Своими руками кислородно водородная установка: Генератор водорода для отопления своими руками

Содержание

Генератор водорода для отопления своими руками

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и геотермальное тепло — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ.

Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H2 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H2, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H2 надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны.

Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

  • Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
  • При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
  • В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
  • При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

  • Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
  • Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
  • Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
  • Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
  • Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
  • Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза.

В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

 

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

  1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

    Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

    При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

  2. Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
    — диаметр внешней трубки — 25.317 мм;
    — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.

    От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

  3. ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.

    Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.

  4. Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
  5. Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.

    Конструкция бабблера

  6. Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
  7. Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
  8. Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
  9. Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

  • ножовку по металлу;
  • дрель с набором свёрл;
  • набор гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвёртки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Обратите внимание на статью, в которой приведены другие источники энергии, которую можно использовать для обустройства отопления дома: https://aqua-rmnt. com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Схема топливной ячейки «сухого» типа

  1. Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм.
  2. В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой.

    Изготовление боковых стенок

  3. Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению.
  4. Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон.
  5. В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков.

    Вот такой комплект деталей необходимо подготовить перед сборкой топливной ячейки

  6. Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.
  7. После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов.

    Укладку электродов начинают с уплотняющего кольца

    Обратите внимание: плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы с разноимёнными зарядами будут касаться, вызывая короткое замыкание!

  8. Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора.

    При сборке пластин важно правильно ориентировать выходные отверстия

  9. После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.

    При финальной затяжке обязательно контролируют параллельность боковых стенок. Это позволит избежать перекосов

  10. При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру.
  11. Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания.

    Собрав несколько топливных ячеек и включив их параллельно, можно получить достаточное количество газа Брауна

  12. На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Видео: Сборка устройства

Видео: Работа конструкции «сухого» типа

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

В процессе работы установки важно не перегревать генератор. При повышении температуры до 65 градусов Цельсия и более электроды аппарата будут загрязняться побочными продуктами реакции, из-за чего производительность электролизёра уменьшится. Если же это всё-таки произошло, то водородную ячейку придётся разобрать и удалить налёт при помощи наждачной бумаги.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Правила безопасности необходимо соблюдать не только при монтаже водородного генератора. При сборке и эксплуатации биореактора тоже нужно быть крайне осторожным, поскольку биогаз взрывоопасен. Подробнее об этом типе установке читайте в следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Водородный генератор своими руками для отопления дома, схема

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33. 2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Водородная сварка своими руками | Строительный портал

Водородное пламя можно использовать в качестве альтернативы ацетиленовому при проведении резки, пайки и сварки. В отличие от официальных методов, водородная сварка является практически безвредной. Это обусловлено паром, который является продуктом горения в этом процессе. Если вы владеете навыками газовой сварки, то довольно быстро сможете научиться и водородной. Если нет - потребуется чуть больше времени, но результат будет того стоить. В этой статье мы вам расскажем о том, как можно выполнить водородную сварку своими руками.

Содержание:

  1. Особенности водородной сварки
  2. Варианты использования водородных приборов
  3. Водородная сварка в домашних условиях
  4. Требования безопасности при водородной сварке

Особенности водородной сварки

Газовая сварка используется уже на протяжении ста лет. В качестве основного горючего газа используется ацетилен. Результаты проведенных исследований показали, что использование водорода вместо ацетилена является более продуктивным. При сварке материалов получается такое же производство и качество сварного шва. Единственная трудность состоит в том, что ацетиленовое пламя восстанавливает железо, а водородное - окисляет его.

Водородная сварка является одним из видов газопламенной обработки, которая происходит с использованием кислорода и смеси горючего газа. При задействовании водорода в качестве горючего газа сварочная ванна покрывается большим слоем шлака, а шов получается тонким и пористым. Но эту проблему удалось решить. Органические вещества имеют свойство связывать кислород, поэтому было принято решение об их применении. Стали использоваться углеводороды, которые имеют 30-80° температуры кипения. Это гексан, толуол, бензин, гептан, бензол. Для сварки необходимо минимальное количество.

Когда технологические вопросы были удачно решены, возникло еще одно затруднение. Отсутствовал эффективный источник кислорода. Водородные баллоны являются источником повышенной опасности, поэтому их использование нерентабельно. Большая концентрация сжиженного водорода может вызвать головокружение, удушье и сильное обморожение. Но основной опасностью водородного пламени является его невидимость при дневном свете.

Днем водородное пламя можно определить путем использования специальных датчиков. Эту проблему удалось решить посредством расположения воды на водород и кислород под воздействием электричества. Электролизеры - это приборы, которые при помощи электрической энергии могут получать водород и кислород одновременно.

Стоит отметить, что водород, подходящий для сварки различных изделий из железа и малоуглеродистых сталей, является абсолютно непригодным для сварки нержавеющих сталей. Это происходит из-за его растворения в расплавленном никеле. При отвердевании металла он выделяется обратно, образовывая трещины и поры. Кислородно-водородная сварка также непригодна для меди. Но ее преимущество заключается в том, что атмосфера водорода защищает свариваемую поверхность от окисления.

Ацетиленовые генераторы и баллоны необходимы для использования в полевых условиях, когда рядом нет источников электроэнергии. Но в других случаях массивное газосварочное оборудование могут заменить легкие и удобные водородные аппараты.

Варианты использования водородных приборов

Сварочный водородный аппарат работает от трехфазной и бытовой электросети, имеют разную мощность. Прибором можно пользоваться в ручном и автоматическом режиме. В стандартную ацетиленовую горелку по шлангу подается состав водорода и кислорода, при этом температуру чистого пламени можно отрегулировать от 600 до 2600 градусов.

Сварочные водородные аппараты очень легки в эксплуатации. Их не нужно часто перезаряжать, да и трудоемкость является небольшой. Как правило, они входят в рабочий режим всего за пару минут, что зависит от требуемого расходования газа и температуры помещения. При оборудовании небольших размеров аппарат может быть очень мощным.

Водородная сварка является очень экологической, в отличие от ацетилена, работа с которым загрязняет среду токсичными веществами. В водородных приборах единственным продуктом горения является полностью безвредный пар. Кроме этого, при работе и хранении эти приборы полностью безопасны. Но не стоит пренебрегать защитной одеждой - рукавицами, плотной робой и очками для газовой сварки.

Такие аппараты решают практически все задачи, которые ставятся перед пламенной обработкой материалов. При помощи этих приборов можно осуществлять сварку, пайку, порошковое напыление, ручную и машинную кислородную резку, наплавку, термоупрочнение, порошковую наплавку. Существуют различные режимы работы, которые предоставляют возможность выполнять большой спектр работ - от сварки минимальной толщины до резки толстых стальных листов. Даже небольшие переносные аппараты с незначительной мощностью могут варить и резать листы черного и цветного металла до двух миллиметров толщины.

