Wasserstoffheizkessel: Gerät + Funktionsprinzip + Auswahlkriterien

Die Prinzipien der alternativen Energie gewinnen zunehmend die Aufmerksamkeit der Verbraucher. Dies wird in vielerlei Hinsicht durch die Erhöhung der Tarife für traditionelle Energieträger sowie durch regelmäßige Ausfälle auf dem Dienstleistungsmarkt erleichtert.

Unter diesen Umständen wird ein Wasserstoffheizkessel als eine der vielversprechendsten Arten von Geräten angesehen, die mit erneuerbaren Brennstoffen betrieben werden, nämlich Gas H.₂.

Bevor Sie sich für den Kauf eines solchen Geräts entscheiden, müssen Sie sich mit dem Funktionsprinzip vertraut machen, um die Vor- und Nachteile der Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff beurteilen zu können. Diese Fragen wurden von uns untersucht und werden im Artikel ausführlich beschrieben.

Darüber hinaus haben wir die Parameter ermittelt, die bei der Auswahl eines Kessels berücksichtigt werden sollten, Tipps zum Betrieb gegeben und einen Überblick über die besten werksseitigen Wasserstoffgeneratoren erstellt. Fans von hausgemachten praktischen Anweisungen zum Zusammenbauen des Geräts mit Ihren eigenen Händen.

Eigenschaften von Wasserstoff als Kraftstoff

Wie oben erwähnt, ist der Brennstoff für solche Einheiten Wasserstoff, das leichteste Gas in der Natur, dem Farbe und Geruch fehlen. Zu seinen Vorteilen gehört eine große Wärmemenge, die bei der Verbrennung von H freigesetzt wird₂ (121 MJ / kg, während bei der Propanverbrennung nur 40 MJ / kg freigesetzt werden).

Unter normalen Bedingungen verbrennt Wasserstoff bei einer Temperatur von + 2000 ° C, kann jedoch mit Hilfe eines Katalysators auf + 300 ° C reduziert werden. Auf diese Weise können Sie Kessel aus billigem Stahl und nicht aus teuren Seltenerdmetallen herstellen.

Wasserstoff ist ungiftig, was die Sicherheit seiner Verwendung im täglichen Leben gewährleistet. Wenn diese Substanz verbrannt wird, entsteht Wasserdampf, der das Mikroklima in Innenräumen verbessert und keine Schornsteine ​​benötigt.

Bei der Verwendung von Wasserstoff sind die Sicherheitsregeln strikt einzuhalten: Bei unsachgemäßer Verwendung des Gases oder bei Kontakt mit offener Flamme kann es zu einer zerstörerischen Explosion kommen

Zu den Nachteilen gehört die erhöhte Explosivität von Wasserstoff, insbesondere wenn er mit Luft oder Sauerstoff gemischt wird, was zur Bildung von Sprenggas führt.

Vor- und Nachteile von Wasserstoffkesseln

Die Stärken solcher Geräte sind:

1. Volle Umweltfreundlichkeit. Die Zersetzungsprodukte von Wasser schädigen die Atmosphäre nicht, sie sind für die Gesundheit von Menschen und Haustieren völlig unbedenklich.
2. Hohe Effizienzdas kann 96% erreichen. Dies ist deutlich höher als der Wirkungsgrad von Diesel, Erdgas oder Kohle.
3. Schonung natürlicher Ressourcen durch Anwendung alternative Energiequellen.
4. Niedriger Preis Kalorien erhalten. Es gibt genug Wasser und etwas Strom für solche Geräte.

Gleichzeitig weisen solche Geräte Schwächen auf.

Zu den Minuspunkten gehören die folgenden Nuancen:

1. Anspruchsvolle Wartung. Für den höchstmöglichen Produktionsgrad von H.₂Es ist notwendig, Metallplatten jedes Jahr zu ersetzen. Zusätzlich zum Austausch der Elektroden muss regelmäßig ein Katalysator hinzugefügt werden, um die geplante Energiemenge zu erzeugen. Die Häufigkeit dieses Vorgangs hängt von der Leistung sowie von den Merkmalen eines bestimmten Modells ab.
2. Hohe Kosten - Die Werksinstallation kostet nicht weniger als 35-40 Tausend Rubel.
3. Explosionsgefahr mit einem Anstieg des normalisierten Drucks im Kessel.
4. Mangel an Wasserstoffflaschen - Sie werden ziemlich selten zum Verkauf angeboten.
5. Begrenzte Auswahl. Da solche Heizgeräte auf dem russischen Markt nicht allzu häufig sind, ist es nicht immer möglich, schnell das richtige Modell zu finden und kompetente Spezialisten für die Installation und Reparatur von Geräten zu finden.
6. Die Notwendigkeit der Kommunikation. Damit das Gerät funktioniert, ist ein ständiger Anschluss an die Stromversorgung für die Elektrolysereaktion sowie an eine Wasserquelle erforderlich, deren Durchfluss von der Leistung des Geräts abhängt.

