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 - το υδρογόνο που λαμβάνεται με τη διάσπαση του νερού. Παραλαμβάνουμε την πρώτη ύλη για την παραγωγή αυτού του καυσίμου εντελώς δωρεάν. Και αν φτιάξετε μόνοι σας μια γεννήτρια υδρογόνου, η εξοικονόμηση θα είναι απλά εκπληκτική. Σωστά?

Είμαστε έτοιμοι να μοιραστούμε μαζί σας πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις επιλογές και τους κανόνες για τη συναρμολόγηση μιας τεχνικής εγκατάστασης που προορίζεται για την παραγωγή υδρογόνου. Η μελέτη του άρθρου που παρουσιάζεται στην προσοχή σας θα εγγυηθεί την κατασκευή μιας συσκευής χωρίς προβλήματα.

Για όσους επιθυμούν να κατασκευάσουν μια φθηνή αλλά πολύ παραγωγική γεννήτρια καυσίμου με τα χέρια τους, προσφέρουμε λεπτομερείς οδηγίες. Παρέχουμε συστάσεις για σωστή χρήση. Εφαρμογές φωτογραφιών και βίντεο χρησιμοποιήθηκαν ως ενημερωτικές προσθήκες που εξηγούν ξεκάθαρα την αρχή λειτουργίας.

Μέθοδοι παραγωγής υδρογόνου

Στα μαθήματα χημείας του γυμνασίου, κάποτε δόθηκαν εξηγήσεις σχετικά με τον τρόπο λήψης υδρογόνου από το συνηθισμένο νερό της βρύσης. Υπάρχει μια τέτοια έννοια στο χημικό πεδίο - ηλεκτρόλυση. Χάρη στην ηλεκτρόλυση είναι δυνατή η παραγωγή υδρογόνου.

Η απλούστερη εγκατάσταση υδρογόνου είναι ένα δοχείο γεμάτο με νερό. Δύο ηλεκτρόδια πλάκας τοποθετούνται κάτω από το στρώμα νερού. Τους παρέχεται ηλεκτρικό ρεύμα. Δεδομένου ότι το νερό είναι ένας εξαιρετικός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος, δημιουργείται επαφή με χαμηλή αντίσταση μεταξύ των πλακών.

Το ρεύμα που διέρχεται από τη χαμηλή αντίσταση του νερού προωθεί το σχηματισμό μιας χημικής αντίδρασης, η οποία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό υδρογόνου.

Διάγραμμα πειραματικής εγκατάστασης υδρογόνου, που παλαιότερα μελετήθηκε στο μάθημα της χημείας του Λυκείου. Όπως αποδεικνύεται, αυτά τα μαθήματα δεν ήταν περιττά για την εξάσκηση των σύγχρονων καθημερινών αναγκών

Φαίνεται ότι όλα είναι απλά και απομένουν πολύ λίγα πράγματα να κάνουμε - συλλέξτε το υδρογόνο που προκύπτει για να το χρησιμοποιήσετε ως πηγή ενέργειας. Αλλά η χημεία δεν είναι ποτέ πλήρης χωρίς λεπτές λεπτομέρειες.

Έτσι είναι εδώ: εάν το υδρογόνο ενωθεί με το οξυγόνο, σε μια ορισμένη συγκέντρωση σχηματίζεται ένα εκρηκτικό μείγμα. Αυτό το σημείο είναι ένα από τα κρίσιμα φαινόμενα που περιορίζει τη δυνατότητα κατασκευής επαρκώς ισχυρών οικιακών σταθμών.

Σχεδιασμός γεννήτριας υδρογόνου

Για να κατασκευάσετε γεννήτριες υδρογόνου με τα χέρια σας, συνήθως λαμβάνουν ως βάση το κλασικό σχέδιο εγκατάστασης του Brown. Αυτός ο ηλεκτρολύτης μέσης ισχύος αποτελείται από μια ομάδα στοιχείων, καθένα από τα οποία περιέχει μια ομάδα ηλεκτροδίων πλάκας. Η ισχύς της εγκατάστασης καθορίζεται από τη συνολική επιφάνεια των ηλεκτροδίων της πλάκας.