Аппараты водородной сварки пользуются большой популярностью среди ювелиров, стоматологов и специалистов по ремонту холодильников. Модели с большей мощностью позволяют сваривать материал до трех миллиметров толщины. Они очень популярны на станциях обслуживания техники, поскольку в этих местах запрещено использовать опасные баллоны с кислородом и пропаном.

Сварочные водородные аппараты могут использоваться во время кузовных работ, при ремонте батарей, блоков двигателей и ступиц. Когда предельный уровень давления и электролита достигается, встроенная контрольная система сама подает сигнал. В этом случае аппарат автоматически отключается от источника питания. Благодаря соблюдению таких мер безопасности, обеспечивается хорошая пожарная и взрывобезопасность.

Для сотрудников аварийных компаний, были разработаны специальные варианты, которые сваривают трубы с толщиной стенки до пяти миллиметров. Такие приборы можно использовать для заварки зон с браками чугунного и цветного литья, машинной и ручной резки металлов до тридцати миллиметров толщиной стенки. Эти способы сварки осуществляют с питанием подогревающего пламя резака от прибора и подачей кислорода из баллона.

Благодаря такой технологии получается очень чистый рез, в сравнении с ацетиленом и пропаном. Также отсутствуют выбросы оксида азота и граты, металл не насыщается углеродом и закаливается. Такие сварочные аппараты часто используются в колодцах, тоннелях и метрополитенах, поскольку там также запрещено использование пропана и ацетилена. Есть виды, которые предоставляют возможность проводить водородную сварку при минусовых температурах.

Водородная сварка в домашних условиях

Водородный сварочный прибор пригодится каждому домашнему умельцу. Водородные аппараты стоят довольно дорого. К тому же купленные приборы очень тяжело использовать для работы с небольшими деталями. Вы можете изготовить подобный сварочный аппарат у себя дома. Все узлы можно собрать из обычных материалов. Давайте рассмотрим, как это правильно делается.

Водородная смесь получается благодаря электролизу водного раствора щелочи - едкого натра. Источник тока можно сделать из выпрямителя для зарядки аккумуляторных батарей от автомобиля. Для домашнего использования будет достаточно небольшой производительности, поэтому конструкцию можно упростить.

Электролиз происходит в сосуде, поэтому для водопроводной сварки в домашних условиях можно использовать стеклянную банку с полиэтиленовой крышкой в 0,5 литров. В крышке необходимо проделать точки для выводов контактных пластин электродов и для втулки трубки отвода получаемых газов. После этого следует герметизировать все выводы и саму крышку, подойдет обычный клей «Момент». Стоит отметить, что изогнутые змейкой электроды, являются пластинами шириной в 4 сантиметра из нержавеющей стали.

Через штуцер отвода газов необходимо заполнить банку электролитом (8-10% смесь гидроокиси натрия в очищенной воде) при помощи шприца в 50 мл. Функцию гидродозатора выполняет второй сосуд, в котором получается барботирование полученных газов и насыщение их парами горючих веществ при прохождении через 60-70% их раствора в воде.

Эта смесь должна поступать в третью емкость с водой, которая является затвором для выхода газов. Безопасность работы повышает задействование двух засовов, которые последовательно расположены и исключают проскок пламени от аппарата в электролизер. Для большей безопасности, вы можете сделать второй затвор из пластмассы.

Газ с кислородом, водородом и парами горючих веществ выходит через медицинскую иголку. Пламя может достигать температуры 2500 градусов, но ее можно регулировать путем изменения подаваемого напряжения. Следите, чтобы процесс горение был стойким. Если вы поменяете напряжение на электродах, измениться и сила тока, которая влияет на дозу выделяемого газа.

Вы можете легко проверить это при помощи расчетов с использованием известной формулы Фарадея. Для втулок можно задействовать трубки от гелиевых ручек, капельниц и т.д., как показано на видео о водородной сварке. Помните, что диаметр иглы сварочного аппарата должен быть от 0,6 до 0, 8 миллиметра, а для третьего сосуда необходимо использовать пластмассовую баночку. Получившуюся конструкцию необходимо уложить в корпус, подходящий по размеру.

При электролизе расходуется вода, а количество щелочи остается таким же. Щелочь распадается на ионы и повышает электропроводность раствора. Вы можете пополнять топливную смесь при помощи обычного медицинского шприца с иглой. Для держателя иглы можно использовать деревянную ручку для инструментов, в которой также просверливается точка по диаметру трубки. Обязательно поместите ватные тампоны внутри трубки шприца, на ее основании и конце. Такая мера предосторожности предотвратит проскок пламени по трубке в сосуд со спиртовым составом.

Выпрямитель вы можете собрать самостоятельно на диодах, путем их соединения по полупериодной схеме. Вы можете задействовать любой подходящий трансформатор с мощностью не менее 180 Вт. Отлично подойдет трансформатор от старых советских телевизоров. Необходимо удалить вторичные обмотки и намотать новые при помощи толстого медного обмоточного провода в 4 миллиметра. Желательно сделать отводы для регулирования выходного напряжения, которые обеспечивают работу электролизера под нагрузкой. Хорошее напряжение на электродах следует регулировать в пределах 3В, ведь в приборе находится всего один гальванический промежуток.

Температура пламени зависит от смеси топливного состава. Вы можете использовать ацетон или этиловый спирт. В случае с ацетоном нельзя ставить втулки из трубок от гелиевых ручек, поскольку они растворятся в нем. Если количество спирта в смеси выходящих газов уменьшено и преобладает кислород, пламя может погаснуть. При сборке аппарата для самодельной водородной сварки помните обо всех вышеперечисленных правилах, особенно о ватных тампонах и третьем сосуде из пластмассы. Помните, что качественно собранное и герметичное устройство, будет работать очень долго при правильной эксплуатации.

Требования безопасности при водородной сварке

Водородная сварка может быть очень опасной. Могут возникать несчастные случаи из-за взрыва смесей, воспламенения кислородных редукторов, обратных ударов пламени. Вы должны тщательно ознакомиться с техникой безопасности, прежде чем заниматься водородной сваркой. Здесь мы приведем основные правила.