Es ist zu beachten, dass die Hersteller großen Wert auf neue Technologien legen, Wasserstoffkessel verbessern, Nachteile beseitigen oder minimieren.

Das Funktionsprinzip der Heizeinheit

Aufgrund seiner Aktivität ist H.₂ in seiner reinen Form kommt es in der Natur nicht vor, es ist jedoch recht einfach, es durch Elektrolyse aus gewöhnlichem Wasser zu isolieren, während auch gasförmiger Sauerstoff freigesetzt wird.

In der Abbildung sehen Sie ein schematisches Diagramm der mit Wasserstoff betriebenen Heizgeräte, in dem alle Strukturelemente (+) angegeben sind.

Damit die Heizung funktioniert, müssen Sie zuerst H erhalten₂. Dies erfolgt in einem speziellen Fach, das für eine ähnliche Reaktion reserviert ist. Flüssigkeit wird in den Behälter gegossen, in den die Metallplatten eingetaucht sind.

Ihnen wird ein elektrischer Strom von speziell ausgewählter Reinheit zugeführt, unter dessen Einfluss H freigesetzt wird₂ und Oh₂und auch als Nebenprodukt - Wasserdampf.

Das resultierende Gemisch wird durch eine spezielle Vorrichtung geleitet - einen chemischen Abscheider, mit dem Wasserstoff isoliert und von anderen Verunreinigungen getrennt werden kann. Das gereinigte Gas wird dem Brenner zugeführt, an dem das Ventil montiert ist.

Es behindert die Bewegung von H.₂ auf die andere Seite, die eine Explosion verhindert. In diesem Fall fallen Sauerstoff und Wasserdampf durch ein anderes System in einen speziellen Behälter.

Ferner passiert gasförmiger Wasserstoff die Schutzeinheit und tritt in die Brennkammer ein. Hier reagiert es mit Gas in Gegenwart eines Katalysators, wodurch Wärme erzeugt wird, die über einen Wärmetauscher in das Heizsystem des Hauses gelangt.

Wasserdampf, der durch einen speziell zugewiesenen Kanal in der Kammer freigesetzt wird, wird in den Elektrolyttank zurückgeführt, wodurch der Umwälzprozess verwendet wird.

Die Leistungsanpassung erfolgt über speziell ausgestattete Kanäle, deren Anzahl sechs erreichen kann.In jedem dieser Geräte ist ein Katalysator enthalten, sodass beim Einschalten der Wärmeerzeugungsprozess beginnt.

Der auf eine Temperatur von 40 ° C erhitzte Gasstrom beginnt sich zu einem Wärmetauscher in der Brennkammer zu bewegen.

Dank der getrennten Strukturen können die Kanäle unabhängig voneinander agieren, sodass Sie nur einen Teil davon einschließen können.

Der Prozess der Wasserstoffproduktion in modernen Elektrolysegeräten ist voll automatisiert. Der einzige manuelle Vorgang besteht darin, das System mit Wasser zu füllen.

Moderne Modelle sind außerdem mit verschiedenen Geräten ausgestattet, z. B. Wasserstandsanzeigen und Drucksensoren, mit denen sie im Automatikmodus arbeiten und in unvorhergesehenen Situationen dringend reagieren können.

Komponenten einer Wasserstoffeinheit

Der Aufbau eines Heizsystems auf Wasserstoffbasis ist recht einfach.

KesselDie Rolle eines Wärmetauschers ist das Hauptelement, in dem Wasserstoff erzeugt wird.

Ein wasserstoffbefeuerter Kessel kann aus verfügbaren Elementen zusammengebaut werden, und für seinen Betrieb wird nur gewöhnliches oder destilliertes Wasser benötigt (+)

Elektrolyseur - der aktive Hauptteil des Kessels, in dem eine elektrolytische Reaktion stattfindet, die zur Zersetzung von Wasser in H führt₂ und Oh₂. Das Element ist ein mit Wasser gefülltes Reservoir, in dem Metallelektroden mit maximaler Stromleitfähigkeit angeordnet sind.

