Πώς να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου για το σπίτι σας με τα χέρια σας: πρακτικές συμβουλές για την κατασκευή και την εγκατάσταση

Έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε το φυσικό αέριο ως τον πιο προσιτό τύπο καυσίμου. Αλλά αποδεικνύεται ότι έχει μια αξιόλογη εναλλακτική λύση - υδρογόνο που λαμβάνεται με τη διάσπαση του νερού. Το αρχικό υλικό για την παραγωγή αυτού του καυσίμου είναι γενικά δωρεάν. Και αν φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας, η εξοικονόμηση θα είναι απλώς καταπληκτική. Σωστά;

Είμαστε έτοιμοι να μοιραστούμε μαζί σας πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις επιλογές και τους κανόνες συναρμολόγησης για μια τεχνική εγκατάσταση που έχει σχεδιαστεί για την παραγωγή υδρογόνου. Η μελέτη του άρθρου που παρουσιάζεται στην προσοχή σας θα αποτελέσει εγγύηση κατασκευής μιας συσκευής που λειτουργεί άψογα.

Όσοι επιθυμούν να φτιάξουν μια γεννήτρια φθηνού, αλλά πολύ παραγωγικού καυσίμου με τα χέρια τους, προσφέρουμε λεπτομερείς οδηγίες. Δίνουμε συστάσεις για αρμόδια λειτουργία. Ως ενημερωτικές προσθήκες που εξηγούν σαφώς την αρχή της δράσης, χρησιμοποιήθηκαν εφαρμογές φωτογραφιών και βίντεο.

Μέθοδοι παραγωγής υδρογόνου

Τα μαθήματα χημείας γυμνασίου έδωσαν κάποτε μια εξήγηση για το πώς να πάρει υδρογόνο από το συνηθισμένο νερό που ρέει από μια βρύση. Υπάρχει κάτι τέτοιο στο χημικό πεδίο - ηλεκτρόλυση. Χάρη στην ηλεκτρόλυση είναι δυνατή η παραγωγή υδρογόνου.

Η απλούστερη εγκατάσταση υδρογόνου είναι ένα είδος δεξαμενής γεμάτο με νερό. Κάτω από το στρώμα νερού υπάρχουν δύο ηλεκτρόδια πλάκας. Τους παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Δεδομένου ότι το νερό είναι ένας εξαιρετικός αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος, δημιουργείται μια επαφή με χαμηλή αντίσταση μεταξύ των πλακών.

Το ρεύμα που διέρχεται από τη χαμηλή αντίσταση στο νερό συμβάλλει στο σχηματισμό μιας χημικής αντίδρασης, ως αποτέλεσμα της οποίας σχηματίζεται υδρογόνο.

Το σχήμα της πειραματικής εγκατάστασης υδρογόνου, το οποίο παλαιότερα μελετήθηκε σε πρόγραμμα γυμνασίου σε μαθήματα χημείας. Όπως αποδεικνύεται, για την πρακτική των σύγχρονων καθημερινών αναγκών, αυτά τα μαθήματα δεν ήταν περιττά.

Φαίνεται ότι όλα είναι απλά και παραμένουν αρκετά - να συλλέξουμε το σχηματισμένο υδρογόνο για να το χρησιμοποιήσουμε ως μηχανικός ενέργειας. Αλλά στη χημεία, δεν διανέμει ποτέ με λεπτές λεπτομέρειες.

Έτσι είναι εδώ: εάν το υδρογόνο συνδυάζεται με οξυγόνο, σχηματίζεται ένα εκρηκτικό μείγμα σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση. Αυτή η στιγμή είναι ένα από τα κρίσιμα φαινόμενα που περιορίζει την ικανότητα κατασκευής αρκετά ισχυρών οικιακών σταθμών.

Σχεδιασμός γεννήτριας υδρογόνου

Για την κατασκευή γεννητριών υδρογόνου με τα χέρια τους, συνήθως λαμβάνουν ως βάση το κλασικό σχέδιο εγκατάστασης Brown. Ένας τέτοιος μέσος ηλεκτρολύτης ισχύος αποτελείται από μια ομάδα στοιχείων, καθένα από τα οποία περιέχει μια ομάδα ηλεκτροδίων πλάκας. Η ισχύς της εγκατάστασης καθορίζεται από τη συνολική επιφάνεια του ηλεκτροδίου της πλάκας.