  1. Газовую сварку запрещается проводить слишком близко от воспламеняющихся и огнеопасных веществ. Если вы проводите сварку в помещениях, котлах или закрытых тесных помещениях, делайте постоянные перерывы и выходите на свежий воздух. В закрытых и полузакрытых помещениях вредные газы необходимо удалять при помощи местных отсосов. Если вы производите сварку в резервуарах, за процессом должен наблюдать второй человек, находящийся снаружи.
  2. Во время сварки и резки следует обязательно использовать специальные защитные очки. В противном случае яркие лучи могут негативно повлиять на сетчатку и кровеносную оболочку глаз, вплоть до катаракты и наступления слепоты. Брызги металла и шлака также представляют большую опасность для открытых глаз.
  3. При использовании газовых баллонов лучше переносить их на носилках или на тележке, с обязательным использованием защитного колпака. Обычные способы транспортировки являются небезопасными. При перевозке газовые баллоны не должны касаться друг друга и падать. В зоне резки или сварки металла запрещается хранить кислородные баллоны. Перемещение на небольшие расстояния осуществляется переворачиваем с небольшим наклоном. Если в баллоне возникнет смесь кислорода и горючего газа (когда давление кислорода в баллоне ниже рабочего давления регулятора), может случиться взрыв. Поэтому следует применять редукторы с исправными манометрами.
  4. Во время сварки необходимо направить пламя горелки в сторону, которая находится с другой стороны от источника питания. Если вы не можете выполнить это условие, оградите источник при помощи железного щита. При работе газопроводящие рукава должны быть рядом со сварщиком. Во время перерыва следует обязательно тушить пламя горелки.
  5. Если сварочных постов больше десяти, газообеспечение должно идти по проводам ацетиленовых станций. Ацетиленовый генератор следует устанавливать в помещении с вентилятором и температурой не ниже пяти градусов. Следите, чтобы водный засов был наполнен до необходимого уровня. При неисправном или отключенном водном затворе работать запрещено.

Технология газовой сварки с применением водорода является такой же, как и у газовой сварки. Отличие заключается лишь в применении водородной смеси. Перед тем, как сделать водородную сварку самостоятельно, перечитайте ещё раз вышеописанные правила и советы. Мы надеемся, что наша информация поможет вам сделать качественный прибор и понять технологию процесса.

Отопление на водороде, водородная установка и горелка для обогрева дома, сборка своими руками

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Водородный сварочный аппарат

Водородный сварочный аппарат ЭС-1000

Система водородной газосварки. Высокая температура пламени, отсутствие баллонов, резка металла до 10мм. Экономия на обслуживании до 100 раз по сравнению с ацетиленовой сваркой.

Водородный сварочный аппарат

Водородно – кислородное пламя имеет хорошую эффективность и является предпочтительной заменой ацетилено-кислородного пламени, для сварки, пайки и резки.

Водородно – кислородная сварка частично заменяет сварку и пайку в среде инертных газов (например, аргона), и в отличии от стандартных способов газосварки, является абсолютно безвредной, так как продуктом горения является водяной пар.

Водородно – кислородный сварочный аппарат можно использовать для широкого спектра обрабатываемых материалов: любой стали, цветные и благородные металлы, чугун, стекло, керамика, золото и т.д.

Для работы водородно – кислородного сварочного аппарата необходима только вода в маленьком количестве (примерно 0,2 литра в час).

Для обеспечения бесперебойной работы водородного сварочного поста, не нужно создавать запасы ацетилена и кислорода в баллонах.

Наш водородный сварочный аппарат позволяет выполнять широкий спектр работ – от сварки, микросварки и пайки пламенем размером с иголку до резки листовой стали толщиной до 10 мм и более. Обычно водородно – кислородная смесь превосходит ацетилено-кислородную по технологическим возможностям, а не просто является её более дешевым заменителем.

Водородный сварочный аппарат может работать непрерывно.

При применении водородно-кислородного пламени уменьшаются затраты на обслуживание рабочих мест, отсутствуют отходы производства, абсолютно безвредно – продуктом горения является водяной пар.

Преимущество этого аппарата перед аналогами

  • 1. большая производительность при небольших габаритах
  • 2. стабильное давление
  • 3. специальная технология изготовления пластин обеспечивает большой ресурс работы
  • 4. применение ШИМ (PWM) позволило уменьшить энергозатраты и снизить вес оборудования
  • 5. интеллектуальное управление
  • 6. Автоматическое и ручное управление
  • 7. удобство в использовании
  • 8. долговечность и простота обслуживания
  • 9. удобное управление мощностью
  • 10. широкий спектр применения
  • 11. высокое качество при небольшой стоимости
  • 12. высокая эффективность и удобство, по сравнению с газобаллонным оборудованием
  • 13. один аппарат можно использовать для работ на нескольких рабочих местах одновременно. Аппарат будет самостоятельно подстраиваться под действия персонала, автоматически удерживая нужное давление газа в системе.

Автоматика облегчает переход от использования баллонов к интеллектуальному, современному, экономичному оборудованию.

У Вас в руках та же горелка, тот же принцип регулирования расхода газа, прибор сделает все остальное сам.

Сравнение затрат при эксплуатации сварочного оборудования

Стандартное газобалонное оборудование в Украине:

  • Стоимость Ацетилен баллона 40 л. – 50$/шт.
  • Заправка Ацетилен баллона 40 л. – 40$/шт.
  • Стоимость Пропан-бутан баллона 50 л. – 35$/шт.
  • Заправка Пропан-бутана 50 л. – 15$/шт.
  • Стоимость Кислород баллон 40 л. – 50$/шт.
  • Заправка Кислород баллон 40 л. – 6$/шт.
  • Редуктор + манометр – 15$.
  • Стоимость комплекта с баллоном Ацетилен – 161$.
  • Стоимость комплекта с баллоном Пропан-бутан – 121$. (без шлангов, горелок и т.д)

Стоимость расходных материалов за 5 рабочих дней (30 рабочих часов).

  • 1 баллон Ацетилена + 10 баллонов Кислорода = 100$.
  • 1,3 баллон Пропан-бутан + 10 баллонов Кислорода = 80$.
  • + доставка баллонов, стоимость которой часто превышает стоимость самого газа.

Стоимость водородно-кислородного газосварочного оборудования:

Ориентировочная стоимость – 1300$.

Стоимость расходных материалов за 5 рабочих дней (30 рабочих часов).

Мощность усредненная 2,5 кВт/час

2,5 х 30 = 75 кВт/час ( потребление ел. Энергии за 30 часов.)

75 х 0,05 = 3,75. (примерная стоимость ел. Энергии за 30 часов.)

Расход воды 15 л.

15 х 0,1 = 1,5$. (стоимость дистиллированой воды)

3,75 + 1,5 = 5,25$. (затраты на 30 рабочих часов)

Вывод:

Стоимость расходных материалов за 5 рабочих дней (30 рабочих часов).

