Водородът е най-разпространеният химичен елемент в природата, тъй като съставлява около 90% от общата маса на всички елементи във Вселената. В същото време на практика не се среща в чист вид. По-често може да се намери в състава на различни химични съединения. Междувременно може да бъде отлично екологично и безвредно гориво за производство на енергия. По този начин дори вашият собствен дом може да се отоплява с водород. Особено обнадеждаващ е фактът, че водородното гориво може да се използва, ако конвертирате обикновен газов котел във водороден. Основният проблем обаче остава: откъде да вземем чист водород? Не е свободно достъпен, не можете да го купите. Единственият изход е домашен водороден генератор. За щастие можете да го сглобите сами или да го закупите в готов вид. Остава само да се вземе решение за типа генератор, който се различава в зависимост от начина на получаване на водород.
Получаване на чист водород
Водна електролиза
Водородът може да бъде получен по различни начини. Ето само няколко от тях, които са най-достъпни и често срещани:
- Водна електролиза. Най-ефективният начин е високата температура.
- Химична реакция на вода и алуминиево-галиева сплав.
- Производство на водород при високотемпературна обработка на въглища и дървесина.
- Рециклиране на боклук и битови отпадъци.
- Освобождаването на водород чрез преработката на биомаса (оборски тор, сено, водорасли и други селскостопански отпадъци).
Повечето от методите се основават на използването на високи температури и за съжаление не са приложими в обикновено домакинство. Има обаче няколко начина за получаване на водород у дома.
Електролитен водород
Най-достъпният и най-разпространен начин за производство на водород у дома е чрез реакцията на електролиза на водата. Специално оборудване, наречено електролизатор, е доста лесно достъпно на пазара. В същото време сред производителите има както изтъкнати гиганти (например Honda), така и малки производители от Китай или страните от ОНД. И ако в случая с първите няма съмнение относно качеството на продуктите, предоставяни на вниманието, то вторите често се подвеждат. В същото време не трябва да обръщате много внимание на тяхната ярка и обещаваща реклама. Недобросъвестният производител няма нужда да декларира, че неговият продукт е с най-високо качество, добър и издръжлив на пазара. Не всичко, което казва обаче, ще се окаже истина. Особено цената трябва да е тревожна, тъй като генераторът не може да бъде твърде евтин. Евтиността може да показва некачествени материали, използвани в работата, или спестявания при сглобяване. Инсталациите са скъпи по причина, но и поради сигурността. Тъй като водородът е експлозивен, изтичането му може да причини много проблеми. Нискокачествени маркучи, течащ резервоар за съхранение - и толкова, експлозията е гарантирана. Качеството на изработката понякога може да „куца“, така че е по-добре един ден да не се ограничавате и да харчите пари за добро оборудване.
Добрият електролизатор може да се похвали с качество, компактност и лекота на използване. Може да се инсталира във всеки ъгъл на стаята и да използва обикновена чешмяна вода като гориво за получаване на желания водород. Обикновено електролизаторът се състои от риформинг, горивни клетки, система за пречистване, компресор и резервоар за съхранение на газ. Електричеството идва от захранването. Най-модерните модели изобщо са оборудвани със слънчеви панели.Подобно оборудване определено бързо ще се изплати поради минималните разходи за използването му, дори като се вземе предвид не най-малката цена на самата единица.
Водород от селскостопански отпадъци
Често в Интернет можете да намерите препратки към инсталации за биогаз. Смисълът на тяхната работа е, че оборският тор се зарежда в генератора, той се преработва там и на изхода се получава метан. Разбира се, може да се използва не само оборски тор, но и всеки компостируем материал. Чистият тор обаче е най-продуктивен и достъпен. Полученият биогаз след това се насочва към тръбите за нуждите на фермата и се използва като обичайния природен газ. Този метод за получаване на водород обаче има няколко недостатъка:
- Водородът като такъв в този процес е само страничен продукт. За да се отдели, е необходима допълнителна обработка на получения газ. Като правило никой не прави това и водородът безопасно умира в ръцете на пламъка заедно с метана.