Τα κύτταρα τοποθετούνται μέσα σε μια δεξαμενή που είναι καλά μονωμένη από το εξωτερικό περιβάλλον. Στο σώμα της δεξαμενής εμφανίζονται σωλήνες για τη σύνδεση μιας γραμμής νερού, εξόδου υδρογόνου, καθώς και ένας πίνακας επαφής για τη σύνδεση ηλεκτρικής ενέργειας.

Η συσκευή παραγωγής υδρογόνου, σχεδιασμένη σύμφωνα με το σχέδιο Brown. Σύμφωνα με όλους τους υπολογισμούς, αυτή η εγκατάσταση θα πρέπει να παρέχει στο σπίτι θερμότητα και φως. Ένα άλλο ερώτημα είναι ποιες διαστάσεις και δυνατότητες θα επιτρέψουν να γίνει αυτό (+)

Το κύκλωμα γεννήτριας Brown, μεταξύ άλλων, προβλέπει κλείστρο νερού και βαλβίδα ελέγχου. Λόγω αυτών των στοιχείων, η εγκατάσταση προστατεύεται από την επιστροφή υδρογόνου. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, η συναρμολόγηση μιας εγκατάστασης υδρογόνου είναι θεωρητικά δυνατή, για παράδειγμα, για την οργάνωση της θέρμανσης μιας εξοχικής κατοικίας.

Θέρμανση υδρογόνου στο σπίτι

Η συναρμολόγηση μιας γεννήτριας υδρογόνου για αποδοτική οικιακή θέρμανση δεν είναι φανταστική ιδέα, αλλά προφανώς εξαιρετικά μη κερδοφόρα. Για να λάβετε την απαιτούμενη ποσότητα υδρογόνου για ένα λεβητοστάσιο στο σπίτι, θα χρειαστείτε όχι μόνο μια ισχυρή μονάδα ηλεκτρόλυσης, αλλά και μια σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αντιστάθμιση της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας με υδρογόνο που λαμβάνεται στο σπίτι θεωρείται ως παράλογη διαδικασία.

Μια πραγματική γεννήτρια υδρογόνου στο σπίτι. Το μόνο πράγμα που αναστατώνει είναι απλώς μια πειραματική έκδοση, η οποία μπορεί να δείξει μόνο πώς προκύπτει μια φλόγα από μια σπίθα

Ωστόσο, οι προσπάθειες επίλυσης του προβλήματος του πώς να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου για ένα σπίτι με τα χέρια σας δεν σταματούν. Με την αρχή της λειτουργίας και τη συσκευή ενός από τα μοντέλα που δοκιμάστηκαν στην πράξη λέβητας υδρογόνου Παρουσιάζει το άρθρο, το οποίο προτείνουμε να διαβάσετε.

Και εδώ είναι ένα παράδειγμα μιας από τις επιλογές βασανιστηρίων:

1. Ετοιμάζεται ένα σφιχτό, αξιόπιστο δοχείο.
2. Κατασκευάζονται σωληνοειδή ηλεκτρόδια ή πλάκες.
3. Ένα κύκλωμα ελέγχου για τάση λειτουργίας και ρεύμα συναρμολογείται.
4. Γίνονται επιπλέον μονάδες για το σταθμό εργασίας.
5. Επιλέγονται αξεσουάρ (εύκαμπτοι σωλήνες, σύρματα, σύνδεσμοι).

Φυσικά, θα χρειαστείτε ένα κιτ εργαλείων, που περιλαμβάνει ειδικό εξοπλισμό, για παράδειγμα, παλμογράφο και μετρητή συχνότητας. Έχοντας εξοπλιστεί με όλα τα απαραίτητα, μπορείτε να προχωρήσετε απευθείας στην κατασκευή μιας εγκατάστασης θέρμανσης υδρογόνου για το σπίτι.

Εκτέλεση του έργου μόνοι σας

Αρχικά, πρέπει να φτιάξετε ένα κύτταρο παραγωγής υδρογόνου. Η κυψέλη καυσίμου έχει συνολικές διαστάσεις ελαφρώς μικρότερες από τις εσωτερικές διαστάσεις του μήκους και του πλάτους του περιβλήματος της γεννήτριας. Σε ύψος, το μέγεθος του μπλοκ με ηλεκτρόδια είναι 2/3 του ύψους του κύριου σώματος.

Το κελί μπορεί να είναι κατασκευασμένο από textolite ή plexiglass (πάχος τοιχώματος 5-7 mm). Για αυτό, κόβονται πέντε πλάκες κλωστοϋφαντουργίας. Από αυτά, ένα ορθογώνιο είναι κολλημένο (με εποξειδική κόλλα), το κάτω μέρος του οποίου παραμένει ανοιχτό.