  • Ацетилена + Кислорода = 100$.
  • Пропан-бутан + Кислорода = 80$.
  • Вода + Эл. Энергия = 5, 25 $.

Сварочный аппарат водородный: зачем нужно подобное оборудование?

Водородное сварочное оборудование: особенности соединения материалов

Сварочный аппарат – устройство, без участия которого при строительстве, на производстве или в быту задача скрепления металлических деталей будет практически неосуществима. Водородный аппарат для производства сварочных работ – оборудование, достойное внимания, а поэтому постараемся рассмотреть все его полезные качества.

Описание и характеристики водородного аппарата

Водородный аппарат предназначен для резки, пайки и сварки металлов, при этом материалы могут быть цветными и черными. Особенностью такого приспособления является то, что им можно обрабатывать стекло, пластик, кварц и оргстекло.

Водородный аппарат послужит отличным помощником в ювелирном деле, в стоматологических целях, на станциях технического обслуживания. Такой сварочный аппарат пригодится в отраслях, где необходим высокотемпературный локальный нагрев.

Сварочный аппарат функционирует на водороде, вырабатываемом внутри устройства.

Заполучить водород выходит благодаря расщеплению молекул воды на атомы кислорода и водорода, при этом образуя газовую смесь с высокой потенциальной энергией, используемой для соединительных работ.

Для продуктивного функционирования данного оборудования понадобится полтора литра воды (дистиллированной), а также доступ к бытовой электрической сети (220В).

Технические характеристики:

  • Питающая сеть – 220В,
  • Потребляемая мощность – до 2 кВт,
  • Производительность газа – до 480л/час,
  • Расход дистиллированной воды – 150 мл./час.

Преимущества:

  • Стабильное давление,
  • Сварочный аппарат имеет значительную производительность при незначительных габаритах,
  • Специализированная технология производства пластин обеспечивает существенный ресурс работы,
  • Различные режимы функционирования,
  • Удобство применения,
  • Удобное управление мощностью,
  • Долговечность, а также простота обслуживания,
  • Широкий спектр использования,
  • Высокое качество и стабильность наряду с незначительной стоимостью,
  • Применение ШИМ дает возможность снизить энергетические затраты, снизить массу оборудования,
  • Эффективность и удобство при сравнении с газосварочными баллонами,
  • Возможность эксплуатации одного оборудования на нескольких рабочих местах одновременно,
  • Универсальность.

Как сделать оборудования своими руками?

Водород, как известно, во время смешивания с воздухом способствует созданию взрывоопасной смеси – так называемого, гремучего газа. Температура горения водорода составляет 2800 градусов Цельсия.

Целесоо
бразно разобраться в собственноручном производстве такого полезного оборудования, как сварочный аппарат. Постараемся рассмотреть порядок работы и применяемые материалы с инструментами.

Инструменты и материалы:

  • Листовая нержавеющая сталь,
  • Болты с гайками,
  • Оргстекло, либо стеклопластик,
  • Резина или пластик,
  • Герметик,
  • Соединительные штуцера, а также патрубки.

Порядок работы:

  1. Начинать своими руками собирать качественный сварочный аппарат следует со сборки электролизера, а поэтому, сначала нарежьте пластины нержавеющей стали,
  2. Далее в пластинах стоит высверлить отверстия, предназначенные для циркуляции раствора, прохода газа между отсеками,
  3. Следующим образом понадобится нарезать изолирующие пластиковые промежутки, но лучше будет выполнить их из резины,
  4. Теперь нужно вырезать своими руками боковые основы из вышеупомянутого материала – оргстекла, после чего можно приступать к сворке оборудования. Для того чтобы для болтов отверстия совпадали, желательно положить одно стекло на другое, после чего высверлить аккуратно по диагонали два отверстия. Далее надо зафиксировать их шурупами,
  5. Начинаем собирать сварочный аппарат. На оргстекло следует нанести герметик, уложить пластик на пластик, кладем нержавейку, после чего промазываем герметиком,
  6. Наиболее крайние пластины потребуется отвести таким образом, чтобы можно было зафиксировать контакты,
  7. Прежде чем как закрывать верхний отсек в стекле, надо выполнить пару отверстий своими руками вверху для выхода газа, а также для поддержки уровня раствора снизу,
  8. Нижний патрубок понадобится соединить с бутылкой, в которую будет заливаться раствор. Таким образом, раствор будет попадать в отсеки,
  9. Теперь можно приступать к производству водного затвора. Таким образом, в пробке выполняем два отверстия, при этом стоит знать, что в одну будет входить трубка электролизера и загружается в воду. Второе отверстие служит для трубки горелки,
  10. Роль горелки может исполнить обыкновенный шприц, то есть игла,
  11. Для питания можно использовать мощный источник постоянного тока, расчет напряжения – 2В на пластину нержавеющей стали. То должен приравниваться не менее 7 А, при этом рабочий параметр подается на крайние пластины,
  12. В конце можно будет сделать самое главное – приготовить раствор, для чего добавим обычную пищевую соду. Концентрация воды должна рассчитываться по амперажу ток должен находиться в пределах 4-6А.

Изучив определенные шаги изготовления устройства, произвести сварочный аппарат, который будет эксплуатироваться при помощи водорода, и в будущем послужит отличную и долговечную службу.

Водородный сварочный аппарат: преимущества работы

  • Суть процесса
  • Варианты применения
  • Плюсы водородной сварки

Водородное пламя используется как альтернатива ацетиленовому. С его помощью можно осуществлять процесс сваривания, резки, запаивания.

Сварочный водородный аппарат обеспечивает эффективность и безопасность процесса. Использование водорода вместо ацетилена в процессе газовой сварки обеспечивает большую продуктивность.

Сварочный шов получается качественным, а производительность остается на высоком уровне.

Водородная сварка – разновидность газопламенной. Ее суть заключается в смешивании газов — водорода и кислорода. Работа позволяет получить пористый тонкий шов, однако в сварочной емкости остается большой шлаковый слой. Чтобы это избежать, в газовую смесь добавляют минимальное количество органики, а именно углеводородов. Эти вещества обладают способностью «гасить» кислород.

Сложным вопросом при организации водородной сварки считается выбор эффективного источника подачи газа. Известно, что применять водородный баллон для этих целей опасно. Сжиженный водород при высокой концентрации вызывает удушье и головокружение.

Также проблемой является невидимость пламени в дневном свете. Днем применение такой сварки возможно только с использованием датчиков. Также проблема решается при помощи электролизеров – приборов, разлагающих воду на составляющие – кислород и водород.