Τα κύτταρα τοποθετούνται μέσα σε ένα δοχείο καλά απομονωμένο από το εξωτερικό περιβάλλον. Το σώμα της δεξαμενής διαθέτει σωλήνες για τη σύνδεση του δικτύου ύδρευσης, την έξοδο υδρογόνου, καθώς και έναν πίνακα επαφής για τη σύνδεση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Συσκευή παραγωγής υδρογόνου σχεδιασμένη σύμφωνα με το σχήμα του Brown. Με όλους τους υπολογισμούς, αυτή η εγκατάσταση θα πρέπει να παρέχει πλήρως στο νοικοκυριό θερμότητα και φως. Ένα άλλο ερώτημα είναι ποιες διαστάσεις και ισχύς θα επιτρέψουν να γίνει αυτό (+)

Το κύκλωμα γεννήτριας Brown, μεταξύ άλλων, προβλέπει την παρουσία στεγανοποίησης νερού και βαλβίδας αντεπιστροφής.Λόγω αυτών των στοιχείων, η εγκατάσταση προστατεύεται από αντίστροφη ροή υδρογόνου. Σύμφωνα με αυτό το σχέδιο, είναι θεωρητικά δυνατή η συναρμολόγηση μιας εγκατάστασης υδρογόνου, για παράδειγμα, η οργάνωση της θέρμανσης μιας εξοχικής κατοικίας.

Θέρμανση υδρογόνου στο σπίτι

Η συναρμολόγηση μιας γεννήτριας υδρογόνου για την αποτελεσματική θέρμανση ενός σπιτιού είναι μια ιδέα που μπορεί να μην είναι φανταστική, αλλά είναι σαφώς εξαιρετικά ασύμφορη. Για να αποκτήσετε τον απαιτούμενο όγκο υδρογόνου για ένα οικιακό λεβητοστάσιο, θα χρειαστείτε όχι μόνο μια ισχυρή εγκατάσταση ηλεκτρόλυσης, αλλά και σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αντιστάθμιση της σπατάλης ηλεκτρικής ενέργειας με υδρογόνο που παράγεται στο σπίτι φαίνεται να είναι μια παράλογη διαδικασία.

Πραγματικά λειτουργική γεννήτρια υδρογόνου για οικιακή χρήση. Το μόνο πράγμα που μας αναστατώνει είναι ότι αυτή είναι απλώς μια πειραματική επιλογή, η οποία μπορεί μόνο να δείξει πώς μια φλόγα προκύπτει από μια σπίθα

Ωστόσο, οι προσπάθειες να λύσετε το πρόβλημα του πώς να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου για το σπίτι με τα χέρια σας δεν σταματούν. Με την αρχή λειτουργίας και τον σχεδιασμό ενός από τα μοντέλα που δοκιμάστηκαν στην πράξη λέβητας υδρογόνου θα σας εξοικειώσει με το άρθρο, το οποίο σας συνιστούμε να διαβάσετε.

Και εδώ είναι ένα παράδειγμα μιας από τις επιλογές βασανιστηρίων:

1. Παρασκευάζεται ένα σφραγισμένο, αξιόπιστο δοχείο.
2. Κατασκευάζονται σωληνωτά ή ηλεκτρόδια πλάκας.
3. Συναρμολογείται ένα κύκλωμα ελέγχου για την τάση και το ρεύμα λειτουργίας.
4. Κατασκευάζονται πρόσθετες μονάδες για το σταθμό εργασίας.
5. Επιλέγονται εξαρτήματα (λάστιχα, καλώδια, συνδετήρες).

Φυσικά, θα χρειαστείτε μια εργαλειοθήκη, που περιλαμβάνει ειδικό εξοπλισμό όπως παλμογράφο και μετρητή συχνοτήτων. Έχοντας εξοπλιστεί με όλα όσα χρειάζεστε, μπορείτε να προχωρήσετε απευθείας στην κατασκευή ενός συστήματος θέρμανσης υδρογόνου για το σπίτι σας.

Φτιάξτο μόνος σου υλοποίηση έργου

Αρχικά, θα χρειαστεί 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 τα ηλεκτρόδια είναι τα 2/3 του ύψους του κύριου σώματος.

Η κυψέλη μπορεί να κατασκευαστεί από PCB ή plexiglass (πάχος τοιχώματος 5-7 mm). Για να γίνει αυτό, κόβονται σε μέγεθος πέντε πλάκες από textolite. Ένα παραλληλόγραμμο είναι κολλημένο μεταξύ τους (με εποξειδική κόλλα), το κάτω μέρος του οποίου παραμένει ανοιχτό.

Περίπου τέτοιες πλάκες από οργανικό γυαλί 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, ανοίγεται ο απαιτούμενος αριθμός μικρών οπών για τα στελέχη των πλακών ηλεκτροδίων, μία μικρή οπή για τον αισθητήρα στάθμης, συν μία οπή με διάμετρο 10-15 mm για την απελευθέρωση υδρογόνου.

Στο εσωτερικό του ορθογωνίου τοποθετούνται πλάκες ηλεκτροδίων, τα στελέχη επαφής των οποίων εξάγονται μέσω των οπών της άνω πλάκας έξω από το κελί. Ο αισθητήρας στάθμης νερού είναι εγκατεστημένος σε πλήρωση κυψέλης 80%. Όλες οι μεταβάσεις στην πλάκα textolite (εκτός από την έξοδο υδρογόνου) γεμίζονται με εποξειδική κόλλα.