Σχεδόν τέτοιες οργανικές γυάλινες πλάκες σχηματίζουν το σώμα της κυψέλης καυσίμου μιας γεννήτριας υδρογόνου. Είναι αλήθεια ότι μια ελαφρώς διαφορετική έκδοση της μηχανικής εμφανίζεται εδώ - για συναρμολόγηση και στερέωση με βίδες

Στην επάνω πλευρά του ορθογωνίου, ο απαιτούμενος αριθμός μικρών οπών τρυπάται για τα άκρα των πλακών ηλεκτροδίων, μία μικρή τρύπα για τον αισθητήρα στάθμης, καθώς και μία οπή με διάμετρο 10-15 mm για έξοδο υδρογόνου.

Μέσα στο ορθογώνιο, τοποθετούνται ηλεκτρόδια πλατίνας, τα άγκιστρα επαφής των οποίων εξέρχονται από το κελί μέσω των οπών της άνω πλάκας. Ένας αισθητήρας στάθμης νερού εγκαθίσταται στο 80% του γεμίσματος κυψελών. Όλες οι μεταβάσεις σε πλάκα κλωστολίτη (εκτός από την έξοδο υδρογόνου) γεμίζονται με εποξειδική κόλλα.

Το χαρακτηριστικό σχεδιασμού των μονάδων που φαίνεται στη φωτογραφία της γεννήτριας είναι μια κυλινδρική μορφή εκτέλεσης. Τα ηλεκτρόδια αυτής της μικροσκοπικής πηγής ενέργειας κατασκευάζονται επίσης διαφορετικά.

Η οπή εξόδου υδρογόνου πρέπει να είναι εξοπλισμένη με ένα εξάρτημα - στερεώστε το μηχανικά, χρησιμοποιώντας ένα στεγανοποιητικό ή κολλήστε το. Η συναρμολογημένη κυψέλη παραγωγής υδρογόνου τοποθετείται μέσα στο κύριο σώμα της συσκευής και σφραγίζεται προσεκτικά κατά μήκος της άνω περιμέτρου (και πάλι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εποξική).

Αυτή ήταν η περίπτωση της γεννήτριας υδρογόνου για το επόμενο πιλοτικό έργο. Προσελκύει μια απλή ιδέα, αλλά αυτή η επιλογή είναι απίθανο να είναι κατάλληλη για έναν ισχυρό σταθμό που έχει σχεδιαστεί για θέρμανση δωματίων σε μια ιδιωτική κατοικία

Αλλά πριν τοποθετήσετε το κελί μέσα, το περίβλημα της γεννήτριας πρέπει να προετοιμαστεί:

• προμήθεια νερού στην κάτω περιοχή.
• φτιάξτε το επάνω κάλυμμα με συνδετήρες.
• παραλάβετε αξιόπιστο υλικό στεγανοποίησης.
• τοποθετήστε ένα ηλεκτρικό μπλοκ ακροδεκτών στο κάλυμμα.
• τοποθετήστε έναν συλλέκτη υδρογόνου στο κάλυμμα.

Το αποτέλεσμα πρέπει να είναι μια μερικώς έτοιμη για χρήση γεννήτρια υδρογόνου μετά:

1. Η κυψέλη καυσίμου φορτώνεται στο περίβλημα.
2. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται με την ακραία λωρίδα του καλύμματος.
3. Η έξοδος του υδρογόνου συνδέεται με έναν συλλέκτη υδρογόνου.
4. Το κάλυμμα στερεώνεται στο περίβλημα μέσω της στεγανοποίησης και ασφαλίζεται.

Απομένει μόνο η σύνδεση του νερού και των πρόσθετων μονάδων.

Προσθήκες στη γεννήτρια υδρογόνου

Μια σπιτική συσκευή για την παραγωγή υδρογόνου πρέπει να συμπληρώνεται με βοηθητικές μονάδες. Για παράδειγμα, μια μονάδα παροχής νερού, η οποία είναι λειτουργικά ενσωματωμένη με έναν αισθητήρα στάθμης εγκατεστημένο μέσα στη γεννήτρια.

Σε μια απλή μορφή, μια τέτοια μονάδα αντιπροσωπεύεται από μια αντλία νερού και έναν ελεγκτή ελέγχου. Η αντλία ελέγχεται από τον ελεγκτή σύμφωνα με το σήμα του αισθητήρα, ανάλογα με τη στάθμη του νερού μέσα στην κυψέλη καυσίμου.