Проблема возникает из-за взаимодействия водорода с никелем при высоких температурах. После охлаждения выделяется газ и образует повреждения на поверхности. Также такая сварка не применяется при обработке меди.

Сварочный водородный аппарат подключают как к бытовой, так и к электрической сети с тремя фазами. Также его используют для ручной и автоматизированной работы. При работе происходит подача по шлангу смеси газов в горелку. Температура регулируется в диапазоне 600-2600 градусов по Цельсию.

Любой сварочный аппарат включается в эксплуатационный режим очень быстро – это зависит от температуры окружающей среды, а также величины расхода газа. Малые габариты прибора способны обеспечить его высокую мощность.

Продукт горения водорода – пар, не имеющий токсических свойств. Поэтому как при работе, так и при хранении сварочный аппарат на основе этого газа абсолютно безопасен.

Однако требования техники безопасности стоит соблюдать — нужно применять защитный костюм и очки при эксплуатации устройства.

Существуют следующие варианты применения оборудования:

  • сваривание,
  • выпаивание,
  • порошковое напыление,
  • кислородная резка,
  • термическое упрочнение,
  • наплавка.

Выбор режимов эксплуатации обеспечивает широкий спектр возможностей прибора — от сварки малой толщины до осуществления резки больших по толщине листов стали. Качественный сварочный аппарат – помощник стоматологов, ювелиров, также он часто применяется при ремонте холодильного оборудования, а также в пунктах технического обслуживания.

Помимо этого, оборудование используется при ремонте ступиц, двигателя, радиаторов, для проведения кузовных работ.

Преимущества данного типа сварочных работ таковы:

  • эффективность,
  • безопасность,
  • экологичность,
  • компактность,
  • небольшая трудоемкость,
  • широкий спектр материалов обработки: сталь, благородные и цветные металлы, стекло, чугун, керамика, стекло,
  • для эксплуатации требуется только вода, бесперебойная работа не нуждается в других компонентах,
  • водородная атмосфера создает защиту поверхности от окисления,
  • нет необходимости перезарядки.

Новейшая разработка – сварочный аппарат, способный соединять трубы, толщина металлической поверхности которых составляет до 5 мм. Устройства применяются при заваривании участков с браком, а также для разрезания металлов толщиной до 30 мм.

Такая сварка возможна при баллонной подаче кислорода. Так получают чистый срез. Металл подвергается закаливанию, но не происходит насыщения углеродом и нет побочного образования оксида азота.

Такое оборудование эксплуатируется в метро, тоннельных помещениях и колодцах.

Таким образом, применение водородной сварки – отличное решение для широкого круга сфер деятельности. Главное достоинство метода заключается в его абсолютной безопасности при соблюдении всех условий эксплуатации.

Водородная сварка своими руками

Газовая сварка позволяет аккуратно накладывать швы на тонкий металл. Смена сопла с разным диаметром выходного отверстия дает возможность производить работы как на трубах, так и на узких элементах. Но у пропан-ацетиленового пламени есть предел — существуют ограничения по использованию баллонов в замкнутом пространстве под землей в тоннелях.

Еще обычным пламенем не получится припаять сильно мелкие детали ювелирных украшений. Поэтому применяется водородная сварка. Метод аналогичен с ацетиленовым пламенем, и его легко освоить. Для реализации используется несложное оборудование. Возможна водородная сварка своими руками, что пригодится для ремонтных работ на дому или в небольших мастерских.

Суть и особенности

Газовая сварка происходит за счет горения газообразного вещества. Чаще всего применяют ацетилен в баллонах или из генератора, где карбид окисляется водой. Там, где требуется меньшая температура пламени на тонких изделиях, или в случае проведения работ по резке металла, используется газ пропан. Он подается по шлангам в трубку горелки и воспламеняется от поджига спичкой.

По второй шланге из соседнего баллона в смесительную камеру подается кислород. Он не горюч, но поддерживает пламя первого газообразного вещества. За счет высокого давления, можно разгонять температуру огня до 3000 градусов. Им можно выполнять сварку или резку. В качестве побочного действия в воздух выделяются продукты горения смеси.

По такому же принципу функционирует и водородная сварка, только вместо ацетилена по каналам горелки движется водород. Его опасно использовать в баллонах, ввиду легкой взрываемости большого объема газа. Утечка водорода и скопление в низине может привести к удушью и сильному головокружению. Поэтому его производят на месте сварки в специальной емкости. Для этого применяют углеводороды:

Проведение тока по этим жидкостям между двумя электродами дает достаточно водорода для сварки и резки, и безопасно в закрытых помещениях. Электролизный процесс позволяет уменьшить количество шлака в сварочной ванне, которого возникает очень много из-за чистого водорода в баллонах.

В результате шов получается плотным, без сильных пор. Для толстых металлов используются горелки с дополнительной подачей кислорода. В сварке мелких элементов достаточно только того, что получено в электролизере. Электрический разряд разделяет жидкость и содействует выработке как водорода, так и кислорода в виде пара.

Им, в зажженном состоянии, и осуществляются работы.

Применение метода

Сварка водородом широко применяется в сложных условиях. Это могут быть тоннели метро, шахты, глубокие монтажные колодцы и коллекторы.

Доставка баллонов в такие места либо невозможна, либо это чревато утечкой и взрывом. Сварочный метод с использованием электролиза позволяет безопасно проводить подобные работы.

Горящим веществом является пар, абсолютно безвредный для человека и окружающей среды.

Смена сопла на меньший диаметр, вплоть до иголки, делает возможным ювелирные работы, такие как:

  • пайка шва золотых колец,
  • ремонт цепочек,
  • создание крепежных элементов для инкрустирования.

Этот вид пламени применяется в стоматологическом деле, для пайки металлических протезов. На производстве им обрабатывают стеклянные изделия. Больше всего водородная сварка подходит для углеродистой стали и дорогих металлов. Хорошо выполняется резка материалов как большой толщины на мощных моделях, так и тоненьких пластин игольчатыми соплами.

Преимущества водородной сварки

Сварка водородом завоевала широкое применение в определенных кругах благодаря следующим особенностям:

  • аккуратные тонкие швы,
  • возможность вести сварку и пайку на ювелирных украшениях,
  • отсутствие вреда для органов дыхания человека,
  • легкое небольшое оборудование, удобное для транспортировки,
  • возможность вести работы в замкнутом пространстве, где запрещены другие технологии по сварке,
  • пламя хорошо воздействует на все виды углеродистой стали и драгоценные металлы,
  • для продолжительной работы не требуется частой перезарядки,
  • возможность осуществлять резку материалов,
  • подобный аппарат легко собрать своими руками.