- Необходима е непрекъсната доставка на суровини. Тоест оборският тор трябва да постъпва в генератора без спиране и то в големи количества. Очевидно е, че обикновената частна икономика няма да може да осигури постоянен поток от суровини. И да го купувате отстрани не е изгодно. Заключение: този метод за производство на водород е подходящ само за относително големи ферми, които са готови да осигурят такива обеми. Подобна инсталация обаче няма да им донесе ползи, освен ако не им позволи да се отърват от отпадъците с полза за икономиката.
В допълнение, делът на водорода на изхода представлява само 2-12% от водорода. Тоест основната част от продукта е метан. За да се осигури на икономиката само водород, ще са необходими невероятно количество суровини и огромен производствен капацитет. Така че не е изгодно дори за големи ферми да се фокусират специално върху отделянето на водород. Те или ще трябва да го изгорят заедно с метан, което се прави на практика, или да се опитат да го използват и във фермата. Обаче отново ще се изисква допълнително оборудване за отделяне и съхраняване на водорода, което означава допълнителни разходи. По този начин инсталацията за биогаз е най-неблагоприятният метод за производство на чист водород.
Основни познания по класическа електролиза.
Принципът на ефективност на електролизатора за получаване на газ h3 и O2.
Със сигурност всички знаят, че ако потопите два нокътя в разтвор на сода за хляб и приложите плюс към единия нокът и минус към другия, тогава водородът ще се отдели върху минуса, а кислородът върху плюса.
Сега нашата задача е да намерим такъв подход, за да получим колкото се може повече от този газ и да изразходваме минималното количество електроенергия.
Урок 1. Напрежение
Разграждането на водата започва, когато към електродите се подават малко повече от 1,8 волта. Ако приложите 1 волта, тогава токът практически не отива и газът не се отделя, но когато напрежението се приближи до 1,8 волта, токът започва рязко да се покачва. Това се нарича минимален електроден потенциал, при който започва електролизата. Следователно, ако захранваме 12 волта към тези 2 гвоздея, тогава такъв електролизатор ще консумира много електричество и ще има малко газ. Цялата енергия ще отиде за нагряване на електролита.
За. за да бъде нашият електролизатор икономичен, е необходимо да се подават не повече от 2 волта на клетка. Следователно, ако имаме 12 волта, ги разделяме на 6 клетки и получаваме по 2 волта.
И сега опростяваме - просто разделяме контейнера на 6 части по плочи - в резултат получаваме 6 клетки, свързани последователно, на всяка клетка ще има 2 волта, всяка вътрешна плоча от едната страна ще бъде плюс, а от друго - минус. И така - урок номер 1 научен = приложете малко напрежение.
Сега 2-ри урок по икономика: Разстоянието между плочите
Колкото по-голямо е разстоянието, толкова по-голямо е съпротивлението, толкова повече ток ще бъде изразходван за получаване на литър газ.Колкото по-малко е разстоянието, толкова по-малко ще изразходваме ват на час на литър газ. Освен това ще използвам точно този термин - индикатор за ефективността на електролизатора / От графиката може да се види, че колкото по-близо са плочите една до друга, толкова по-малко напрежение е необходимо за преминаване на същия ток. И както знаете, изходът на газ е право пропорционален на количеството ток, преминал през електролита.
Умножавайки по-малко напрежение по ток, получаваме по-малко ватове за същото количество газ.
Сега за 3-ия урок. Плоча на чинията
Ако вземем 2 пирона и използваме първите две правила, ние ги поставяме близо и прилагаме 2 волта към тях, тогава газът ще се окаже много малък, тъй като те ще преминат много малко ток. Нека се опитаме да вземем две плочи при еднакви условия. Сега количеството на тока и газа ще се увеличи право пропорционално на площта на тези плочи.
Сега Урок 4: Концентрация на електролитите
Използвайки първите 3 правила, вземете големи железни плочи на малко разстояние една от друга и приложете 2 волта към тях. И ги потопете в малко вода, като добавите една щипка сода за хляб. Електролизата ще отиде, но много мудна, водата ще се нагрее. В разтвора ще има много йони, съпротивлението ще бъде малко, нагряването ще намалее и количеството газ ще се увеличи
Интересно е
Японски демони
Те са - в японската митология, така наречените зли антропоидни чудовища, подобни на християнски дяволи и демони. ...
Арахна - дъщеря на Идмон
Лидийското момиче, дъщерята на Идмон, лилавото бояджия от Колофон, „живееше в незначителната Хипепа“. Тя стана известна като изкусна тъкачка и бродираща ...
Снежен човек в леден блок
Сензационният доклад, че Bigfoot всъщност съществува, е направен от американски учени. Според техните изявления те ...
Славянски богини
Културата на славяно-арийския народ първоначално се отличаваше с голямата си оригиналност, която беше отбелязана в техните трудове от всички изследователи, започвайки от Херодот и ...
Къща в Амстердам, създадена от 3D принтер
3D Print Canal House е уникална забележителност в Амстердам, разположена на адрес Asterweg 49. Проучване на проекти и ...
Стил и твърдост
Как избирате фирма, на която ще поверите опаковането на подарък, предназначен за скъп човек? Най-вероятно ще попитате приятелите си ...
Одисей и Алкина
Одисей падна във властта на всички ветрове. От неизбежната смърт на Одисей отново спаси богинята Атина, която заповяда на ветровете ...
"Вкъщи
Изработване на електролизатор със собствените си ръце
Направи си сам електролизатор
Цените на скъпо чуждестранно оборудване често плашат обикновените собственици на малки ферми. Веднъж изгорени в евтин електролизатор с не много високо качество или дори решаващи да не рискуват изобщо, майсторите мислят да направят домашен водороден генератор сами. Като цяло задачата е изпълнима, при условие че притежавате определени знания и умения.
За да направите свой собствен електролизатор, ще трябва да закупите всички компоненти на инсталацията, които са изброени по-горе. Освен това процесът не завършва на етапа на извличане на гориво. В края на краищата все още е необходимо водородът да се отдели от кислорода и водните пари, да се осигури постоянният му ток, натрупване в необходимия обем и подаване. В резултат на това окончателното изчисление ще покаже, че самосглобяването няма да струва много по-малко от закупения генератор, но ще бъде изразходвано невероятно количество усилия и време. И не е известно дали полученият резултат ще отговори на очакванията и ще се справи с поставената задача.
Експлоатация
След сглобяването можете да започнете да тествате устройството. За да направите това, в края на тръбата е инсталирана горелка от медицинска игла и в нея се излива вода. Добавете KOH или NaOH към водата.Водата трябва да бъде дестилирана или разтопена в краен случай. 10% концентрация на алкален разтвор е достатъчна за устройството да работи.
Прочетете повече: Направи си сам тухлена фурна за дома
След това към електродите се свързва LATR с диоден мост съгласно схемата. В схемата са монтирани амперметър и волтметър за наблюдение на работата. Те започват с минималното напрежение и след това постоянно се увеличават, наблюдавайки отделянето на газ.
Предварителната работа е най-добре да се прави на открито извън къщата. Тъй като инсталацията е взривоопасна, цялата работа трябва да се извършва с изключително внимание.
По време на тестовете наблюдавайте работата на устройството. Ако има малък пламък на горелката, тогава може да има или ниски газове в генератора, или някъде да има изтичане на газ. Ако разтворът стане мътен, мръсен, той трябва да бъде заменен. Също така е необходимо да се гарантира, че устройството не се прегрява и водата не кипи.
Разходи за водород
Разходи за водород
Технологиите за производство на водород влияят върху неговите разходи. И така, цената на водорода за 1 кг при увеличаване е:
- 130 рубли - по метода на високотемпературна електролиза в атомни електроцентрали;
- 200 рубли - по метода на превръщане на въглеводороди;
- 320 рубли - по метода на химическата реакция (от атомна електроцентрала);
- 350 рубли - чрез извличане от биомаса;
- 420 рубли - чрез електролиза;
- 700 рубли - по метода на възстановяване на реагента.
По този начин е очевидно, че най-евтиният метод за получаване на водород е първият чрез електролиза в атомни електроцентрали с участието на високи температури. Факт е, че високите температури в АЕЦ са страничен ефект от производството, няма допълнителни разходи за получаването им. Засега обаче нито един от методите за получаване на водород като горивна енергия не може да бъде напълно възстановим. В края на краищата, дори ако закупите най-евтината и в същото време ефективна инсталация, дори ако не вземете предвид високата й цена, електричеството все още е необходимо за генериране на водород. Използваното електричество се генерира в местните станции и се предава чрез проводници. В този случай възникват неизбежни загуби на енергия.
Приложение в козметологията
Когато купуват готова водородна вода, като правило те плащат за опаковане на бутилки. Продуктите на дребно са рядкост. Вода "изтече" в Русия от Япония само предходната година. В средата на миналата година те поискаха около 350 рубли за 12 бутилки. По принцип козметиката се прави с тази вода. Съответно газът изтича веднага след неговото понижаване на налягането.
По принцип те правят маски. В този случай опаковката се пълни със сместа, необходима за едно приложение. Продуктът остава на лицето 15 минути. През това време водородът няма време да избяга напълно от водата, като се абсорбира частично в кожата. Такива маски струват около хиляда рубли.
Има ли полза
Печелившо ли е?
Има погрешно схващане, че отоплението на жилище с водородно гориво струва стотинка. Всъщност тази идея се разпространява от производителите на електролизатори и други съоръжения за производство на водород. С една дума, тези, които се възползват от подобно мнение. Казват, че само веднъж трябва да похарчите пари за покупката на тази прекрасна машина и да живеете живота си по-нататък щастливо и безгрижно. Дали обаче наистина е така?
Човек трябва само да помисли за минута, за да разбере, че в действителност нещата не са толкова розови. Първо, самата инсталация е много скъпа. Дори ако сглобите устройството сами, цената на компонентите няма да е толкова евтина. Тоест първоначалните разходи са много високи, а перспективите за възстановяване са неясни. На второ място, за работата на електролизера е необходима чешмяна вода, която също не е безплатна. И трето, необходимо е да се вземат предвид разходите за електроенергия в случай, че генераторът не работи на слънчеви панели.
По този начин практически няма ползи от използването на водород като гориво за битови нужди. Може би само след десетилетие или две, когато технологиите станат по-напреднали, използването на водородно гориво ще бъде по-изгодно от съществуващите в момента алтернативни източници. Засега обаче този метод е почти 4 пъти по-скъп. И това се взема предвид не най-високите тарифи за електричество и вода. Дори ако вземем средните и минимални стойности за Русия и страните от ОНД, цената на полученото гориво е неоправдано висока. Следователно използването на този метод за отопление на дома ви ще се хареса само на запалените природозащитници, защото водородните централи са абсолютно екологични.
Отрицателни страни на отоплението на сгради от водороден тип
[sticky-ad id = 13532]
В дискусиите относно възможността за използване на водородно гориво за отоплителни системи скептиците дават сериозни аргументи:
- Висока цена: дори в най-ефективните електролизни инсталации, създадени досега, производството на водород изисква 2 пъти повече енергия от последващото му изгаряне.
- Опасност от експлозия: хората бяха убедени в способността на водорода да експлодира лесно по време на катастрофата на дирижабля "Хинденбург", чийто цилиндър беше пълен точно с този газ.
- Сложността на подготвителния процес: получаването на водород от водата е половината от успеха. За ефективно използване в топлинни генератори, той трябва да се подава при стабилно налягане, което изисква компресор и допълнителен резервоар с редуктор. Освен това ще трябва да се изхвърлят водните пари, което изисква използването на изсушител.
Доста лесно можете сами да направите инсталация за извличане на водород от вода. Според характеристиките си той няма да отстъпва много на закупения, но ще струва много по-малко. Нека разгледаме последователно етапите на създаване.
Проект (чертеж)
За производството на генератор ще ви е необходим херметически затворен контейнер, който ще бъде напълнен с вода, преди да започне производството на водород.
Електродите, разположени вътре, ще изглеждат като набор от плочи (необходими са 16 броя), монтирани с междина от 1 mm.
За да се гарантира това, между плочите трябва да се поставят найлонови дистанционни елементи (разрешен е всеки друг диелектрик).
Разстоянието от 1 мм е оптимално: ако го увеличите, ще трябва да увеличите силата на тока; с намаляването на празнината газовите мехурчета трудно ще излязат. Плочите ще се свързват последователно към анода и катода на 12-волтовото захранване. В този случай те трябва да бъдат поставени на ос, също направена от диелектричен материал.
Когато електродите са прикрепени към държача, той ще трябва да бъде прикрепен към дъното на капака на корпуса.
За да изберете газовата смес, в капака на корпуса се врязва тръба от конвенционален капкомер. Освен това в него трябва да се пробият още два отвора, през които ще се преминат проводниците. След сглобяването на уреда всички отвори в капака ще трябва да бъдат запечатани със силикон или лепило.
Важен компонент на генератора е водното уплътнение. За да го направите, ще ви трябва малък контейнер (обикновена бутилка ще свърши работа), където ще трябва да налеете вода, преди да използвате устройството. В херметически затворения капак трябва да пробиете две дупки: в едната минаваме тръбата от генератора (тя трябва да бъде спусната до самото дъно), а във втората - друга тръба, през която газовата смес ще тече към горелката . Отворите в капака на хидроизолацията също трябва да бъдат запечатани. Водата трябва да се излива в бутилката на ¾ от обема ѝ.
Избор на електроди
Материалът, от който ще бъдат направени електродите, трябва да има ниско електрическо съпротивление и да бъде химически инертен по отношение на кислорода и веществата, присъстващи в разтвора.
Ако второто изискване не е изпълнено, ще се осъществи химическа реакция с участието на електроди, свързани към катодния полюс, в резултат на което разтворът ще се насити с чужди вещества.
Ето защо медта, един от най-добрите проводници, не може да се използва във воден разтвор. Вместо това се препоръчва използването на неръждаема стомана. Оптималната дебелина на електродните плочи от този материал е 2 мм.
Прочетете повече: Как да направите вентилация в кокошарник със собствените си ръце;
Контейнер
Имайки предвид риска от експлозия, корпусът на генератора трябва да бъде изработен от траен и пластмасов материал, който е устойчив на високи температури. Стоманата отговаря на тези изисквания най-добре от всички. Необходимо е само напълно да се изключи контактът на проводниците или електродите с корпуса, което ще доведе до късо съединение.
Обогатяването на сместа гориво-въздух с водород спомага за намаляване на разхода на гориво. Според някои автомобилисти икономията на гориво може да достигне до 30%.
Устройството, което беше описано в предишния раздел, се приема като основа за автомобилен генератор на водород. Разликата се крие в липсата на хидравлично уплътнение (полученият водород незабавно се изпраща във всмукателния колектор) и наличието на блок за управление. Последният ще регулира тока между електродите в зависимост от оборотите на двигателя.
Самостоятелното производство на такова устройство е възможно само за тези, които владеят свободно електрониката, затова препоръчваме да използвате закупената опция. Освен това сглобяемите модули поемат цялата работа по регулиране на производителността на водородния генератор, без да изискват участието на потребителя.
Системни елементи за автомобилен генератор
Всичко, което ще е необходимо, е за първи път да изберете ръчно стойността на текущата сила (оптимална) за режимите "празен ход" и "максимално натоварване", а след това самият контролен блок ще варира производителността на инсталацията определени граници.
Всички връзки трябва да бъдат запечатани много внимателно: изтичането на водород може да доведе до пожар.
Най-добре е да проверите плътността на конструкцията със сапунена пяна: течовете, ако има такива, ще се проявят с постоянно появяващи се и нарастващи мехурчета.
Корпусът на автомобилния генератор на водород може да бъде направен от филтър за кранове, който е доста издръжлив. Обемът му е малък и така че инсталацията не трябва да се презарежда твърде често, тя може допълнително да бъде оборудвана с резервоар за съхранение на запас от разтвор. Той е свързан с работния контейнер чрез две тръби.
Самоизработеното устройство схематично представлява контейнер с вода, където са поставени електроди за превръщане на водата във водород и кислород.
За да направите такова устройство със собствените си ръце, ще ви трябва:
- Лист от неръждаема стомана с дебелина 0,5-0,7 мм. Подходяща е марка от неръждаема стомана 12Х18Н10Т.
- Плочи от плексиглас.
- Гумени тръби за водоснабдяване и газоразтоварване.
- Устойчив на бензин и масло листов каучук с дебелина 3 мм.
- Източник на напрежение - LATR с диоден мост за получаване на постоянен ток. Той трябва да осигурява 5-8 ампера ток.
Първо, неръждаемите плочи се нарязват на правоъгълници 200x200mm. Ъглите на плочите трябва да бъдат отрязани, за да затегнете след това цялата конструкция с болтове. Във всяка плоча пробиваме отвор с диаметър 5 мм, на разстояние 3 см от дъното на плочите, за циркулация на водата. Също така към всяка плоча е запоен проводник за свързване към източник на захранване.
Преди сглобяването пръстените с външен диаметър 200 mm и вътрешен диаметър 190 mm са направени от гума. Също така трябва да подготвите две плочи от плексиглас с дебелина 2 см и размери 200 × 200 мм, докато първо трябва да направите отвори в тях от четири страни за затягане на болтове M8.
Направи си сам водороден генератор
За да се предотврати връщането на газ в газовия генератор, е необходимо да се направи водно уплътнение по пътя от генератора към горелката или дори по-добре, два клапана.
Дизайнът на затвора е контейнер с вода, в който тръбата се спуска във водата от страната на генератора, а тръбата, която отива към горелката, е над нивото на водата. Схемата на водороден генератор с вентили е показана на фигурата по-долу.
Водородна генераторна верига с водни врати
В електролизатор - запечатан съд с вода с понижени електроди, когато се подаде напрежение, газът започва да се отделя. Чрез тръба 1 той се подава към врата 1. Дизайнът на водното уплътнение е подреден по такъв начин, както се вижда от фигурата, че газът може да се движи само в посока от електролизатора към горелката, а не обратно.
Това се затруднява от различната плътност на водата, която трябва да бъде преодоляна по обратния път. По-нататък по тръбата 2 газът се придвижва към порта 2, който е предназначен за по-голяма надеждност на системата: ако внезапно по някаква причина първата врата не работи. След това газът се подава към горелката през тръба 3. Водните уплътнения са много важна част от устройството, тъй като предотвратяват протичането на газа в обратна посока.
Ако газът попадне обратно в електролизатора, устройството може да експлодира. Следователно при никакви обстоятелства устройството не трябва да работи без водни уплътнения!
Понастоящем генераторът за заваряване е единственото практическо приложение за електролитно разделяне на водата. Непрактично е да го използвате за отопление на къщата и ето защо. Разходите за енергия по време на работа с газовия пламък не са толкова важни, най-важното е, че заварчикът не трябва да носи тежки цилиндри и да играе с маркучи. Отоплението на дома е друг въпрос, при който всяка стотинка е от значение. И тук водородът губи от всички съществуващи в момента видове горива.
Серийните заваръчни генератори струват много пари, защото използват катализатори за процеса на електролиза, които включват платина. Можете да направите водороден генератор със собствените си ръце, но ефективността му ще бъде дори по-ниска от тази на фабриката. Определено ще успеете да се сдобиете с горим газ, но едва ли ще е достатъчно да отоплявате поне една голяма стая, камо ли цялата къща. И ако това е достатъчно, ще трябва да платите страхотни сметки за ток.
Бъди внимателен
Бъди внимателен
След инсталирането на генератора, както и по време на него, не трябва да се забравя за предпазните мерки. Водородът е запалим, взривоопасен газ без мирис, така че изтичането му е изключително опасно. За да се избегне това, е необходимо внимателно да се проверят всички компоненти на електролизера за течове: тръби, помпа, резервоар. Това важи особено за устройствата за самосглобяване. Те са най-опасни. Освен това не е известно колко висококачествено гориво ще доставят в крайна сметка. Разбира се, вероятността от сключване на брак може да бъде висока за закупените модели, особено за неизвестни или непроверени производители. Затова винаги е по-добре да се даде предпочитание на по-скъп, но и по-надежден производител на това оборудване. Звучи като реклама, но фактът остава: трябва да доплатите за качество. Въпреки че правилото не винаги работи, колкото по-скъпо, толкова по-добре. Идеално е, ако купувачът, правейки своя избор, разчита на знания в тази област. И, най-важното, доверете се, но проверете. В крайна сметка дори най-известната марка може да създаде брак.