An die Platten werden Drähte angeschlossen, über die Strom zugeführt wird.

Brenner - ein Gerät, das zur Erwärmung des Kühlmittels im Heizsystem beiträgt. In der Brennkammer befindet sich ein Funke, der sie entzündet.

Brennerventil - Ein spezielles Teil befindet sich oben am Gerät. Dank dieses Details H.₂Beim Aufstehen überwindet es leicht eine Barriere, die für andere freigesetzte Substanzen unzugänglich ist, und tritt direkt in den Brenner ein.

In werksseitigen Wasserstoffkesseln ist eine Steuereinheit vorgesehen. Das Bedienfeld zeigt Spannungs- und Stromanzeigen, einen Leistungsregler und Hebel zum Einstellen anderer Parameter an

Pipeline - Kommunikation, die vom Gerät abweicht und zur Wärmeversorgung aller Räume des Hauses verwendet wird. Zum Binden verwenden Heizungsrohre mit einem Durchmesser von 25-32 mm. Beachten Sie beim Verlegen die Grundregel: Der Durchmesser jedes nachfolgenden Astes sollte kleiner sein als der vorherige.

Generatorauswahlkriterien

Bei der Entscheidung für eine solche Technik ist es wichtig, die folgenden Kriterien zu beachten.

Macht. Bei modernen Geräten kann der Wert dieses Indikators erheblich variieren, sodass Sie die beste Option sowohl für ein kleines Haus als auch für ein zwei-, dreistöckiges Gebäude auswählen können.

Der durchschnittliche Wasserverbrauch in modernen Modellen des Generators ist nicht zu hoch. Innerhalb von 24 Stunden werden für den Betrieb des Geräts ungefähr 5,5 Liter benötigt, wodurch 1,2 bis 2 Liter Kraftstoff erzeugt werden

Anzahl der Schaltkreise. Bei wasserstoffbetriebenen Geräten ist normalerweise ein Heizkreis installiert. Bei einigen Modellen ist auch eine zusätzliche Installation des zweiten (Heiz-) Stromkreises vorgesehen.

Stromverbrauch. Die heutige Technologie ermöglicht es, mit einem Minimum an Strom eine hervorragende Wärmeabgabe zu erzielen. Der Energieverbrauch verschiedener Generatortypen variiert zwischen 1,2 und 3 kW in 1 Stunde.

Ein geringer Stromverbrauch wird dadurch erreicht, dass der Wasserstoffkessel nicht kontinuierlich arbeitet, sondern nur eine bestimmte Temperatur im Raum aufrechterhält.

Stromquelle. Alle Arten von Wasserstoffgeneratoren können in zwei große Kategorien unterteilt werden: eine arbeitet mit Gas, die andere mit Strom.

Hersteller. Es ist besser, vertrauenswürdige Hersteller (Italien, USA) zu bevorzugen.Sie sollten sich vor minderwertigen Produkten hüten, die von zweifelhaften Unternehmen zu extrem niedrigen Preisen angeboten werden.

Tipps zum Kesselbetrieb

Um die Funktionalität des Geräts zu verbessern, ist es wichtig, die beigefügten Anweisungen einzuhalten. Sie können den Betrieb des Geräts verbessern, indem Sie zusätzliche Details hinzufügen (in diesem Fall müssen Sie die Sicherheitsregeln genau befolgen).

Ein am Brenner montierter Flammenmelder erhöht die Systemsicherheit. Wenn das Feuer gelöscht wird, schaltet das Gerät den brennbaren Gasstrom in den Brenner automatisch ab und verhindert so, dass dieser in den Raum gelangt

Es ist möglich, spezielle Sensoren im Innenteil des Wärmetauschers anzubringen, die es ermöglichen, den Anstieg der Wasserheizungsanzeigen zu verfolgen und das Brennerkonzept durch Absperrventile zu ergänzen.

Schließen Sie es einfach direkt an Temperatursensorso dass der Kessel automatisch abschaltet, sobald die Heizung den eingestellten Wert erreicht.

Es ist auch nützlich, eine standardisierte Kesselkühlvorrichtung zu installieren.

Wasserstoffgeräte können nicht nur als einziges Heizgerät im Haus eingesetzt, sondern auch mit anderen Heizsystemen kombiniert werden. Die Hauptwärmeanlagen können in diesem Fall im Niedertemperaturmodus betrieben werden.