Водородная сварка, несмотря на столько преимуществ, имеет и несколько минусов. Маленькие горелки и узкие сопла способны работать только на тонких деталях.

Чтобы вести сварку на толстых изделиях требуются мощные аппараты, с дополнительной подачей кислорода. При сваривании меди швы характеризуются многочисленными порами. Этот же дефект проявляется на легированных сталях.

Пламя от чистого водорода трудно разглядеть невооруженным глазом.

Создание водородной сварки своими руками

Чтобы производить мелкие сварочные работы водород-кислородным пламенем в домашних условиях потребуется смастерить небольшой аппарат по расщеплению жидкости и добыче этих газов. Свой электролизер можно сделать по разным схемам сложности. Самая простая состоит из двух емкостей и источника тока.

Основная емкость

Первая тара должна быть хорошо герметизирована. Она заполняется раствором едкого натра. Это гидроксид, который больше известен как щелочь. Соотношение с дистиллированной водой составляет 1/10. Именно этого будет достаточно для расщепления и получения газов, позволяющих полноценно вести сварку и пайку.

Емкость необходимо снабдить электродами, которые будут погружены в жидкость и, находясь под напряжением, запускать процесс добычи газа. Электродами могут быть пластины из нержавейки, шириной в 40 мм и толщиной 2-3 мм.

Потребуется сделать наборную конструкцию, которая позволит одновременно задействовать весь объем жидкости в таре. Для этого ряд пластин, просверливается по верхнему и нижнему краю и соединяется длинными шпильками на диэлектриках.

На сборном блоке делается три клеммы: два минуса по краям и один плюс по центру.

Верх каждой из трех клемм загибается под 90 градусов и болтом крепится к крышке емкости. С другой стороны на эти болты будут накидываться клеммы от источника тока.

В нижней части тары проделывается отверстие и монтируется штуцер, обжимаемый гайками и резиновыми прокладками с каждой части стенки. В него вставляется трубка для подпитки электролита.

В крышку емкости врезается второй штуцер на аналогичном креплении, по трубке которого будет отток пены и газа в обменную камеру. Когда основная емкость готова, происходит закрытие крышки, чтобы при вспенивании жидкость не брызгала.

Источник тока для водородной сварки

Источником тока может быть простой аккумулятор на 12 V. Но это не позволит регулировать силу пламени, ведь выработка водорода и кислорода будут производиться на одинаковом уровне.

Для сварки и резки на постоянной толщине металла этого хватит, а вот на тонких элементах потребуется регулировка. Поэтому лучше воспользоваться зарядным устройством для машинных аккумуляторов, настроив его на 3 V.

Это даст возможность варить тонкие пластины и ювелирные украшения.

Запитывать его можно от бытовой сети в 220V. Для работы с толстыми сталями потребуется трехфазная сеть и более мощное зарядное устройство. Но в небольшой мастерской можно обойтись и аккумуляторами меньших значений тока.

Обменная камера

Чтобы отбирать выработанный газ и подавать его в горелку, используется вторая емкость. В ней вырезается четыре отверстия:

  • Верхняя горловина для заливки и дозаправки жидкости.
  • Нижний штуцер для подачи электролита в основную емкость.
  • Верхний штуцер для принятия пены, газа, и остатков электролита.
  • Штуцер на крышке для подачи водорода и кислорода на горелку.

После сборки всех трубок и крышек, конструкцию необходимо загерметизировать, чтобы жидкость и пары газа не просачивались наружу. Это достигается путем хороших прокладок под штуцеры и клея «Момент», которым заливается крышка основной камеры. Используемые материалы должны быть устойчивы к щелочной среде.

Изготовление горелки

Чтобы осуществлять сварку и пайку водородом потребуется резиновый шланг по которому смесь паров будет поступать на рабочий элемент в руках сварщика. Последним может послужить обычная иголка от капельницы, имеющая более толстые стенки. Край шланги насаживается на пластиковый стержень основания иглы и затягивается хомутом. Второй хомут устанавливается на штуцер с обменной камерой.

Когда все коммуникации собраны, можно приступать к испытанию аппарата. На клеммы накидываются контакты от источника тока и подается напряжение.

Электролиз начинается очень быстро и уже через пару минут можно пытаться поджигать пламя на конце иглы. Чтобы регулировать силу горения уменьшают либо увеличивают напряжение на аппарате.

Водородное пламя отличается длинной структурой факела и необходимо приловчиться подносить его к изделию не обжигая окружающие детали.

Сварка водородом служит хорошей альтернативой пропану и кислороду, позволяя выполнять ювелирные работы с аккуратной пайкой. Резкой можно создавать разнообразные узоры на металле. А экологическая чистота делает этот метод безопасным в замкнутых помещениях без вентиляции.

Поделись с друзьями

Водородная сварка — экологическая чистота и легкость работы!

Безопасность водородной сварки, отличающей ее от других традиционных способов, обеспечивается тем, что продуктом горения, образованным в процессе, является пар.

Водородная сварка – это один из методов газопламенной обработки, при котором используются смесь кислорода с горючими газами.

Водородное пламя прекрасно заменяет ацетиленовое, когда необходимо выполнить резку, пайку и сварку разных материалов.

Особенности процесса

Использование водорода в качестве топливо заменяющего ацетилен приводит к покрытию сварочной ванны толстым слоем шлака. Шов, полученный таким способом, отличается низким качеством из-за повышенной пористости и тонкости.

Исключить подобные дефекты помогает применение органических соединений, связывающих кислород. Для этого используют подогретые до определенной температуры углеводороды: бензины, бензолы, толуолы, и другие.

Температура нагрева должна составлять от 30% до 80% от температуры кипения элементов.

Углеводы применяются в минимальном количестве, поэтому сварка водородом стоит почти столько же, сколько и другие способы газопламенного воздействия.

Основная сложность способа заключается в том, что часто не хватает эффективного источника водорода и кислорода. Использование баллонов с газом зачастую становится не целесообразным в связи с высоким риском возникновения обморожений и удуший при их эксплуатации.

Водородное пламя трудно заметить при дневном свете. Его возникновение обнаруживается только сверхчувствительными датчиками. Но все проблемы решаются применением специальных аппаратов, которые, воздействуя на воду электрической энергией, способствуют ее распаду на водород и кислород. Устройства – электролизеры, производят одномоментно два газа.

Приборы достаточно легки в применении, благодаря простоте и мобильности конструкции. Они являются отличной заменой крупногабаритному и тяжеловесному оборудованию, и могут использоваться при отсутствии прямых источников питания, что делает доступной водородную сварку своими руками в домашних условиях.