Ένα σχεδιαστικό χαρακτηριστικό των μονάδων της γεννήτριας που φαίνονται στη φωτογραφία είναι το κυλινδρικό τους σχήμα. Τα ηλεκτρόδια αυτής της μικροσκοπικής πηγής ενέργειας σχεδιάζονται επίσης διαφορετικά.

Η οπή εξόδου υδρογόνου πρέπει να είναι εξοπλισμένη με εξάρτημα - ασφαλίστε τη μηχανικά χρησιμοποιώντας στεγανοποιητικό ή κολλήστε την. 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 εποξειδική ρητίνη).

Αυτή ήταν η περίπτωση που επιλέχθηκε για τη γεννήτρια υδρογόνου για το επόμενο πειραματικό έργο. Η απλή ιδέα είναι ελκυστική, αλλά αυτή η επιλογή είναι απίθανο να είναι κατάλληλη για έναν ισχυρό σταθμό που έχει σχεδιαστεί για τη θέρμανση των χώρων μιας ιδιωτικής κατοικίας

Αλλά προτού βάλετε το στοιχείο μέσα, πρέπει να προετοιμάσετε το περίβλημα της γεννήτριας:

• κάντε παροχή νερού στην κάτω περιοχή.
• φτιάξτε το επάνω κάλυμμα με συνδετήρες.
• επιλέξτε ένα αξιόπιστο υλικό στεγανοποίησης.
• τοποθετήστε το μπλοκ ηλεκτρικών ακροδεκτών στο κάλυμμα.
• τοποθετήστε έναν συλλέκτη υδρογόνου στο καπάκι.

Το αποτέλεσμα θα πρέπει να είναι μια μερικώς έτοιμη γεννήτρια υδρογόνου μετά από:

1. Η κυψέλη καυσίμου φορτώνεται στο περίβλημα.
2. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται στο μπλοκ ακροδεκτών του καλύμματος.
3. Το εξάρτημα εξόδου υδρογόνου συνδέεται με την πολλαπλή υδρογόνου.
4. Το κάλυμμα τοποθετείται στο σώμα μέσω σφράγισης και ασφαλίζεται.

Το μόνο που μένει είναι να συνδέσετε το νερό και πρόσθετες μονάδες.

Συμπληρώματα Γεννήτριας Υδρογόνου

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

Στην απλούστερη μορφή της, μια τέτοια μονάδα αντιπροσωπεύεται από μια αντλία νερού και έναν ελεγκτή ελέγχου. Η αντλία ελέγχεται από τον ελεγκτή με βάση ένα σήμα αισθητήρα, ανάλογα με τη στάθμη του νερού μέσα στην κυψέλη καυσίμου.

Πρόσθετα δομικά στοιχεία που πρέπει να περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό οποιουδήποτε σταθμού υδρογόνου και μάλιστα πειραματικού. Μια γεννήτρια υδρογόνου δεν μπορεί να λειτουργήσει χωρίς συσκευές αυτοματισμού, ελέγχου και προστασίας.

Ως εκ τούτου, είναι επίσης επιθυμητό να υπάρχει μια συσκευή που ρυθμίζει τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος και το επίπεδο τάσης που παρέχεται στους ακροδέκτες των ηλεκτροδίων εργασίας της κυψέλης καυσίμου.Τουλάχιστον, η ηλεκτρική μονάδα πρέπει να είναι εξοπλισμένη με σταθεροποιητή τάσης και προστασία υπερέντασης.

Μια πολλαπλή υδρογόνου, στην απλούστερη μορφή της, μοιάζει με σωλήνα που περιέχει μια βαλβίδα, μανόμετρο, βαλβίδα ελέγχου. Το υδρογόνο λαμβάνεται από τον συλλέκτη μέσω μιας βαλβίδας αντεπιστροφής και μπορεί πραγματικά να τροφοδοτηθεί στον καταναλωτή.

Η πολλαπλή υδρογόνου και το μανόμετρο είναι αναπόσπαστα μέρη της μονάδας υδρογόνου, παρέχοντας κατανομή αερίου και έλεγχο πίεσης

Αλλά στην πράξη όλα είναι κάπως πιο περίπλοκα. Το υδρογόνο είναι ένα εκρηκτικό αέριο με υψηλή θερμοκρασία καύσης. Επομένως, η απλή άντληση υδρογόνου στο σύστημα του λέβητα θέρμανσης ως καύσιμο δεν θα λειτουργήσει.

