Электролизер пластины: Электричество из водорода своими руками

Содержание

Электричество из водорода своими руками

Как сделать водородный генератор? Детальное описание процесса сборки устройства

Дата публикации: 14 июня 2019

Уменьшение мировых ресурсов природного газа заставило человечество искать другие варианты энергоносителей — недорогих, доступных и эффективных. В числе наиболее перспективных вариантов – водород. Один из главных химических элементов в составе простой воды сгорает, выделяя в три раза больше тепла, чем дает природный газ. Его природные запасы неисчерпаемы, а вред для окружающей среды при сгорании — нулевой. Те, кто хочет на личном опыте убедиться в преимуществе альтернативного тепла, могут самостоятельно сделать водородный генератор и использовать его для отопления дома в зимнее время.

Особенности получения водорода, на котором работает генератор

При всех своих многочисленных достоинствах, водород имеет существенный недостаток – он встречается в природе только в виде химических соединений. Для получения чистого вещества нужно найти дешевый и эффективный способ его извлечения. Наиболее доступный источник водорода – обычная вода, где вещество находится в окисленном виде. После многолетних поисков и опытов удалось найти техническое решение для расщепления воды методом электролиза. Специальные устройства – электролизеры – сегодня применяются в ходе газосварочных работ, где воздействие на металл осуществляется с помощью горячей газовой смеси.

Принцип действия сварочного аппарата наглядно иллюстрирует эффективность и высокую теплоотдачу водорода. На металлические пластины устройства, погруженные в воду, подается электрический ток. Реакция электролиза расщепляет воду на кислород и чистый водород с паром. Последний отделяют от чистого вещества в сепараторе, после чего газ поступает на сжигание. Выделяемая тепловая энергия с легкостью разрезает даже твердый металлический сплав.

Главное условие бесперебойной работы электролизера – постоянное пополнение запасов воды для последующего хода процесса электролиза. Специальный датчик замеряет ее уровень, давая сигнал на впрыск дополнительного объема по мере уменьшения рабочего запаса жидкости. Чтобы избежать резкого возрастания давления и возгорания устройства, в конструкции предусмотрены аварийный выключатель и дополнительный клапан для избыточного давления. Исключить случайное воспламенение водорода в случае его обратного хода позволяет наличие специального клапана, направляющего газ только в одну сторону.

Как собрать водородный генератор своими руками? Схема устройства и рекомендации по сборке

Многочисленные варианты водородных генераторов для отопления частного дома, созданных домашними умельцами, часто оказываются неэффективны и не всегда выдерживают критику в плане соотношения затрат и фактической экономии на отоплении. Но есть и исключения. Ниже представлена схема устройства, которое можно изготовить в домашних условиях. Оно успешно проверено на практике и готово стать новым источником тепла в доме.

Согласно представленному чертежу, электролизер водородного генератора своими руками собран из нескольких металлических пластин, стянутых болтами в единую конструкцию. Изоляционные прокладки и наружные детали изготовлены из диэлектрика. В обкладку вмонтирован штуцер, от которого идет труба для подачи газовой смеси последовательно в каждый из двух сосудов с водой. В них происходит накопление и очистка водорода для его последующей подачи на сгорание под давлением. Повысить эффективность реакции электролиза удается за счет пластин из нержавеющей стали с титановым покрытием. Такой металлический сплав выступает катализатором химической реакции расщепления воды на составляющие элементы.

Размеры металлических электродов могут выбираться произвольно. Но стоит помнить: чем больше их площадь, тем выше будет производительность устройства. С другой стороны, обслуживание слишком крупного генератора в домашних условиях крайне затруднено. Большое количество электродов дает быстрое и эффективное расщепление воды, но при этом – потребляет больше электроэнергии. Ток подается через провода, подключенные к источнику питания. Можно поработать с напряжением, подавая его разные объемы через регулируемый блок питания и отмечая результат каждого изменения.

В качестве емкости для электролизера можно использовать пластиковый бак водяного фильтра или любое другое аналогичное приспособление достаточного объема, чтобы в нем можно было разместить систему электродов. Важно, чтобы конструкция закрывалась плотной крышкой – для удачного протекания реакции электролиза герметизация системы обязательна. Все провода и трубки подводятся и выводятся из устройства через небольшие отверстия в крышке.

После сборки конструкции согласно предлагаемой схеме следует протестировать ее с соблюдением требований личной и противопожарной безопасности. Обязательно стоит предусмотреть контроль необходимого уровня воды, чтобы своевременно пополнять ее запасы.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Изготовление водородного генератора своими руками

В современном обществе бытует мнение, что наиболее доступным по цене топливом является природный газ. На самом деле, ему существует альтернатива — водород. Его можно получить при расщеплении воды. Причем этот вид топлива будет бесплатным, если не учитывать тот факт, что придется собрать водородный генератор, компоненты которого нужно покупать.

Водород является очень легким газообразным веществом. У него высокая химическая активность. Окисляясь, он дает большое количество тепловой энергии и при этом образует воду.

Водород обладает следующими свойствами:

  • При горении не выделяет вредных веществ.
  • Его запасы в воде неистощимы.
  • Этот газ добывают в промышленности. На некоторых производствах он является побочным продуктом.
  • Смесь водорода и кислорода взрывоопасна. При воспламенении она выделяет огромное количество энергии.

Стоит отметить, что hydrogen и oxygen соединяются очень легко, а вот разделить их непросто. Для этого придется использовать электричество для запуска непростой химической реакции.

Простейший газогенератор для добычи водорода представляет собой емкость с жидкостью, внутри которой располагаются две пластины с подключением к электрической сети. Поскольку вода хорошо проводит ток, электроды вступают в контакт с малым сопротивлением. При прохождении электричества через пластины возникает химическая реакция, сопровождающаяся появлением водорода.

Лучше всего собирать устройство для получения газа Брауна своими руками по схеме, которую называют классической. Здесь электролизер состоит из нескольких ячеек. В каждой из них находятся контактные пластины. Производительность установки определяется площадью поверхности электродов.

Ячейки следует поместить в хорошо изолированный корпус с заранее подключенными патрубками для водоснабжения и отведения водорода. Кроме того, на емкость должен иметься разъем для подключения электрической энергии.