Оборудование для водородной сварки

Аппараты для сварки, проводимой таким способом, обладают различной мощность и работают от электрической сети. Они оснащены обычной горелкой, которая обеспечивается водородно-кислородной смесью посредством шланга.

Температура пламени варьируется от 600 до 2600ºС и устанавливается с помощью специальных устройств.

Водородно кислородная сварка может выполняться с помощью ручного и автоматического оборудования, которое не представляет никакой сложности при эксплуатации, благодаря низкой трудоемкости процесса и отсутствию нужды в постоянной перезарядке устройства.

Компактная аппаратура обладает большой мощностью и приводится в рабочее состояние за небольшой период времени, который зависит от температурных условий в месте проведения работ и количества газов, требуемых для сварочного процесса.

Атомно водородная сварка требует от сварщика только владения основными навыками и знаниями о газопламенной обработке, которые позволят без труда выполнить сварку элементов, и получить в месте соединения качественный и прочный шов.

Еще одним преимуществом водородной сварки является экологическая чистота процесса и его продуктивность. Например, ацетилен, используемый в качестве топливного газа, загрязняет окружающую среду соединениями, обладающими огромной токсичностью. А продуктом горения в процессе использования водородного оборудования является обычный пар.

Они предназначены как для сварочных работ, так и для ручной или автоматической кислородной резки, пайки, порошковой наплавки, термическом упрочнении и порошковом напылении. Компактное оборудование оснащено несколькими режимами работы, что позволяет выполнять с его помощью соединение материалов различной толщины и резку самых толстых металлических листов.

Применение

Ювелирное дело, стоматология, ремонт холодильного оборудования, сервисные центры, занимающиеся ремонтом и обслуживанием техники — не могут обойтись без применения сварочных аппаратов, с водородно-кислородным топливом. Устройства отлично подходят для использования их в помещениях, где запрещена эксплуатация взрывоопасных баллонов, наполненных кислородом или пропаном.

К преимуществам водородной сварки относятся также:

  • низкая стоимость процесса,
  • отсутствие отходов,
  • отсутствие дорогих исходных материалов, для работы нужен небольшой объем воды,
  • экологическая чистота производства,
  • широкий спектр обрабатываемых материалов.

Атомно-водородная сварка, в основе которой лежит действие электродуги, прекрасно выполняет сваривание чугунных, легированных, низкоуглеродистых сталей. Но использование этого подвида сварки плавлением в промышленных целях ограничено высоким напряжением источников питания, которое представляет угрозу жизни человека.

Водородная сварка очень востребована при проведении сварочных работ в труднодоступных местах, например, колодцах, толях, железнодорожных цистернах, где нельзя использовать баллоны, наполненные пропаном и ацетиленом. Также существуют водородные сварочные приборы, с помощью которых можно соединять материалы в условиях низкой температуры.

Электролизная водородная HHO горелка | Катушки Тесла и все-все-все

Это восхитительный простотой своей идеи девайс, доступный к домашней сборке с минимумом использованных инструментов и навыков (разумеется, в продвинутом варианте всё усложняется за счёт примочек и заморочек). Суть очень проста: берём электроды, суём в электролит, подаём ток, собираем на выходе водород-кислород.2): при большем токе будет иметь место перегрев электролита и закипание — то есть, пена, тысячи её, при меньшем — теряем в газовыделении. Падение на одной паре электродов для такого тока получается 2-3 вольта, в зависимости от концентрации электролита (я взял 10%, это соответствует примерно 2.2-2.3 вольта падения).

При таких обстоятельствах качать две огромных пластины сотнями ампер тока при двух вольтах представляется не очень разумным решением. Гораздо лучше соединить несколько ячеек последовательно: тогда мы сможем увеличить рабочее напряжение и площадь электродов во много раз при том же токе.

А теперь осталось только сообразить, что одна пластина электрода может быть с одной стороны катодом одной ячейки, а с другой — анодом другой.
Короче, просто набираем бигмак из чередующихся кольцеобразными прокладками пластин. Больше пластин — больше напряжение при том же токе, больше площадь одной каждой пластины — больший ток при том же напряжении. Увеличение числа пластин увеличивает суммарное падение на них напряжения. На схеме всё понятно видно.

Теперь о практических нюансах постройки. Первое и самое главное: материал электродных пластин. Поскольку работать им предстоит в агрессивной среде (сильная щёлочь, электролитические реакции, температура 50-80 градусов), выбор — из доступного — только один, нержавеющая сталь.

Но и тут не так просто, стали куча марок, и подходят далеко не все. Опытным (а также частично теоретическим и частично сравнительно-аналитическим — изучением описаний промышленных установок электролизной газосварки) путём была определена распространённая и подходящая сюда сталь: 12Х18Н10Т.

Не суть важно, это довольно модная и частая сталь и её не очень трудно отыскать в листах размерами типа 1000*2000 мм (способ раскройки листа на пластины оставляю на усмотрение желающих повторить девайс). Её аналог — AISI 321 — тоже должна теоретически подходить. Не знаю, не пробовал.

Безтитановая 08Х18Н10, например, ржавеет и окисляется, хотя, казалось бы, должна подходить вполне.

В каждой пластине необходимо проделать отверстия снизу и сверху на расстояниях чуть меньше диаметра прокладки друг от друга (но не менее 0.5-1 см от края прокладки) — для газообмена и для распределения электролита по ячейкам. Хватит где-то 5 мм сверла.

Не забыть припаять провода к внешним частям пластин перед сборкой.

Щёлочь. Подойдёт NaOH или KOH, желательно чистый, а не технический. Начинать с концентрации 10% по массе (в дистиллированной воде), дальше экспериментировать. Выше концентрация — выше ток, но больше пены.

Резиновые прокладки почти все из продающихся уже маслобензощелочестойкие. Я использовал о-ринги (кольца круглого сечения) где-то 130 мм диаметром. Их нужно на одну меньше чем пластин.

Стягивающие пластины. Требуется нечто очень слабо гнущееся и жёсткое.

Идеально и классика постройки — толстое, двухсантиметровое оргстекло. В нём же можно проделать выводы и резьбу под газ и доп. топливный бачок.

У меня не было оргстекла, я просто впаял медные трубки в последнюю нержавеющую пластину, а для стяжек использовал 27 мм фанеру.

Если все вышеназванные компоненты — сталь, прокладки, стяжки — есть, можно собрать их вместе, проверить небольшим поддувом давления — прокладки не должны выпячиваться и вообще не должно быть травления воздуха при давлении хотя бы 0.5-0.

6 атм, залить щёлочь — и переходить к внешнему обвесу.

Перво-наперво следует сделать водный затвор. Водород-кислородная смесь, HHO, невероятно злая штуковина.