Ποιοτικά κριτήρια εγκατάστασης

Είναι εξαιρετικά δύσκολο να συναρμολογήσετε μια εγκατάσταση υψηλής ποιότητας, αποτελεσματικής και παραγωγικής στο σπίτι. Για παράδειγμα, ακόμα κι αν λάβουμε υπόψη ένα τέτοιο κριτήριο όπως το μέταλλο από το οποίο κατασκευάζονται οι πλάκες ή οι σωλήνες ηλεκτροδίων, υπάρχει ήδη κίνδυνος να αντιμετωπίσουμε προβλήματα.

Η αντοχή των ηλεκτροδίων εξαρτάται από τον τύπο του μετάλλου και τις ιδιότητές του. Μπορείτε, φυσικά, να χρησιμοποιήσετε τον ίδιο ανοξείδωτο χάλυβα, αλλά η διάρκεια ζωής τέτοιων στοιχείων θα είναι μικρή.

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 είναι αρκετά για ακριβώς μισή ώρα λειτουργίας 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, ποιότητα νερού και άλλες παραμέτρους.

Έτσι, εάν το κενό 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 αποδειχθεί αρκετές φορές μικρότερη.

Ακόμη και η διατομή του σύρματος που συνδέει τα ηλεκτρόδια με την πηγή ισχύος είναι σημαντική στο σχεδιασμό μιας γεννήτριας υδρογόνου. Είναι αλήθεια ότι αυτό αφορά την ασφαλή λειτουργία της συσκευής. Ωστόσο, αυτή η λεπτομέρεια σχεδιασμού θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη στις οικιακές εγκαταστάσεις.

Επιστρέφοντας στην ασφαλή λειτουργία του συστήματος, δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε την εισαγωγή μιας λεγόμενης σφράγισης νερού στο σχέδιο, η οποία εμποδίζει την αντίστροφη κίνηση του αερίου.

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

Βιομηχανική γεννήτρια

Στο επίπεδο της βιομηχανικής παραγωγής, οι τεχνολογίες για την κατασκευή γεννητριών υδρογόνου για οικιακή χρήση κατακτώνται και αναπτύσσονται σταδιακά. Κατά κανόνα παράγονται σταθμοί ενέργειας για οικιακή χρήση, η ισχύς των οποίων δεν υπερβαίνει το 1 kW.

Μια τέτοια συσκευή έχει σχεδιαστεί για να παράγει καύσιμο υδρογόνου σε συνεχή λειτουργία για όχι περισσότερο από 8 ώρες. Ο κύριος σκοπός τους είναι παροχή ενέργειας για συστήματα θέρμανσης.

Αναπτύσσονται και κατασκευάζονται επίσης εγκαταστάσεις για λειτουργία σε συγκυριαρχίες. Αυτά είναι ήδη πιο ισχυρά σχέδια (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 στις δυτικές χώρες και την Ιαπωνία.

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

Ένα παράδειγμα ενός πραγματικού βιομηχανικού σταθμού με ισχύ έως 5 kW. Στο μέλλον, προγραμματίζονται παρόμοιες εγκαταστάσεις για τον εξοπλισμό εξοχικών σπιτιών και συγκυριαρχιών

Η ρωσική βιομηχανία έχει επίσης αρχίσει να ασχολείται με αυτόν τον πολλά υποσχόμενο τύπο παραγωγής καυσίμων. Συγκεκριμένα, η Norilsk Nickel κατέχει τεχνολογίες για την παραγωγή εγκαταστάσεων υδρογόνου, συμπεριλαμβανομένων των οικιακών.

Σχεδιάζεται να χρησιμοποιηθεί μια ποικιλία τύπων κυψελών καυσίμου κατά την ανάπτυξη και την παραγωγή:

• μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων?
• ορθοφωσφορικό οξύ;
• μεθανόλη ανταλλαγής πρωτονίων;
• αλκαλική;
• στερεό οξείδιο.

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

Φαίνεται ότι αυτή είναι απλώς μια άλλη ιδέα που, αν την αρπάξετε, μπορείτε να ξεκινήσετε έναν νέο γύρο παθών που σχετίζεται με τη δωρεάν παραγωγή καυσίμου για τον οικιακό σας λέβητα.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

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

Οι DIY γεννήτριες υδρογόνου για το σπίτι είναι ακόμα ένα έργο που υπάρχει στο επίπεδο μιας ιδέας. Δεν υπάρχουν πρακτικά υλοποιημένα έργα παραγωγής υδρογόνου «φτιάξ' το μόνος σου», και αυτά που τοποθετούνται στο διαδίκτυο είναι η φαντασία των συγγραφέων τους ή οι καθαρά θεωρητικές επιλογές.

Δεν μπορούμε λοιπόν παρά να βασιστούμε σε ένα ακριβό βιομηχανικό προϊόν που 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 τεχνίτες; Γράψτε σχόλια στο παρακάτω μπλοκ, δημοσιεύστε φωτογραφίες για το θέμα, εκφράστε τη γνώμη σας.