Также нужно будет установить водяной затвор и обратный клапан. Они предотвратят поступление газа Брауна назад в резервуар. По такой съеме можно собрать гидролизер как для отопления дома, так и для автомобиля.

Собрать водородный электрогенератор для дома можно, но рентабельной затею назвать сложно. Дело в том, что для получения достаточных объемов газа придется использовать мощную электрическую установку. Она будет потреблять много дорогой энергии. Однако это не останавливает энтузиастов.

Чтобы собрать электролизер для получения водорода своими руками в домашних условиях, понадобится специализированный инструмент. Например, не обойтись без осциллографа и частотомера.

Вооружившись чертежами, первым делом нужно собрать ячейку гидролизера. Ее ширина и длина должны быть чуть меньше габаритов корпуса. Высота — не более 2/3 основной емкости.

Ячейку обычно делают из толстого текстолита с помощью эпоксидного клея. При сборке нижняя часть корпуса остается открытой.

На верхней стороне емкости насверливаются отверстия. Через них наружу выводятся хвостовики электродов. Также понадобится 2 дополнительных отверстия. Первое совсем маленькое для датчика уровня жидкости. Второе диаметром в 15 мм для штуцера. Последний следует закрепить механически. Все отверстия для пластин после установки последних заливаются эпоксидной смолой. Модуль размещается внутри корпуса и основательно герметизируется все той же эпоксидной смолой.

Перед установкой ячеек корпус водогенератора следует подготовить:

  • Установить водяную магистраль в нижней части емкости.
  • Заранее изготовить крышку с необходимым креплением.
  • Запастить уплотнительным материалом.
  • Вмонтировать в стенку генератора клеммы питания.
  • Закрепить на крышке коллектор для hho .

После загрузки топливных ячеек, подключения питания, соединения штуцера с приемником и установки крышки на корпус, сборку генератора можно считать завершенной. Остается заполнить емкость жидкостью и подключить дополнительные модули.

Собрать генератор кислорода своими руками — половина дела. Нужно подключить к нему дополнительные устройства, без которых он работать не будет. Например, датчик уровня жидкости нужно соединить с помпой для подачи воды через контроллер. Последний отслеживает сигналы датчика и при необходимости запускает подачу жидкости внутрь топливных ячеек.

Не обойтись и без устройства, позволяющего регулировать частоту тока на клеммах ННО генератора. Кроме того, вся электрическая часть должна иметь защиту от перегрузки. Для этого обычно используется стабилизатор напряжения.

Что касается коллектора оксиводорода, то его простейший вариант представляет собой трубку, на которой закреплены: запорная арматура, обратный клапан и манометр.

По идее газ из коллектора можно сразу закачивать в печь системы отопления. На практике это невозможно, так как водород выделяет слишком много тепла. Поэтому перед использованием его смешивают с другим топливом.

Своими руками собрать такое устройство не так уж и сложно. Помогут в этом чертежи с пошаговыми инструкциями. Также нужно будет приготовить необходимые материалы: контейнер из пластика или корпус от старого аккумулятора, трубку длиной не менее метра, крепежные болты и гайки, герметик, лист нержавеющей стали, несколько штуцеров, фильтры и обратный клапан.

Процесс изготовления водородного генератора для автомобиля выглядит следующим образом:

  • Лист нержавеющей стали режется на 16 пластинок одного размера.
  • В одном из углов будущих электродов сверлится отверстие.
  • Противоположный угол спиливается.
  • Пластины поочередно крепятся на заготовленные болты и изолируются друг от друга.
  • Собранная батарея помещается в пластиковый контейнер.
  • В крышке сверлятся отверстия, в которые вставляются штуцеры.

Простейший гидролизатор для авто готов. Но перед установкой в транспортное средство нужно его проверить. Для этого устройство заполняется водой до уровня крепежных болтов на пластинах. К штуцеру подключается полиэтиленовый шланг. Его свободный конец опускается в заранее подготовленную емкость с жидкостью.

После подачи энергии на электроды поверхность воды во втором контейнере должна покрыться пузырьками газа. Если это произошло, то генератор готов к эксплуатации. Остается жидкость в нем заменить на щелочной электролит для повышения объемов производимого газа.

Следует понимать,что самодельный генератор водорода не является заменой традиционному топливу. Его устанавливают на автомобили в основном для экономии бензина. Она может достигать 50%. Кроме того, при использовании HHO снижаются вредные выхлопы, повышаются эксплуатационные сроки, уменьшается температура силового агрегата. И все это при ощутимом повышении мощности мотора.

Несмотря на все преимущества такого решения специалисты не рекомендуют устанавливать гидролизаторы на авто. Самодельные устройства ненадежны и опасны.

В домашних условиях изготовить качественную водородную установку очень сложно. Мастеру придется учитывать массу параметров. Например, нужно точно подобрать металл для электродов. Он должен обладать определенными свойствами.

Всеми любимая нержавейка — доступное, но недолговечное решение. Топливные ячейки на них довольно быстро выйдут из строя.

Также при сборке гидролизатора нужно соблюдать монтажные размеры. Чтобы их получить, нужно произвести сложные расчеты с учетом качества воды, необходимой мощности на выходе и т. д.

При изготовлении устройства значение имеет даже сечение проводов, по которым на электроды подается ток. Речь идет не о производительности генератора, а о безопасности его эксплуатации, но и этот важный нюанс нужно учитывать.

Главная проблема таких приборов — большие затраты электричества для получения оксиводорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания такого топлива.

Из-за низкого КПД цена водородной установки для дома делает производство этого газа и его последующее использование для отопления невыгодным. Чем впустую расходовать электричество, проще установить любой электрокотел. Он будет эффективнее.

Что касается автомобильного транспорта, то здесь картина не сильно отличается. Да, можно сделать гидролизер для экономии топлива, но при этом снижается безопасность и надежность.

Единственное, где водород можно эффективно применять как топливо, — газосварка. Аппараты на hydrogen весят меньше, они компактнее, чем кислородные баллоны, но намного эффективнее. К тому же стоимость получения смеси здесь не играет никакой роли.

Изготовление водородного генератора своими руками

В современном обществе бытует мнение, что наиболее доступным по цене топливом является природный газ. На самом деле, ему существует альтернатива — водород. Его можно получить при расщеплении воды. Причем этот вид топлива будет бесплатным, если не учитывать тот факт, что придется собрать водородный генератор, компоненты которого нужно покупать.

