιμάσετε:
- σιδηροπρίονο για εργασία με μεταλλικά προϊόντα.
- τρυπάνι και τρυπάνια για αυτό?
- σετ κλειδιών?
- Επίπεδα κατσαβίδια με σχισμές.
- γωνιακός μύλος ("μύλος") με κύκλο για κοπή μετάλλου.
- πολύμετρο και ροόμετρο?
- κυβερνήτης;
- σημάδι.
DIY γεννήτρια υδρογόνου: οδηγίες
Η διαδικασία ξεκινά με τη δημιουργία ενός κυττάρου παραγωγής υδρογόνου. Όσον αφορά τις διαστάσεις, θα πρέπει να είναι ελαφρώς μικρότερο από τις εσωτερικές παραμέτρους του μήκους και του πλάτους του περιβλήματος της γεννήτριας. Σε ύψος είναι τα 2/3 του ύψους του κεντρικού κτιρίου. Η κυψέλη είναι κατασκευασμένη από textolite ή plexiglass (πάχος τοιχώματος 5-7 mm).Για να γίνει αυτό, κόβονται σε μέγεθος 5 πλάκες, από τις οποίες είναι κολλημένο ένα ορθογώνιο και το κάτω μέρος του δεν κλείνει με τίποτα.
Χρησιμοποιώντας ένα μύλο, οι πλάκες ηλεκτροδίων κόβονται από ένα φύλλο ανοξείδωτου χάλυβα. Σε μέγεθος, θα πρέπει να είναι 10-20 mm μικρότερα από τα πλευρικά τοιχώματα.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Για να πάρετε αρκετό HHO, ο ανοξείδωτος χάλυβας θα πρέπει να τρίβεται και στις δύο πλευρές.
Σε κάθε πλάκα, απαιτείται η διάνοιξη 2 οπών: για την παροχή νερού στο χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων και για την απομάκρυνση του αερίου Brown.
Εξαρτήματα για την παροχή νερού και την εξαγωγή αερίου εισάγονται στους τοίχους από ινοσανίδες. Οι αρμοί όπου στερεώθηκαν επεξεργάζονται προσεκτικά με στεγανωτικό. Τα καρφιά τοποθετούνται σε ένα από τα διαφανή μέρη του σώματος και στη συνέχεια τοποθετούνται τα ηλεκτρόδια.
ΣΠΟΥΔΑΙΟΣ! Το επίπεδο των ηλεκτροδίων της πλάκας πρέπει να είναι επίπεδο, διαφορετικά τα στοιχεία μπορεί να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα.
Οι πλάκες αποσπώνται από τις πλευρές του αντιδραστήρα χρησιμοποιώντας δακτυλίους στεγανοποίησης, οι οποίοι μπορούν να κατασκευαστούν από σιλικόνη, παρονίτη ή άλλο υλικό. Έχοντας τοποθετήσει την τελευταία πλάκα, τοποθετείται ένας δακτύλιος στεγανοποίησης, μετά τον οποίο η γεννήτρια κλείνει με ένα δεύτερο τοίχωμα από ινοσανίδες. Η δομή που προκύπτει στερεώνεται με ροδέλες και παξιμάδια.
Η γεννήτρια συνδέεται με μια δεξαμενή νερού και μια φυσαλίδα χρησιμοποιώντας σωλήνες πολυαιθυλενίου. Τα μαξιλαράκια επαφής των ηλεκτροδίων διασυνδέονται, μετά τα οποία συνδέεται με τροφοδοσία. Η κυψέλη ενεργοποιείται από μια γεννήτρια PWM.
Υδρογόνο στο σπίτι: υπάρχει κάποιο όφελος
Σημειώνουμε αμέσως: είναι ασύμφορο να χρησιμοποιείτε μια γεννήτρια υδρογόνου για τη θέρμανση ενός σπιτιού.Θα ξοδέψετε περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια απελευθερώνοντας καθαρό H2 από ό,τι θα λάβετε ενέργεια από την καύση του. Άρα, για 1 kW θερμότητας, ξοδεύονται 2 kW ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή δεν υπάρχει κανένα όφελος. Πιο εύκολο να εγκατασταθεί στο σπίτι οποιοδήποτε από τα ηλεκτρικοί λέβητες.
Για την αντικατάσταση 1 λίτρου βενζίνης για ένα αυτοκίνητο, θα απαιτηθούν 4766 λίτρα καθαρού υδρογόνου ή 7150 λίτρα εκρηκτικό αερίου, το 1/3 των οποίων είναι οξυγόνο. Μέχρι στιγμής, ακόμη και τα καλύτερα μυαλά στον κόσμο δεν έχουν αναπτύξει μια μονάδα ικανή να προσφέρει τέτοιες επιδόσεις.
Συντήρηση γεννητριών υδρογόνου
Ο εξοπλισμός πρέπει να συντηρείται προσεκτικά. Οι ειδικοί συμβουλεύουν να τηρείτε τις ακόλουθες συμβουλές:
- Μην βελτιώσετε ή τροποποιήσετε τη γεννήτρια μόνοι σας, ακόμα κι αν έχετε ένα επαγγελματικό σχέδιο μηχανικής.
- συνιστάται η εγκατάσταση ειδικών αισθητήρων θερμοκρασίας μέσα στον εναλλάκτη θερμότητας στον εξοπλισμό, οι οποίοι θα επιτρέψουν τον έλεγχο της διαδικασίας υπερθέρμανσης του νερού.
- Οι βαλβίδες διακοπής μπορούν να εγκατασταθούν στον καυστήρα και να συνδεθούν στον αισθητήρα θερμοκρασίας. Αυτό θα επιτρέψει στη συσκευή να κρυώσει σωστά.
Μια αυτο-κατασκευασμένη γεννήτρια σάς επιτρέπει να λαμβάνετε υδρογόνο, αλλά χρησιμοποιείται κυρίως για πειράματα και συγκόλληση αερίου. Για να θερμάνετε μια σημαντική δομή, η απόδοση της συσκευής απλά δεν αρκεί. Και ταυτόχρονα, δεν πρέπει να ξεχνάμε τη χαμηλή απόδοση της συσκευής, καθώς και την ταλαιπωρία και το κόστος συναρμολόγησής της.
Παρόμοια άρθρα:
