Energiaressursside hinnatõus stimuleerib tõhusamate ja odavamate kütuseliikide otsimist, sealhulgas kodumajapidamiste tasandil. Enim entusiastlikke käsitöölisi meelitab vesinik, mille kütteväärtus on kolm korda suurem kui metaan (38,8 kW versus 13,8 1 kg ainega). Tundub, et kodus ekstraheerimise meetod on teada - vee jagunemine elektrolüüsi teel. Tegelikult on probleem palju keerulisem. Meie artiklil on 2 eesmärki:
- analüüsida küsimust, kuidas minimaalsete kuludega vesinikgeneraatorit teha;
- kaaluge vesinikugeneraatori kasutamist eramaja kütmiseks, auto tankimiseks ja keevitusmasinaks.
Lühike teoreetiline osa
Vesinik, teise nimega vesinik, - perioodilise tabeli esimene element - on kergeim gaasiline aine, millel on suur keemiline aktiivsus. Oksüdeerimise (see tähendab põlemise) ajal eraldub see tohutul hulgal soojust, moodustades tavalise vee. Kirjeldame elemendi omadusi, kujundades need lõputöödena:
- Vesiniku põletamine on keskkonnasõbralik protsess, kahjulikke aineid ei eraldu.
- Keemilise aktiivsuse tõttu ei teki Maal vaba gaasi. Kuid vee koostises on selle varud ammendamatud.
- Element ekstraheeritakse tööstuslikus tootmises keemilisel meetodil, näiteks kivisöe gaasistamise (pürolüüsi) käigus. Sageli kõrvalsaadus.
- Veel üks viis gaasilise vesiniku saamiseks on vee elektrolüüs katalüsaatorite - plaatina ja muude kallite sulamite juuresolekul.
- Vesiniku + hapniku (hapniku) lihtne gaaside segu plahvatab väikseimast sädemest, vabastades koheselt suure hulga energiat.
Viiteks. Teadlased, kes eraldasid veemolekulist kõigepealt vesiniku ja hapniku, nimetasid segu plahvatusohtlikuks gaasiks selle plahvatusohu tõttu. Seejärel sai see nime Browni gaas (leiutaja nime järgi) ja sellest sai valitsusväliste organisatsioonide hüpoteetiline valem.
Eelnevast järeldub järgmisest järeldusest: 2 vesinikuaatomit on hõlpsasti ühendatavad ühe hapnikuaatomiga, kuid nad on väga vastumeelsed. Keemiline oksüdatsioonireaktsioon toimub soojusenergia otsese eraldumisega vastavalt järgmisele valemile:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (energia)
Siin peitub oluline punkt, mis on meile kasulik lendude edasisel analüüsimisel: vesinik siseneb süütamisel spontaanselt ja soojus eraldub otse. Veemolekulide eraldamiseks tuleb kulutada energiat:
2H2O → 2H2 + O2 - Q
See on elektrolüütilise reaktsiooni valem, mis iseloomustab vee jaotamise protsessi elektrienergiaga varustamise teel. Kuidas seda praktikas rakendada ja vesiniku generaatorit oma kätega teha, kaalume edasi.
Prototüübi loomine
Et mõistaksite, millega teil on tegemist, soovitame kõigepealt kokku panna kõige lihtsam vesinikgeneraator madalaimate kuludega. Koduse paigalduse kujundus on näidatud diagrammil.
Mida koosneb primitiivne elektrolüsaator:
- reaktor - paksude seintega klaas- või plastmahuti;
- metallrealektroodid, mis on sukeldatud veega reaktorisse ja ühendatud vooluallikaga;
- teine paak toimib veesulgurina;
- HHO gaasi väljalasketorud.
Oluline punkt. Elektrolüütiline vesinikujaam töötab ainult alalisvoolul. Seetõttu kasutage toiteallikana vahelduvvooluadapterit, autolaadijat või akut. Generaator ei tööta.
Elektrolüsaatori tööpõhimõte on järgmine:
- Kaks vette kastetud elektroodi toidetakse pingega, eelistatavalt reguleeritavast allikast.Reaktsiooni parandamiseks lisatakse mahutisse veidi leelist või hapet (kodus - tavaline sool).
- Elektrolüüsireaktsiooni tulemusel eraldub vesinik katoodi küljest, mis on ühendatud “miinus” klemmiga, ja anoodi läheduses tekib hapnik.
- Segamisel satuvad mõlemad gaasid läbi toru veepüüdurisse, mis täidab 2 funktsiooni: eraldab veeauru ja hoiab ära välklambi reaktoris.
- Teisest mahutist juhitakse NNO plahvatusohtlik gaas põletisse, kus see põletatakse, moodustades vett.
Skeemil näidatud generaatori kujunduse tegemiseks oma kätega vajate 2 klaasist pudelit laiade kaelade ja korkidega, meditsiinilist tilgutit ja 2 tosinat kruvi. Fotol on näidatud täielik materjalide komplekt.
Spetsiaalsetest tööriistadest on plastkatete tihendamiseks vaja liimipüstolit. Valmistamisprotseduur on lihtne:
- Keerake kruvidega lamedad puupulgad, asetades nende otsad eri suundadesse. Jootke kruvipead kokku ja ühendage juhtmed - hankige tulevased elektroodid.
- Tehke kattesse auk, sisestage tilguti ja juhtmete lõigatud ümbris, sulgege seejärel mõlemalt poolt liimipüstoliga.
- Asetage elektroodid pudelisse ja keerake kork kinni.
- Teises korgis puurige 2 ava, sisestage tilgutitorud ja keerake puhta veega täidetud pudelile.
Vesinikugeneraatori käivitamiseks valage reaktorisse soolatud vesi ja lülitage toiteallikas sisse. Reaktsiooni algust tähistab gaasimullide ilmumine mõlemasse mahutisse. Reguleerige pinge optimaalsele väärtusele ja laske tilga nõelast väljuval pruunil gaasil põleda.
Meyeri vesinikuraku kohta
Kui koostasite ja katsetasite ülalkirjeldatud kujundust, siis märkasite, et nõela otsas leegi põletades on paigaldus eriti madal. Plahvatusohtliku gaasi saamiseks peate valmistama tõsisema seadme, mida leiutaja auks nimetatakse Stanley Meyeri rakuks.
Lahtri tööpõhimõte põhineb ka elektrolüüsil, ainult anood ja katood on tehtud üksteise sisse sisestatud torude kujul. Pinge tarnitakse impulssgeneraatorist kahe resonantsmähise kaudu, mis võimaldab vähendada voolutarvet ja suurendada vesinikugeneraatori tootlikkust. Seadme elektrooniline vooluring on näidatud joonisel:
Märge. Skeemi toimimise üksikasju on kirjeldatud ressursis http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
Meyeri lahtri tegemiseks vajate:
- plastikust või pleksiklaasist silindriline ümbris; käsitöölised kasutavad sageli kaane ja pihustitega veefiltrit;
- roostevabast terasest torud läbimõõduga 15 ja 20 mm, pikkusega 97 mm;
- juhtmed, isolaatorid.
Dielektriku alusele kinnitatakse korrosioonikindlad torud, neile joodetakse generaatoriga ühendatud juhtmed. Rakk koosneb 9 või 11 torust, mis on paigutatud plastikust või pleksiklaasist korpusesse, nagu foto on näidatud.
Elemendid on ühendatud kõigi Internetis teadaolevate skeemide järgi, mis hõlmavad elektroonilist seadet, Meyeri lahtrit ja vesilukku (tehniline nimi on mullitaja). Ohutuse tagamiseks on süsteem varustatud kriitilise rõhu ja veetaseme anduritega. Koduse käsitööliste ülevaadete kohaselt tarbib selline vesinikusüsteem voolu suurusjärgus 1 amprit pingel 12 V ja on piisava jõudlusega, kuigi täpsed arvud pole saadaval.
Plaatreaktor
Kõrgjõudlusega vesinikgeneraator, mis on võimeline tagama gaasipõleti töö, on valmistatud roostevabadest plaatidest mõõtmetega 15 x 10 cm, nende arv on 30 kuni 70 tükki Nendesse puuritakse naastude pingutamiseks mõeldud augud ja nurgas on välja lõigatud traadi ühendamiseks mõeldud klemm.
Lisaks lehtmetalli klassile 316 peate ostma:
- 4 mm paksune leelistekindel kumm;
- pleksiklaasist või tekstoliitist valmistatud otsaplaadid;
- sidevardad M10-14;
- gaaskeevitusseadmete tagasilöögiklapp;
- veefilter hüdroluku all;
- gofreeritud roostevabast terasest torud;
- kaaliumhüdroksiid pulbri kujul.
Plaadid tuleb kokku panna üheks osaks, isoleerida üksteisest keskelt välja lõigatud kummitihenditega, nagu joonisel näidatud. Tõmmake saadud reaktor tihedalt naastudega ja ühendage elektrolüüdi otsikutega. Viimane on pärit eraldi mahutist, mis on varustatud kaane ja sulgeventiilidega.
Märge. Me ütleme, kuidas teha voolu (kuiva) tüüpi elektrolüsaatorit. Keelekümblusplaatidega reaktorit on lihtsam teha - te ei pea kummitihendeid panema ja kokkupandud seade langetatakse elektrolüütidega suletud anumasse.
Järgnev vesinikku tootva generaatori kokkupanek toimub samal viisil, kuid erinevustega:
- Aparaadi korpusele on kinnitatud elektrolüütide ettevalmistamiseks mõeldud paak. Viimane on 7-15% kaaliumhüdroksiidi lahus vees.
- Vee asemel valatakse mullitajasse niinimetatud desoksüdeerija - atsetoon või anorgaaniline lahusti.
- Põleti ette tuleb paigaldada tagasilöögiklapp, vastasel korral puruneb vesipõleti sujuvalt väljalülitamisel vastupidine voolik ja “mullitaja”.
Kas kodus on vesiniku saamine kasumlik?
Vastus sellele küsimusele sõltub hapniku-vesiniku segu ulatusest. Kõik mitmesuguste veebiallikate avaldatud joonised ja diagrammid on mõeldud HHO-gaasi tootmiseks järgmistel eesmärkidel:
- kasutada autode kütusena vesinikku;
- põletada vesinikku suitsuvabalt küttekateldes ja ahjudes;
- taotlege gaaskeevitus.
Peamine probleem, mis välistab vesinikkütuse kõik eelised: elektrienergia maksumus puhta aine eraldamiseks ületab selle põlemisel saadava energia koguse. Ükskõik, mida utoopiliste teooriate järgijad väidavad, ulatub elektrolüsaatori maksimaalne efektiivsus 50% -ni. See tähendab, et 1 kW soojust tarbis 2 kW elektrit. Kasu on null, isegi negatiivne.
Tuletame meelde, et kirjutasime esimeses osas. Vesinik on väga aktiivne element ja reageerib hapnikuga iseseisvalt, tekitades palju soojust. Proovides eraldada stabiilset veemolekuli, ei saa me energiat otse aatomitesse tuua. Jagunemine toimub elektrienergia abil, millest pool hajub elektroodide, vee, trafo mähiste ja nii edasi kuumutamisel.
Oluline taustteave. Vesiniku eriline kütteväärtus on kolm korda suurem kui metaan, kuid selle mass. Kui võrrelda neid mahu järgi, eraldub 1 m³ vesiniku põletamisel ainult 3,6 kW soojusenergiat, samas kui metaani puhul 11 kW. Lõppude lõpuks on vesinik kõige kergem keemiline element.
Mõelge nüüd omatehtud vesiniku generaatori elektrolüüsi tulemusel saadud plahvatusohtlikule kütusele ülalnimetatud vajaduste jaoks:
- Lõplik paigaldushind, madal tootlikkus ja tõhusus muudavad vesiniku põletamise eramaja kütmiseks äärmiselt kahjumlikuks. Mõnda elektrikatlat - TEN, induktsiooni või elektroodi - on lihtsam panna kui arvesti elektrolüsaatoriga "kerida".
- 1 liitri auto bensiini asendamiseks on vaja 4766 liitrit puhast vesinikku või 7 150 liitrit detoneerivat gaasi, millest kolmandik on hapnik. Interneti kõige koledam leiutaja pole veel teinud elektrolüsaatorit, mis suudaks pakkuda sarnast jõudlust.
- Vesinikku põletav gaaskeevitusseade on kompaktsem ja kergem kui atsetüleeni, propaani ja hapnikuga silindrid. Lisaks võimaldab leegi temperatuur kuni 3000 ° C töötada mis tahes metallidega, siin ei mängi kütuse saamise hind erilist rolli.
Viiteks. Katlas vesiniku põletamiseks peate selle struktuuri põhjalikult ümber kujundama, kuna vesiniku põleti võib sulatada mis tahes terase.
Järeldus
Kodumaisest vesinikgeneraatorist saadud NGO-gaasi vesinik on kasulik kahel eesmärgil: katseteks ja gaaskeevitamiseks.Isegi kui jätta kõrvale elektrolüsaatori madal efektiivsus ja selle koos tarbitud elektriga kokku panemise kulud, pole hoone soojendamiseks lihtsalt piisavalt tootlikkust. See kehtib ka sõiduauto bensiinimootori kohta.