Πρόσθετα δομικά στοιχεία που θέλετε να συμπεριλάβετε στο σχεδιασμό οποιουδήποτε σταθμού υδρογόνου, ακόμη και πειραματικά. Χωρίς συσκευές αυτοματισμού, ελέγχου και προστασίας, δεν μπορεί να λειτουργήσει γεννήτρια υδρογόνου

Στην πραγματικότητα, είναι επίσης επιθυμητό να υπάρχει μια συσκευή που ελέγχει τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος και το επίπεδο τάσης που εφαρμόζεται στους ακροδέκτες των ηλεκτροδίων εργασίας της κυψέλης καυσίμου. Τουλάχιστον, η ηλεκτρική μονάδα πρέπει να είναι εξοπλισμένη με σταθεροποιητή τάσης και προστασία από υπερένταση.

Ο συλλέκτης υδρογόνου, στην απλούστερη μορφή του, μοιάζει με σωλήνα, όπου η βαλβίδα, το μανόμετρο, βαλβίδα ελέγχου. Το υδρογόνο λαμβάνεται από τον συλλέκτη μέσω μιας βαλβίδας ελέγχου και, στην πραγματικότητα, μπορεί ήδη να τροφοδοτηθεί στον καταναλωτή.

Ο συλλέκτης και ο μετρητής υδρογόνου είναι αναπόσπαστα μέρη του συστήματος υδρογόνου, το οποίο διασφαλίζει την κατανομή αερίου και τον έλεγχο της πίεσης

Στην πράξη, όλα είναι κάπως πιο περίπλοκα. Το υδρογόνο είναι ένα εκρηκτικό αέριο με υψηλή θερμοκρασία καύσης. Επομένως, απλώς λαμβάνοντας και αντλώντας υδρογόνο στο σύστημα λέβητα ως καύσιμο - αυτό δεν θα λειτουργήσει.

Κριτήρια ποιότητας εγκατάστασης

Είναι εξαιρετικά δύσκολο να συναρμολογηθεί μια υψηλής ποιότητας αποτελεσματική και παραγωγική εγκατάσταση στο σπίτι. Για παράδειγμα, εάν λάβετε ακόμη υπόψη ένα τέτοιο κριτήριο όπως το μέταλλο από το οποίο κατασκευάζονται οι πλάκες ή οι σωλήνες ηλεκτροδίων, υπάρχει ήδη κίνδυνος να αντιμετωπίσετε προβλήματα.

Η ανθεκτικότητα των ηλεκτροδίων εξαρτάται από τον τύπο του μετάλλου και τις ιδιότητές του.Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον ίδιο ανοξείδωτο χάλυβα, αλλά η διάρκεια ζωής αυτών των στοιχείων θα είναι βραχύβια.

Ένα είδος παρωδίας πλακών ηλεκτροδίων για μια γεννήτρια υδρογόνου. Οι πλάκες λαμβάνονται από έναν συμβατικό μεταβλητό πυκνωτή, οι οποίοι είναι κατασκευασμένοι από αλουμίνιο. Τέτοια ηλεκτρόδια θα διαρκέσουν ακριβώς μισή ώρα, ακόμη και ως μέρος ενός μικρού πειραματικού συστήματος

Οι διαστάσεις εγκατάστασης παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο. Απαιτούνται υπολογισμοί με υψηλή ακρίβεια σε σχέση με την απαιτούμενη ισχύ, την ποιότητα του νερού και άλλες παραμέτρους.

Έτσι, εάν το διάκενο μεταξύ των ηλεκτροδίων εργασίας είναι εκτός της υπολογιζόμενης τιμής, η γεννήτρια υδρογόνου μπορεί να μην λειτουργεί καθόλου. Στη χειρότερη περίπτωση, η ισχύς για την οποία έγινε ο υπολογισμός θα είναι αρκετές φορές μικρότερη.

Ακόμη και η διατομή του καλωδίου που συνδέει τα ηλεκτρόδια με την πηγή ισχύος έχει σημασία στη συσκευή της γεννήτριας υδρογόνου. Είναι αλήθεια, εδώ αφορά την ασφαλή λειτουργία της συσκευής. Ωστόσο, αυτή η λεπτομέρεια του σχεδιασμού στην αρχική έκδοση πρέπει να ληφθεί υπόψη.

Επιστρέφοντας στην ασφαλή λειτουργία του συστήματος, δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε την εισαγωγή του λεγόμενου κλείστρου νερού στο σχέδιο, το οποίο εμποδίζει την αντίστροφη κίνηση του αερίου.