Водород является очень легким газообразным веществом. У него высокая химическая активность. Окисляясь, он дает большое количество тепловой энергии и при этом образует воду.

Водород обладает следующими свойствами:

  • При горении не выделяет вредных веществ.
  • Его запасы в воде неистощимы.
  • Этот газ добывают в промышленности. На некоторых производствах он является побочным продуктом.
  • Смесь водорода и кислорода взрывоопасна. При воспламенении она выделяет огромное количество энергии.

Стоит отметить, что hydrogen и oxygen соединяются очень легко, а вот разделить их непросто. Для этого придется использовать электричество для запуска непростой химической реакции.

Простейший газогенератор для добычи водорода представляет собой емкость с жидкостью, внутри которой располагаются две пластины с подключением к электрической сети. Поскольку вода хорошо проводит ток, электроды вступают в контакт с малым сопротивлением. При прохождении электричества через пластины возникает химическая реакция, сопровождающаяся появлением водорода.

Лучше всего собирать устройство для получения газа Брауна своими руками по схеме, которую называют классической. Здесь электролизер состоит из нескольких ячеек. В каждой из них находятся контактные пластины. Производительность установки определяется площадью поверхности электродов.

Ячейки следует поместить в хорошо изолированный корпус с заранее подключенными патрубками для водоснабжения и отведения водорода. Кроме того, на емкость должен иметься разъем для подключения электрической энергии.

Также нужно будет установить водяной затвор и обратный клапан. Они предотвратят поступление газа Брауна назад в резервуар. По такой съеме можно собрать гидролизер как для отопления дома, так и для автомобиля.

Собрать водородный электрогенератор для дома можно, но рентабельной затею назвать сложно. Дело в том, что для получения достаточных объемов газа придется использовать мощную электрическую установку. Она будет потреблять много дорогой энергии. Однако это не останавливает энтузиастов.

Чтобы собрать электролизер для получения водорода своими руками в домашних условиях, понадобится специализированный инструмент. Например, не обойтись без осциллографа и частотомера.

Вооружившись чертежами, первым делом нужно собрать ячейку гидролизера. Ее ширина и длина должны быть чуть меньше габаритов корпуса. Высота — не более 2/3 основной емкости.

Ячейку обычно делают из толстого текстолита с помощью эпоксидного клея. При сборке нижняя часть корпуса остается открытой.

На верхней стороне емкости насверливаются отверстия. Через них наружу выводятся хвостовики электродов. Также понадобится 2 дополнительных отверстия. Первое совсем маленькое для датчика уровня жидкости. Второе диаметром в 15 мм для штуцера. Последний следует закрепить механически. Все отверстия для пластин после установки последних заливаются эпоксидной смолой. Модуль размещается внутри корпуса и основательно герметизируется все той же эпоксидной смолой.

Перед установкой ячеек корпус водогенератора следует подготовить:

  • Установить водяную магистраль в нижней части емкости.
  • Заранее изготовить крышку с необходимым креплением.
  • Запастить уплотнительным материалом.
  • Вмонтировать в стенку генератора клеммы питания.
  • Закрепить на крышке коллектор для hho .

После загрузки топливных ячеек, подключения питания, соединения штуцера с приемником и установки крышки на корпус, сборку генератора можно считать завершенной. Остается заполнить емкость жидкостью и подключить дополнительные модули.

Собрать генератор кислорода своими руками — половина дела. Нужно подключить к нему дополнительные устройства, без которых он работать не будет. Например, датчик уровня жидкости нужно соединить с помпой для подачи воды через контроллер. Последний отслеживает сигналы датчика и при необходимости запускает подачу жидкости внутрь топливных ячеек.

Не обойтись и без устройства, позволяющего регулировать частоту тока на клеммах ННО генератора. Кроме того, вся электрическая часть должна иметь защиту от перегрузки. Для этого обычно используется стабилизатор напряжения.

Что касается коллектора оксиводорода, то его простейший вариант представляет собой трубку, на которой закреплены: запорная арматура, обратный клапан и манометр.

По идее газ из коллектора можно сразу закачивать в печь системы отопления. На практике это невозможно, так как водород выделяет слишком много тепла. Поэтому перед использованием его смешивают с другим топливом.

Своими руками собрать такое устройство не так уж и сложно. Помогут в этом чертежи с пошаговыми инструкциями. Также нужно будет приготовить необходимые материалы: контейнер из пластика или корпус от старого аккумулятора, трубку длиной не менее метра, крепежные болты и гайки, герметик, лист нержавеющей стали, несколько штуцеров, фильтры и обратный клапан.

Процесс изготовления водородного генератора для автомобиля выглядит следующим образом:

  • Лист нержавеющей стали режется на 16 пластинок одного размера.
  • В одном из углов будущих электродов сверлится отверстие.
  • Противоположный угол спиливается.
  • Пластины поочередно крепятся на заготовленные болты и изолируются друг от друга.
  • Собранная батарея помещается в пластиковый контейнер.
  • В крышке сверлятся отверстия, в которые вставляются штуцеры.

Простейший гидролизатор для авто готов. Но перед установкой в транспортное средство нужно его проверить. Для этого устройство заполняется водой до уровня крепежных болтов на пластинах. К штуцеру подключается полиэтиленовый шланг. Его свободный конец опускается в заранее подготовленную емкость с жидкостью.

После подачи энергии на электроды поверхность воды во втором контейнере должна покрыться пузырьками газа. Если это произошло, то генератор готов к эксплуатации. Остается жидкость в нем заменить на щелочной электролит для повышения объемов производимого газа.

Следует понимать,что самодельный генератор водорода не является заменой традиционному топливу. Его устанавливают на автомобили в основном для экономии бензина. Она может достигать 50%. Кроме того, при использовании HHO снижаются вредные выхлопы, повышаются эксплуатационные сроки, уменьшается температура силового агрегата. И все это при ощутимом повышении мощности мотора.

Несмотря на все преимущества такого решения специалисты не рекомендуют устанавливать гидролизаторы на авто. Самодельные устройства ненадежны и опасны.

В домашних условиях изготовить качественную водородную установку очень сложно. Мастеру придется учитывать массу параметров. Например, нужно точно подобрать металл для электродов. Он должен обладать определенными свойствами.