Bei Einhaltung der Betriebsnormen wird ein wasserstoffbetriebenes Gerät mehr als ein Dutzend Jahre lang betrieben. Obwohl die Garantiezeit für solche Geräte 15 Jahre beträgt, können sie in der Praxis 20 bis 30 Jahre effizient arbeiten.

Die Reparatur solcher Geräte wird für einen erfahrenen Handwerker nicht schwierig sein, da sich der Schaltplan eines Wasserstoffkessels nicht allzu sehr von Analoga unterscheidet, die mit anderen Brennstoffarten betrieben werden.

Top 5 werksseitige Wasserstoffgeneratoren

Das erste Unternehmen, das eine Wasserstoffbrennstoffkesseltechnologie herstellte und patentierte, war ein italienisches Unternehmen Giacomini. Sie ist spezialisiert auf Geräte, die auf Umweltmethoden zur Energieerzeugung basieren: Geothermiepumpen, Sonnenkollektoren und andere.

H2ydroGEM ist eine katalytische Brennkammer, in deren Horn sich eine Substanz befindet, die die Wasserstoffverbrennungsreaktion beschleunigt. Aus diesem Grund findet der Prozess bei einer relativ niedrigen Temperatur statt.

Derzeit werden solche Modelle von amerikanischen, chinesischen und europäischen Unternehmen hergestellt, aber ihre Reichweite ist im Vergleich zu Kesseln, die mit anderen Brennstoffen betrieben werden, nicht zu groß.

Die besten Fabrikmodelle von Wasserstoffsystemen

Unter den beliebtesten Modellen stellen wir fest:

1. MegaTank100 - Generator, der mit Strom aus dem Netz betrieben wird. Es verfügt über ein zuverlässiges mehrstufiges System zum Schutz vor Überhitzung und Kurzschluss, das sicheres und produktives Arbeiten garantiert. Die Kosten des Modells hängen von seiner Konfiguration ab.
2. STAR-2000 - Eine teure Einheit (> 200.000 Rubel) weist hervorragende technische Eigenschaften auf. Trotz der Tatsache, dass dieser Generator ein Minimum an Energie verbraucht, kann er einen Raum mit einer Fläche von 251-300 Quadratmetern heizen.
3. Kingkar - ein netzwerkbetriebenes Gerät mit hervorragenden Arbeitseigenschaften. Die Kosten des Modells sind recht hoch - etwa 100.000 Rubel, aber es wird durch den sparsamen Energieverbrauch erstattet.
4. H2-2 - Italienische Ausrüstung der "Extra" -Klasse zu einem hohen Preis (ca. 250.000 Rubel). Luft in weiten Räumen (ab 300 m) erwärmen lassen³ und darüber) mit einem minimalen Stromverbrauch.
5. Freie Energie - Hochwertige Geräte zu erschwinglichen Kosten im Bereich von 15 bis 35.000 Rubel (der Preis hängt von der Leistung und anderen Eigenschaften ab). Ausgestattet mit einer Steuereinheit, die viele Prozesse automatisiert, einem mehrstufigen Sensor zur Spannungs- und Druckregelung.

Es gibt auch andere Modelle in verschiedenen Preiskategorien.

Wie man selbst einen Kessel macht

Heizungsgeneratoren haben eine ziemlich leichte Konstruktion. Mit einem bestimmten Können können Sie montieren Sie das Gerät selbst. Gleichzeitig erfordern solche Arbeiten aufgrund der Explosivität des Wasserstoffgemisches extreme Verantwortung, Kenntnis der Sicherheitsverfahren und Erfahrung bei der Installation solcher Geräte.

Mit der unabhängigen Herstellung des Geräts können die erheblichen finanziellen Kosten nicht beseitigt werden, da es besser ist, einige Komponenten vorgefertigt zu kaufen. Ein hohes Risiko lässt uns über Werkseinstellungen nachdenken, für die Hersteller langfristige Garantien geben.

Der Prozess der Herstellung eines Wasserstoffkessels mit eigenen Händen kann in mehrere Stufen unterteilt werden.

Schritt 1 – Ausführung der Zeichnung und Vorbereitung der Materialien. Zuallererst sollten ähnliche Projekte im Internet gefunden werden, um sich eine darauf basierende Einrichtung vorzustellen, die alle Bedingungen und Möglichkeiten erfüllt.

Es ist notwendig, alle Indikatoren und vor allem die erforderliche Leistung genau zu berechnen und auch zu entscheiden, welche Materialien für die Herstellung des Kessels verwendet werden. Ferromagnetische Legierungen werden als die beste Option angesehen, aber ein Behälter aus rostfreiem Stahl ist durchaus geeignet.