Παρά τον μάλλον εντυπωσιακό αριθμό εξελίξεων των αυτοσχέδιων γεννητριών υδρογόνου, δεν υπάρχει ακόμη πραγματικά αποτελεσματική επιλογή. Όλα τα μοντέλα είναι κατώτερα από τον εργοστασιακό εξοπλισμό.

Βιομηχανική γεννήτρια

Σε επίπεδο βιομηχανικής παραγωγής, οι τεχνολογίες παραγωγής για τις οικιακές γεννήτριες υδρογόνου αποκτώνται και αναπτύσσονται σταδιακά. Κατά κανόνα, παράγονται μονάδες παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο σπίτι, η ισχύς των οποίων δεν υπερβαίνει το 1 kW.

Μια τέτοια συσκευή έχει σχεδιαστεί για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου σε συνεχή τρόπο λειτουργίας για όχι περισσότερο από 8 ώρες. Ο κύριος σκοπός τους είναι τροφοδοσία συστημάτων θέρμανσης.

Αναπτύσσονται και παράγονται επίσης εγκαταστάσεις για χρήση ως συγκυριαρχία. Αυτές είναι ήδη πιο ισχυρές κατασκευές (5-7 kW), σκοπός των οποίων δεν είναι μόνο η ενέργεια των συστημάτων θέρμανσης, αλλά και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η επιλογή συνδυασμού κερδίζει γρήγορα δημοτικότητα σε δυτικές χώρες και στην Ιαπωνία.

Οι συνδυασμένες γεννήτριες υδρογόνου χαρακτηρίζονται ως συστήματα με υψηλή απόδοση και χαμηλές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.

Ένα παράδειγμα πραγματικής βιομηχανικής μονάδας ισχύος έως 5 kW. Στο μέλλον, τέτοιες εγκαταστάσεις προγραμματίζονται να γίνουν για τον εξοπλισμό εξοχικών σπιτιών και κατοικιών.

Η ρωσική βιομηχανία άρχισε επίσης να ασχολείται με αυτόν τον πολλά υποσχόμενο τύπο παραγωγής καυσίμων. Συγκεκριμένα, η Norilsk Nickel κυριαρχεί στην τεχνολογία παραγωγής εγκαταστάσεων υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των οικιακών.

Έχει προγραμματιστεί να χρησιμοποιηθεί μια ποικιλία τύπων κυψελών καυσίμου στη διαδικασία ανάπτυξης και παραγωγής:

• μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων
• φωσφορικό οξύ;
• μεθανόλη ανταλλαγής πρωτονίων;
• αλκαλικό;
• στερεό οξείδιο.

Εν τω μεταξύ, η διαδικασία ηλεκτρόλυσης είναι αναστρέψιμη. Αυτό το γεγονός υποδηλώνει ότι είναι δυνατόν να ληφθεί ήδη θερμαινόμενο νερό χωρίς καύση υδρογόνου.

Φαίνεται ότι αυτή είναι μια άλλη ιδέα, αξιοποιώντας την οποία μπορείτε να ξεκινήσετε έναν νέο γύρο πάθους που σχετίζεται με την ελεύθερη παραγωγή καυσίμων για λέβητα σπιτιού.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο σχετικά με το θέμα

Όταν πειραματίζεστε στο σπίτι με σπιτικά μοντέλα, πρέπει να προετοιμαστείτε για τα πιο απροσδόκητα αποτελέσματα, αλλά η αρνητική εμπειρία είναι επίσης μια εμπειρία:

Οι γεννήτριες υδρογόνου μόνοι σας για το σπίτι είναι ακόμα ένα έργο που υπάρχει στο επίπεδο μιας ιδέας. Δεν υπάρχουν πρακτικά πραγματοποιημένα έργα γεννητριών υδρογόνου με τα χέρια τους, και αυτά που τοποθετούνται στο δίκτυο είναι φαντασίες των συγγραφέων τους ή καθαρά θεωρητικές επιλογές.

Επομένως, μένει να βασίζουμε μόνο σε ένα βιομηχανικό ακριβό προϊόν, το οποίο υπόσχεται να εμφανιστεί στο εγγύς μέλλον.

Γνωρίζετε το αρχικό μοντέλο μιας γεννήτριας υδρογόνου που δεν περιγράφεται στο άρθρο; Ίσως θέλετε να μοιραστείτε πολύτιμες πληροφορίες που θα είναι χρήσιμες για τους οικιακούς δασκάλους; Παρακαλώ γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, δημοσιεύστε μια φωτογραφία για το θέμα, εκφράστε τη γνώμη σας.