Всеми любимая нержавейка — доступное, но недолговечное решение. Топливные ячейки на них довольно быстро выйдут из строя.

Также при сборке гидролизатора нужно соблюдать монтажные размеры. Чтобы их получить, нужно произвести сложные расчеты с учетом качества воды, необходимой мощности на выходе и т. д.

При изготовлении устройства значение имеет даже сечение проводов, по которым на электроды подается ток. Речь идет не о производительности генератора, а о безопасности его эксплуатации, но и этот важный нюанс нужно учитывать.

Главная проблема таких приборов — большие затраты электричества для получения оксиводорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания такого топлива.

Из-за низкого КПД цена водородной установки для дома делает производство этого газа и его последующее использование для отопления невыгодным. Чем впустую расходовать электричество, проще установить любой электрокотел. Он будет эффективнее.

Что касается автомобильного транспорта, то здесь картина не сильно отличается. Да, можно сделать гидролизер для экономии топлива, но при этом снижается безопасность и надежность.

Единственное, где водород можно эффективно применять как топливо, — газосварка. Аппараты на hydrogen весят меньше, они компактнее, чем кислородные баллоны, но намного эффективнее. К тому же стоимость получения смеси здесь не играет никакой роли.

Водородный генератор своими руками: принцип работы устройства, схемы и описание процесса сборки

Водородный генератор (электролизер) это прибор, работающий за свет двух процессов: физического и химического.

В процессе работы под воздействием электротока вода разлагается на кислород и водород. Данный процесс носит название электролиз. Электролизер довольно популярен среди самых известных видов водородных генераторов.

Как устроен прибор

Электролизер состоит из нескольких пластин из металла, погруженных в герметическую емкость с дистиллированной водой.

Сам корпус имеет клеммы, чтобы подключать и

совершенствование электролиза воды / Блог компании ua-hosting.company / Хабр

Одной из самых известных химических формул, которые нам известны еще со школьной скамьи, является H2O — оксид водорода, т.е вода. Без этого простого на первый взгляд вещества жизнь на нашей планете была бы совершенно иной, если вообще была бы. Помимо своих животворящих функций у воды имеется масса других применений, среди которых стоит выделить получение водорода (H). Одним из методов достижения этого является электролиз воды, когда ее разделяют на составляющие, т.е. на кислород и водород. Это достаточно сложный, затратный, но эффективный метод. Тем не менее, нет в мире такого, что ученые не хотели бы улучшить. Команда исследователей из университета штата Вашингтон и Лос-Аламосской национальной лаборатории нашли способ усовершенствовать электролиз воды, значительно снизив себестоимость его проведения без снижения результата. Какие изменения пришлось внедрить в электролиз воды, почему были использованы те или иные вещества, и какие результаты показывает обновленный метод добычи водорода? Об этом нам поведает доклад ученых. Поехали.

Основа исследования


Водород во многом уникальный элемент: он самый легкий среди элементов периодической таблицы, а его одноатомный вариант является самым распространенным веществом во Вселенной. Кроме того водород крайне дружелюбный элемент, с легкостью формирующий ковалентные связи с большинством неметаллов. В природе мы встречаем водород чаще в составе какого-то вещества, в том числе и в воде, нежели, так сказать, в одиночку.

При обычных условиях водород представляет собой газ без запаха и вкуса с химической формулой Н2. У него есть и жидкий эквивалент — жидкий водород, который хоть и не так популярен в массовой культуре, как жидкий азот, но не менее экстремален в аспекте температур: точка замерзания −259.14 °C; точка кипения −252.87 °C.

Для перечислений всех конкретных применений водорода понадобится немало времени, так как он принимает активное уча

Электролизер своими руками: принцип работы, порядок создания

Использование водородного генератора для отопления

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты.

В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество.

В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок.

Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения.

Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие.

Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг.

При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел.

Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат.

Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками.

Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин

:

  1. Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
  2. Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
  3. Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
  4. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
  5. При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
  6. Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах.

В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу.

Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д.

Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает.

При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла.

Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С.

Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит.

Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин.

Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

  • достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
  • правильного выбора материала для изготовления электродов;
  • высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы.

Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей.

Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии.

Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле.

Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

Источник: https://ProfiTeplo.com/sistemy-otopleniya/45-kak-sdelat-vodorodnyj-generator.html

Изготовляем водородный генератор своими руками: 4 этапа

Детали для водородного генератора можно приобрести в специализированном магазине или в интернете Что собой представляет водородный генератор? Это определенный прибор, который работает с помощью нескольких процессов.

Во время своего действия он начинает перерабатывать воду и разлагает ее на водород и кислород. Водородный генератор многие изготавливают самостоятельно. Лучше всего для этого иметь опыт в работе с отопительными системами и изготовлении схожих приборов.

В этом случае вы сделаете всё правильно, и не будете волноваться за работу своего генератора.

Отопление водородом – это достаточно практичная вещь. Такое отопление можно встретить внутри автомобиля, в месте, где стоит двигатель. Водород можно получать в больших объёмах. Это делает такой вид отопления всё более и более популярным в условиях, когда надо сберечь деньги и получить отопление в дом максимально эффективно.

Водородный способ отопления был изобретён в компании, которая находится в Италии. Выглядел аппарат как горелка. Получение выглядело иначе, чем сейчас. Способ является экологичным способом получения энергии.

К тому же, практически бесшумным. Большое количество водорода сжигается при низкой температуре около 3000 градусов Цельсия.

Сварка с водородно-кислородной горючей смесью из электролиза воды

Аппарат для газовой резки и сварки различных материалов, включая тугоплавкие металлы, ни одному хозяйству, думается, не помешает. Тем более компактный и абсолютно безопасный в обращении. Но где такой достать? Да и не по карману многим его приобретение.

А вот у сторонников малой механизации — любителей создавать всё своими руками такой аппарат наверняка имеется. Возможно, даже самодельный, выполненный по эскизам и с учётом рекомендаций, которые были опубликованы на страницах «Моделиста-конструктора» (№7 за 1980 г. и № 10 за 1985 г.).

О том, как смастерить усовершенствованный вариант малогабаритного, но достаточно мощного аппарата для газовой резки и сварки, работающего по принципу получения водородно-кислородной горючей смеси с помощью электролиза водного раствора щёлочи, рассказывает очередная публикация журнала.