Obwohl das Erhitzen eines Wasserstoffgenerators unterschiedliche Ausführungen haben kann, bleiben die folgenden Details unverändert:

• 12-Volt-Stromquelle;
• Reservoir, in dem sich die Struktur befindet;
• PWM-Regler mit einer Leistung von mindestens 30 A;
• mehrere Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern aus Edelstahl;
• Stahlblech;
• Bügelsäge für Metall;
• Gasbrenner - Besser fertig, im Laden gekauft.

Schritt 2 – Elektrolyte herstellen. Für die Herstellung von Platten, die mit einem Elektrolyseur ausgestattet werden, benötigen Sie ein Stahlblech mittlerer Dicke. Mit einer Schere für Metall, eine Bügelsäge oder ein anderes Werkzeug wird es in gleich große Streifen in einer Menge von 18 oder mehr Teilen geschnitten (die Anzahl muss gerade sein).

Aus dem Rücklaufland müssen in jedem von ihnen Löcher für die Schrauben gebohrt werden, die erforderlich sind, um diese Elemente im Elektrolyten völlig bewegungslos zu halten.

Wir unterteilen alle Platten in Anoden und Kathoden, abhängig davon sind Teilungsdrähte mit ihnen verbunden, die positive und negative Ladungen übertragen.

Die Verwendung von Gleichstrom ist effektiver als die Verwendung von Wechselstrom. Es ist am besten, einen PWM-Generator als Quelle zu verwenden.

Schritt Nummer 3 – Zellmontage. Das beste Material für die Herstellung dieses Elements ist Edelstahl. Eine robuste rechteckige oder quadratische Konstruktion wird aus Metall geschweißt, wonach Wasser oder eine Mischung aus H hineingegossen wird₂O mit einem Katalysator sowie vorbereitete Platten mit angeschlossener Verkabelung.

Schritt 4 – Brenneranschluss. Im oberen Teil des Geräts ist ein Brenner montiert. Verwenden Sie besser ein gekauftes Modell, das Sie in einem Fachgeschäft erwerben können.

Schritt Nummer 5 – Installation und Anschluss eines Abscheiders, die für die Freisetzung von Wasserstoff aus einem Gasgemisch notwendig ist.

Abschließend wird ein Rohr verlegt, entlang dem H.₂ steigt zum Brenner auf, und auch Elemente, die Wärme abführen und im ganzen Haus verteilen, werden angeschlossen.

Welches Wasser ist besser - gewöhnlich oder destilliert

Eine der Fragen, die Besitzer von Wasserstoffkesseln häufig stellen, betrifft das Wasser, mit dem die Geräte betrieben werden.

Destilliertes Wasser für den Betrieb des Wasserstoffkessels kann in Geschäften gekauft oder mit der einfachsten Installation selbst hergestellt werden

Laut Experten zeigen fabrik- oder hausgemachte Geräte die beste Leistung, wenn mit destilliertem Wasser gearbeitet wird, dem nur sehr wenig Natriumhydroxid zugesetzt wird (für 10 Liter H2O - ein Esslöffel).

Ein Wasserstoffkessel kann jedoch auch mit Leitungswasser erfolgreich funktionieren. Hauptsache, er enthält keine Schwermetallsalze.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Im Video unten sehen Sie eine Übersicht über das Modell eines mit Wasserstoff betriebenen Gaskessels, der von der berühmten koreanischen Firma DAEWOO hergestellt wird.

Wasserstoff wird nicht ohne Grund als Brennstoff der Zukunft bezeichnet: Dieses Gas kann zu einer nahezu unbegrenzten Ressource billiger umweltfreundlicher Brennstoffe werden, die in verschiedenen Anlagen eingesetzt werden können.

Ein Wasserstoffbrennstoffkessel, der im Werk oder in Eigenregie hergestellt wird, schafft ein autonomes Heizsystem. Dies wird dazu beitragen, die Zahlungen im Wohnungsbau und in den kommunalen Diensten erheblich zu reduzieren und eine angenehme Temperatur in Wohn- und Hauswirtschaftsräumen aufrechtzuerhalten.

Haben Sie Erfahrung mit Wasserstoff als Kraftstoff? Möchten Sie Fragen zu einem Thema stellen oder etwas über Ihre Erfindung erzählen? Bitte kommentieren Sie die Publikation, nehmen Sie an Diskussionen teil und hinterlassen Sie Fotos Ihrer hausgemachten Produkte. Der Feedback-Block befindet sich unten.