Первая «водогорелка», способная резать и сваривать даже тугоплавкие металлы, у меня с 1985 года. Изготовил её (а сейчас наладил мелкосерийный выпуск аналогов для продажи) по материалам журнала «Моделист-конструктор». Теперь выношу на суд читателей свою последнюю разработку, в основе которой хотя и усовершенствованный (большее число рабочих пластин, модифицированные боковые платы и надёжный штуцер для выхода горючей газовой смеси), но действующий по тому же принципу электролизер.

Тем, кто впервые сталкивается с подобным устройством, нелишне, думается, в самых общих чертах пояснить (а остальным напомнить), в чем суть такого рода конструкций. А она достаточно проста.

Рис.1. Аппарат для резки и сварки, работающий на продуктах электролиза слабого щелочного раствора:

а — блок-схема, б — готовая самодельная конструкция; ё — блок питания выпрямленным напряжением электросети, 2 — электролизер, 3 — затвор жидкостный, 4 — горелка газовая, 5 — амперметр, 6 — ручка включения аппарата, 7 — ручка смены режима работы (скачкообразное изменение отдаваемой в нагрузку мощности), 8 — ручка управления потенциометрами, 9 — скоба хранения электрошнура в свёрнутом состоянии, 10 — корпус переносной деревянный, 11 — штепсельная вилка.

Рис.2. Электролизер («восьмидесятиячеистый» вариант):

1 — плата боковая (фанера, s12, 2 шт.), 2 щека прозрачная (оргстекло, s4, 2 шт.), 3 — пластина-электрод (жесть, s0,5; 81 шт. ), 4 — кольцо разделительное герметизирующее (5-мм резина кислото- и щёлочеупорная, 82 шт.), 5 — втулка-изолятор (кембриковая трубка 6,2×1, L35, 12 шт.), 6 — шпилька М6 (4 шт.), 7 — гайка М6 со стопорной шайбой (8 шт.), 8 — трубка вывода горючей газовой смеси, 9 — раствор слабощелочной (2/3 внутреннего объёма электролизера), 10 — вывод контактный (медь рафинированная, 2 шт.), 11 — штуцер («нержавейка»), 12 — гайка накидная M10, 13 — шайба штуцера («нержавейка»), 14 — манжета (резина кислото- и щёлочеупорная), 15 — горловина заливная («нержавейка»), 16 — гайка накидная Ml8, 17 — шайба заливной горловины («нержавейка»), 18 — шайба герметизирующая (резина кислото- и щелочеупорная), 19 — крышка заливной горловины («нержавейка»), 20 — прокладка герметизирующая (резина кислото- и щёлочеупорная).

Между боковыми платами, соединёнными четырьмя шпильками, размещены металлические пластины-электроды, разделённые резиновыми кольцами. Внутренняя ячеистая полость такой батареи на 1/2…3/4 объёма заполнена слабым водным раствором щёлочи (КОН или NaOH).

Приложенное к пластинам напряжение от источника постоянного тока вызывает разложение (электролиз) раствора, сопровождающееся обильным выделением водорода и кислорода. Эта смесь газов, пройдя через специальный жидкостный затвор (рис. 1а), поступает далее на горелку и, сгорая, позволяет получить столь необходимую для многих технологических процессов (например, резки и сварки металлов) высокую температуру — около 1800° С.

Производительность электролизера зависит от концентрации щёлочи в растворе и прочих факторов. А самое главное — от размеров и количества пластин-электродов, расстояния между ними, что, в свою очередь, определяется параметрами блока электропитания — мощностью и напряжением (из расчёта 2…3 В на гальванический промежуток между двумя расположенными рядом друг с другом пластинами).

Предлагаемые мною конструкции источника постоянного тока доступны для изготовления в условиях «домашней мастерской» и начинающему самодельщику. Они способны обеспечить надёжную работу даже «восьмидесятиячеистого» (пластин-электродов у такого — 81 шт. ) электролизера, а тем более — «тридцатиячеистого».

Вариант, принципиальная электрическая схема которого изображена на рис. 4, позволяет к тому же легко осуществлять регулировку мощности для оптимального согласования с нагрузкой: на первой ступени — 0…1,7 кВт, на второй (при включении SA1) — 1,7…3,4 кВт.

И пластины для электролизера предлагаются соответствующие — 150×150 мм. Изготавливаются они из кровельного железа толщиной 0,5 мм. Помимо газоотводного 12-мм отверстия в каждой пластине сверлится еще по четыре установочных (диаметром 2,5 мм), в которые при сборке продеваются вязальные или велосипедные спицы.

Последние нужны для лучшего центрирования пластин и прокладок, а потому на окончательном этапе сборки из конструкции убираются.

Вообще-то пришлось немало поломать голову, прежде чем «водогорелка» стала удобной и надёжной, как лампа Эдисона: включил — заработала, выключил — работать перестала. Особенно хлопотным делом оказалась модернизация не самого электролизера, а подсоединяемого к нему на выходе жидкостного затвора. Но стоило отказаться от ставшего было шаблонным применения воды в качестве заслона от распространения пламени внутрь газообразующей батареи (по соединительной трубке) и обратиться к использованию… керосина, как все тут же пошло на лад.

Почему выбран именно керосин? Во-первых, потому, что в отличие от воды эта жидкость в присутствии щелочи не вспенивается. Во-вторых, как показала практика, при случайном попадании капель керосина в пламя горелки последнее не гаснет — наблюдается лишь небольшая вспышка.

Наконец, в- третьих: будучи удобным «разделителем», керосин, находясь в затворе, оказывается безопасным в пожарном отношении.

Рис.3. Керосиновый затвор и принцип его действия (а — при работающем электролизере, б — в момент отключения аппарата):  1 — баллон (2 шт.), 2 — пробка (2 шт.), 3 — штуцер вводный, 4 — штуцер выводной, 5 — керосин, 6 — переходник (стальная труба).

По окончании работы, во время перерыва и т.п. горелка, естественно, гасится. В электролизере образуется вакуум, и керосин перетекает из правого бачка в левый (рис. 3).

Потом — барбатация воздуха, после чего горелку можно хранить сколько угодно: в любой момент она готова к использованию. При её включении газ давит на керосин, который вновь перетекает в правый бачок. Затем начинается барбатация газа…

Соединительные трубки в аппарате — полихлорвиниловые. Лишь к самой горелке ведёт тонкий резиновый шланг. Так что после отключения питания достаточно эту «резину» перегнуть руками — и пламя, выдав напоследок легкий хлопок, потухнет.

Рис.4. Принципиальная электрическая схема блока электропитания.

И еще одна тонкость. Хотя блок питания (см. рис. 4) и способен обеспечить электроэнергией 3,4-киловаттную нагрузку, пользоваться столь большой мощностью в любительской практике случается очень редко.

И чтобы «не гонять электронику» чуть ли не вхолостую (в однополупериодном режиме выпрямления, когда на выходе 0. ..1,7 кВт), нелишне иметь в распоряжении и другой источник питания электролизера — поменьше и попроще (рис. 5). По сути, это — двухполупериодный, известный многим самодельщикам регулируемый выпрямитель.

Причём со связанными друг с другом (механически) «движками» 470-омных потенциометров. Конструктивно такую связь можно осуществить либо при помощи простейшей зубчатой передачи с двумя текстолитовыми шестернями, либо воспользоваться более сложным устройством типа верньера (в бытовом радиоприёмнике).

Рис.5. Вариант блока питания с использованием в схеме тиристоров и самодельного трансформатора.

Трансформатор в блоке питания самодельный. В качестве магнитопровода применён набор Ш16×32 из трансформаторной стали. Обмотки содержат: первичная — 2000 витков ПЭЛ-0,1; вторичная — 2×220 витков ПЭЛ-0,3.

Практика показывает: рассмотренный самодельный аппарат для газовой резки и сварки даже при самой напряжённой эксплуатации способен исправно служить весьма продолжительное время. Правда, раз в 10 лет требуется проводить основательное техобслуживание, в основном из-за электролизера.

Пластины последнего, работая в агрессивной среде, покрываются окисью железа, которая начинает выступать в роли изолятора. Приходится пластины промывать с последующей зачисткой на наждачном круге. Более того, заменять четыре из них (у отрицательного полюса), разъеденных кислотными остатками, собирающимися вблизи «минуса».

Поэтому рекомендуется в электролизер заливать только дистиллированную воду, а щелочной раствор использовать наименее загрязнённый солями (недопустимо присутствие следов химических соединений серной и соляной кислот).

Применение так называемых сливных отверстий (кроме заливного и газоотводного) также вряд ли можно считать оправданным, что и было учтено при разработке аппарата. Столь же необязательным является и ввод в схему аппарата бидонов для сбора накапливающейся сверхагрессивной щёлочи.

К тому же эксплуатация «безбидонной» конструкции показывает, что этой «вредоносной жидкости» способно собраться за 10-летний период на дне керосинового затвора не более полстакана. Скопившуюся щёлочь удаляют (например, при техобслуживании), а в затвор заливают очередную порцию чистого керосина.

В.РАДЬКОВ, Татарстан. Моделист-конструктор 1997 №3.

Введение в электролизеры

Электролизеры используют электричество для разложения воды на водород и кислород. Электролиз воды происходит посредством электрохимической реакции, для которой не требуются внешние компоненты или движущиеся части. Он очень надежен и может производить сверхчистый водород (> 99,999%), не загрязняя окружающую среду, если источником электроэнергии является возобновляемая энергия.

Водород, полученный из электролизера, идеально подходит для использования с водородными топливными элементами .Реакции, происходящие в электролизере, очень похожи на реакции в топливных элементах, за исключением того, что реакции, происходящие на аноде и катоде, меняются местами. В топливном элементе анод — это место, где расходуется газообразный водород, а в электролизере газообразный водород образуется на катоде. Недостатком электролизеров является потребность в электроэнергии для завершения реакции. В идеале электрическая энергия, необходимая для реакции электролиза, должна поступать из возобновляемых источников энергии, таких как ветряных , солнечных или гидроэлектрических источников.Электролизеры полезны и идеальны при включении в определенные стационарные, переносные и транспортные системы питания. Некоторыми примерами применений, в которых электролизеры были бы особенно полезны, являются длительное использование в полевых условиях, транспортных средств с топливными элементами и портативная электроника. Достаточное количество водорода может быть произведено до его использования и, следовательно, может быть полезным дополнением к системе, использующей солнечную и ветровую энергию.

Некоторые из преимуществ использования электролизеров:

1. Производимый водород очень чистый.
2. Его можно производить непосредственно на месте и в то время, когда оно будет использоваться, и не обязательно хранить.
3. Это намного более дешевый метод, чем подача газа в баллонах высокого давления.

Во всем мире более чем достаточно солнечных и ветряных природных ресурсов для производства всего водорода, необходимого для стационарных, транспортных и портативных применений. Электролиз может удовлетворить требования к стоимости, установленные правительствами многих стран мира.

Типы конструкций электролизеров

Есть много способов построить и настроить электролизер, и различные электролиты можно использовать так же, как в топливных элементах. Однако одно отличие от топливных элементов заключается в том, что нельзя использовать высокотемпературные системы, потому что вода должна подаваться в виде пара. Электролизеры можно разделить на две основные конструкции: униполярные и биполярные. В униполярной конструкции обычно используется жидкий электролит (щелочные жидкости), а в биполярной конструкции используется твердый полимерный электролит ( протонообменных мембран ). Гидроксид калия был широко используемым электролитом в прошлом, но в последнее время более типичными являются мембраны PEM. Конструкция электролизера очень похожа на аккумулятор или топливный элемент; он состоит из анода, катода и электролита.

Щелочной электролизер

В щелочных электролизерах в качестве электролита обычно используется водный раствор гидроксида калия (КОН). Другие часто используемые электролиты включают серную кислоту (h3SO4), гидроксид калия (KOH), хлорид натрия (NaCl) и электролиз PEM

для производства водорода из возобновляемых источников энергии

rthedtr…

Solar Energy 78 (2005) 661–669 www.elsevier.com/locate/solener

Электролиз PEM для производства водорода из возобновляемых источников энергии Франо Барбир

*

Коннектикутский глобальный центр топливных элементов, Университет Коннектикута, 44 Weaver Road, Unit 5233 Storrs, CT 06269-5233, США, получено 2 июня 2003 г .; получено в доработке 30 августа 2004 г . ; принято 1 сентября 2004 г. Доступно онлайн 19 октября 2004 г. Сообщение: заместитель редактора С.А. Шериф

Резюме Электролиз на основе ПЭМ — жизнеспособная альтернатива для получения водорода из возобновляемых источников энергии.Обсуждаются несколько возможных применений, в том числе независимое от сети и с помощью сети производство водорода, использование электролизера для сглаживания пиков и интегрированные системы, как подключенные к сети, так и независимые от сети, где электролитически генерируемый водород хранится, а затем через топливный элемент преобразуется обратно в электричество при необходимости. Рассмотрены конкретные вопросы, касающиеся использования электролизера PEM в системах возобновляемой энергии, такие как определение размеров электролизера, прерывистый режим работы, выходное давление, выработка кислорода, потребление воды и эффективность.2004 Elsevier Ltd. Все права защищены. Ключевые слова: электролиз ПЭМ; Водород; Возобновляемая энергия

1. Введение Водород может сыграть важную роль в качестве энергоносителя будущего (Везироглу и Барбир, 1991, 1998). Водород можно использовать в качестве топлива почти во всех областях, где сегодня используется ископаемое топливо, но без вредных выбросов (Барбир и Везироглу, 1992), с единственным исключением выбросов NOx при сжигании водорода (которые, однако, можно эффективно контролировать. ).Кроме того, водород может быть преобразован в полезные формы энергии более эффективно, чем ископаемое топливо. И вопреки общественному мнению, водород — это

*

Тел .: +1 860 486 6703; факс: +1 860 486 8378. Адрес электронной почты: [электронная почта защищена]

так же безопасно, как и другие обычные виды топлива (Свейн и Свейн, 1992; Томас, 1996; Барбир, 1999a). Однако водород не является источником энергии. Он не встречается в природе в элементарной или молекулярной форме. Следовательно, водород должен производиться. Самый распространенный источник водорода — это вода, но для расщепления воды требуется энергия, а из-за законов термодинамики энергия, необходимая для расщепления воды, превышает энергию, которая может быть выделена из произведенного водорода.Из-за этого водород подобен электричеству — энергоноситель, удобная форма энергии. С точки зрения устойчивости особенно интересна синергия между водородом, электричеством и возобновляемыми источниками энергии. Хотя несколько методов были разработаны и разрабатываются для производства водорода из возобновляемых источников энергии, единственным практичным в настоящее время является электролиз воды. Электролиз воды — это отработанная технология,

0038-092X / $ — см. Предварительную статью 2004 г. Elsevier Ltd.Все права защищены. doi: 10.1016 / j.solener.2004.09.003

662

F. Barbir / Solar Energy 78 (2005) 661–669

, и он используется для производства водорода мощностью от нескольких см3 / мин до тысяч м3 / час Он относительно эффективен (> 70%), но, поскольку он требует высококачественной энергии (электричества), водород, полученный путем электролиза воды, стоит дорого (> 20 долларов за ГДж). Существует возможность генерировать относительно недорогой водород на гидроэлектростанциях и атомных станциях в часы пик.Джусти (1987) предложил большие фотоэлектрические электростанции в Северной Африке для производства водорода, который можно было бы транспортировать или транспортировать в Европу. Огден и Уильямс (1989) оценили вариант использования солнечного водорода (PV) и пришли к выводу, что водород можно было бы экономично производить на крупных фотоэлектрических электростанциях, если бы стоимость фотоэлектрических панелей могла быть доведена до 0,2–0,4 долл. США / Вт. Coluccia et al. (1994) проанализировали вариант производства водорода на гидроэлектростанциях в Заире и его транспортировки по трубопроводу в Южную Европу. Пилотный проект Hydro-Quebec Hydro-Hydrogen Pilot Project серьезно рассматривает возможность производства водорода на гидроэлектростанциях в Канаде и его отправки в Северную Европу танкерами (Gretz et al., 1990; Дроле и др., 1996).

2. Электролиз PEM Большинство используемых сегодня электролизеров с производительностью до нескольких тысяч м3 / ч основаны на щелочном (КОН) электролите. Другой вариант — использовать протонообменную мембрану в качестве электролита. Этот полимер перфторсульфоновой кислоты (также известный как NafonTM) используется в хлорщелочном электролизе, а также в топливных элементах. Электролиз PEM — это процесс, прямо противоположный процессу топливного элемента PEM (рис. 1). Вода расщепляется на кислород, протоны и электроны на одном электроде (аноде) за счет приложения постоянного напряжения выше термонейтрального напряжения

(1.482 В). Протоны проходят через мембрану из полимерного электролита и на катоде соединяются с электронами с образованием водорода. Прохождение протонов через мембрану сопровождается переносом воды (электроосмотическим сопротивлением). Элемент электролизера PEM подобен топливному элементу PEM. Он имеет полимерную мембрану и пористые электроды, поля потока, токосъемники и разделительные пластины, концевые пластины, шинные пластины, коллекторы. Принцип действия прямо противоположен работе топливных элементов. Однако эти материалы обычно отличаются от материалов топливных элементов PEM.Углеродные материалы, такие как носитель катализатора, пористые электродные структуры (бумага из углеродного волокна или углеродная ткань) и биполярные пластины, обычно используемые в топливных элементах, не могут использоваться на стороне кислорода электролизера PEM из-за коррозии. Поэтому в электролизерах PEM в основном используются металлические компоненты (пористые структуры, поля течения и разделительные пластины). Катализатор обычно представляет собой платину или платиновые сплавы. Подобно топливным элементам, отдельные элементы электролизера могут быть сложены в стопку, чтобы получить желаемый выход при разумном напряжении батареи.Помимо блока ячеек, электролизер должен иметь источник питания / регулятор напряжения, систему водоснабжения, водяной циркуляционный насос, водогазовые сепараторы для водорода и (необязательно) кислорода, теплообменник, средства управления и контрольно-измерительные приборы, включая средства безопасности. На сегодняшний день существует всего несколько производителей электролизеров из ПЭМ. На рис. 2 показан промышленный электролизер PEM HOGEN 40 от Proton Energy Systems. Электролизер предназначен для промышленного производства водорода. Его версия, так называемая HOGENRE, была разработана для использования вместе с возобновляемыми источниками энергии.В таблице 1 показаны характеристики HOGENRE.

Рис. 1. Схематическое изображение процессов электролиза ПЭМ и топливных элементов.

F. Barbir / Solar Energy 78 (2005) 661–669

663

Рис. 2. Электролизер HOGEN PEM от Proton Energy Systems (стопка слева и полная собранная система справа).

Таблица 1 Технические характеристики электролизера HOGENRE PEM от Proton Energy Systems Выход водорода Максимальное давление подачи Чистота водорода Потребление воды Требуемое качество воды (мин.) Потребляемая мощность Требуется электропитание Условия эксплуатации Размеры Вес Установка Средства управления и автоматизация

0.5 или 1,0 Н м3 / ч 200 бар> 99,9% (опционально> 99,999%) 0,5 или 1,0 л / ч деионизированный (ASTM тип II) 6,6 кВт ч / Н м3 переменного тока: 190–240 В переменного тока, 1 фаза, 50/60 Гц , 7,2 или 12 кВ А постоянного тока: 60–200 В постоянного тока, 150 А (макс.) В помещении (опционально снаружи) 97 · 105 · 106 см 220 кг «Plug & play» Полностью автоматический и необслуживаемый

3. Области применения Водород может быть произведенная из фотоэлектрических модулей, вырабатываемая электричеством в различных приложениях и используемая в качестве топлива напрямую, или передаваемая по трубопроводам пользователям, или используемая для повышения производительности фотоэлектрических модулей путем согласования их выходной мощности с потребностями пользователей.Каждое из этих приложений кратко обсуждается ниже. 3.1. Независимая от сети генерация солнечного водорода Вместо подключения к сети, фотоэлектрическая батарея может быть подключена к электролизеру для производства водорода, который затем может использоваться в различных приложениях (рис. 3).

Эта система позволяет избежать проблем, связанных с подключением к сети и платой за дисбаланс генерации. Электролизер будет подвергаться воздействию переменного источника питания, а регулятор мощности постоянного / постоянного тока должен быть частью блока управления и согласования мощности на рис.3, чтобы соответствовать требованиям электролизера по напряжению и току на любой мощности с минимальными потерями преобразования. Другой вариант — выбрать фотоэлектрические панели таким образом, чтобы их i-V-выход соответствовал i-V поляризационной кривой электролизера (Spinadel et al., 2002). Если фотоэлектрическая установка находится в удаленном районе (а большинство хорошо инсоляционных участков действительно находятся в удаленных районах), сеть может быть вообще недоступна. В этом случае доставка водорода по трубопроводу на большое расстояние может быть

Рис.3. Принципиальная схема независимой от сети генерации PV-водорода.

664

F. Barbir / Solar Energy 78 (2005) 661–669

вариант. Некоторые исследования предполагают, что передача водорода по трубопроводу в некоторых случаях может быть более экономичной, чем передача электроэнергии на большие расстояния (Justi, 1987; Coluccia et al., 1994; Oney et al., 1994; Keith and Leighty, 2002). . Недавно появилось предложение, сопровождаемое технико-экономическим исследованием, отправлять мегаватты энергии ветра по водородным трубопроводам от ветряных электростанций в Дакоте к пользователям в Чикаго на расстояние около 1600 км (Keith and Leighty, 2002).

Оператор сети. В этом случае избыточная мощность от фотоэлектрических модулей (выше, которая может быть поглощена сетью в этот конкретный момент) используется для генерации водорода (рис. 5). Однако проблемы с прерывистой работой электролизера и его низким коэффициентом мощности остаются. Разновидностью этой схемы является работа электролизера на постоянной мощности и «сброс» избыточной мощности от фотоэлектрической электростанции в сеть (конечно, при наличии достаточной поглощающей способности в сети). 3.4. Интегрированная фотоэлектрическая водородная энергетическая система

3.2. Генерация фотоэлектрического водорода с помощью сети. Если сеть доступна, одним из способов устранения проблем с прерывистой работой электролизера является объединение фотоэлектрических модулей с вводом из сети (рис. 4). Блок кондиционирования / управления питанием способствует этому t

EGEE 420: Карточки викторины по топливным элементам

Срок
Когда энергия Гиббса реакции (ΔrG) отрицательна, реакция является / не является спонтанной
Определение
спонтанно (сдвиг вправо)
Срок
Объем 0.3
Определение
Термин
Молекулярный водород является окислительным / восстановительным / нейтральным
Определение
Срок
Определение
Срок
Определение
Срок действия
Универсальная газовая постоянная ___
Определение
8.314 Дж / моль * K
0,08205 л * атм / моль * K
Срок
Химическая формула метанола ___
Определение
Условие
Если атмосферное давление составляет 1 бар, парциальное давление кислорода в воздухе составляет около ___ бар
Определение
Срок действия
Редокс-число кислорода в большинстве химических соединений составляет ___
Определение
Срок
Когда энтальпия реакции (ΔrH) отрицательная, реакция эндотермическая / экзотермическая
Определение
Условие
Если водород используется в топливном элементе, выход (ы) ___
Определение
вода, электричество и тепло
Срок
Насколько развита технология электролитического производства водорода?
Определение
Срок
Развитие водородной технологии потребует ___ государственной поддержки
Определение
Срок
Идея водородной технологии была примитивно описана
Определение
Срок действия
Penn State ___ водородная заправочная станция
Определение
Срок действия
Электрический КПД топливного элемента может достигать ___%
Определение
Срок действия
Молекулярный водород ___ встречается в природе
Определение
Срок действия
Портативные зарядные устройства топливных элементов ___ на рынке
Определение
Срок
Общий (электрический + тепловой) КПД топливного элемента может достигать ___%
Определение
Термин
Метан — электронное соединение
Определение
Условие
Водород является ___ элементом
Определение
Срок
Одно из главных преимуществ технологии топливных элементов — высокий ___
Определение
Срок действия
Топливный элемент может напрямую преобразовывать ___ топлива в электричество
Определение
Срок действия
Сотовые телефоны на топливных элементах ___ на рынке
Определение
Срок действия
Водород имеет ___ изотопов
Определение
Условие
Диапазон воспламеняемости h3 в воздухе (при 1 бар) от ___ до ___%
Определение
Срок
Определение

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.