Она с лёгкостью детонирует, да и сгорает весьма резво, не требуя притом никаких окислителей (кислород-то есть).

Если в процессе работы пламя почему-либо проскочит в шланги и дойдёт до электролизера — в лучшем случае по всему рабочему помещению будет размётана горячая щёлочь вперемешку с кусками прокладок. Но этого довольно легко избегнуть, поставив простую конструкцию, суть которой ясна из схемки.

Пламя не имеет шанса проскочить вниз по пузырькам сквозь слой воды или иной жидкости, и таким образом проскока горения в сам девайс не произойдёт. Конструкция чуть менее, чем полностью собирается из сантехники из магазина метизов.Далее следует озаботиться горелкой.

В качестве сопла лучшее, что удалось найти — толстые цельнометаллические иглы (типа «Рекорд» и подобные) от советских многоразовых шприцов. Но поскольку идея использовать ещё и сам шприц как часть горелки — не самая лучшая, я просто оторвал носик шприца и припаял его к насадке на полноценную пропан-кислородную горелку.
А далее следует важный момент.

Ввиду уже упомянутого выше злобства HHO в плане горения в целом и особенно его, горения, скорости, все возможные места в горелке следует плотно, утрамбовывая, забить спутанным мелким-мелким медным проводочком.Я использовал несколько метров МГТФа (там жила порядка 0.

07 и меньше), основательно перепутанного в медную кашицу, каковой забил почти весь «ствол» горелки и большую часть её носика. Это почти наверняка предотвратит проскок пламени в шланги даже при неправильном выключении (а совсем наверняка — при случайном таки проскоке — защитит уже гидрозатвор). Пренебрегать объёмом и количеством этой медной мотни очень не рекомендую.

И начинаться она должна от почти что самого сопла горелки.
Мелочи вроде шлангов, соединений, подводки манометра подробно расписывать не буду, они делаются из того что под рукой. Хорошо себя зарекомендовали виниловые и силиконовые медицинские трубки, их легко найти нужного, налезающего на стандартные сантехнические медные трубки диаметра.Питание.

В качестве питания всё просто, сколько_нужно вольт и 8-15 ампер. Я пока что использую ЛАТР и понижающий до 110 вольт трансформатор ОСМ-0,63 (600 ватт), после которых стоят диодный мост на 50 ампер (с запасом), фильтрующий электролит и амперметр для контроля тока. Потребляемое сейчас напряжение — 68 вольт, ток — 8-10А, соответственно мощность около 500-600 ватт.

Если расширить устройство до где-то 140 пластин, станет возможным прямое сетевое бестрансформаторное включение, что приведёт девайс в состояние неимоверной крутости и что и планируется сделать, как только достану резиновые прокладки — ещё 110 штук.Короче, если всё сделано, можно включать.

Расписывать возможные косяки, которые могут проявиться, очень лень, здесь всё же сайт не с набором инструкций «сделай сам для чайников». Вкратце так. Во-первых, может быть пена. Пена означает грязный электролит, грязь на пластинах или переток/перегрев. Если грязь, ждём минут 20-30 на небольшом токе, пока не исчезнет. Если переток/перегрев, снижаем ток или даём остыть.

Если грязный электролит — юзаем другую щёлочь и дистиллированую или хотя бы талую воду Далее, оно может плеваться щёлочью вместе с газом. Слишком большой уровень электролита, слить или дать поработать, пока не убавится. Давление не держится при закрытой горелке — где-то травит. Необходимо проверить.

Если девайс подтекает щёлочью между пластин — надо выяснить где именно, посмотреть, заменить прокладку или пластину. Течь ничего нигде не должно, ни газом, ни жидкостью. Слишком слабый поток газа, пламя проскакивает в горелку или сжигает иглу-сопло — уменьшить диаметр сопла или увеличить мощность газовыделения.

Кстати, при прогреве пластины могут прогибаться и замыкаться друг с другом — это надо отследить и положить между уголками что-нибудь.Проверять на горение рекомендую не в помещении (а то ещё ебанёт, простите мой французский, и будет всё в щёлочи). Я вытаскивал на улицу, когда убедился в безопасности — занёс назад внутрь.

Если всё сделано верно, на конце иглы загорится либо бледное жёлто-розоватое, либо довольно яркое жёлтое (последнее означает пробравшийся в пары натрий) пламя длиною несколько сантиметров, почти бесшумное, очень плохо задуваемое. Экспериментируя с подводимой мощностью, концентрацией электролита и диаметрами игл-сопел можно добиваться довольно интересных результатов.

Само по себе водород-кислородное пламя довольно жёсткое и не очень удобно для прогрева больших деталей, к тому же сильно окислительное. Если прогнать предварительно газ HHO через слой бензина, например, он обогатится его испарениями, которые, сгорая дадут дополнительную мощность пламени, и сделают его обогащённым. Обогащённое пламя имеет характерную кинжальную форму, большую мощность и размер, и характерный углеводородный сине-белый цвет. У меня обогатитель повторяет по конструкции гидрозатвор (только налит бензин вместо воды), и поэтому, поскольку они стоят вместе, можно плавно регулировать степень насыщенности пламени. С обогащённым пламенем виден истинный размер струи — около 30 сантиметров (в то время как с быстро сгорающим HHO видны от силы 5-7 см).

Сварочный аппарат на воде

Главная » Статьи » Сварочный аппарат на воде

Сжатые газы, используемые при сварке, как правило, весьма взрывоопасны. Сварочный аппарат, разработанный в рамках европейского проекта SafeFlame не нуждается в подобном топливе. Для его работы нужна лишь электроэнергия и вода.

Вода разлагается на кислород и водород в процессе электролиза, затем эти газы смешиваются и поджигаются на выходе из сопла горелки. Изменяя пропорции подаваемых к соплу газов, можно получать окислительное, восстановительное или нейтральное пламя, а температура сварки регулируется за счет изменения мощности, подаваемой на электролизер.

Такая технология позволяет не только снизить опасность взрывов и пожаров, отказавшись от хранения газов в баллонах, но и сократить расходы на покупку и транспортировку новых баллонов взамен опустошенных.

Информация о предполагаемой стоимости сварочных аппаратов SafeFlame пока отсутствует, но сообщается, что разработчики нашли способ снизить количество платины, используемой в электролизере, и тем самым сократить конечную стоимость устройства.

По сообщению Gizmag

Разработан уникальный сварочный аппарат, работающий на воде

Новый сварочный аппарат, а точнее новая технология сварки позволяет отказаться от хранения и использования взрывоопасных газов, например, ацетилена или пропана, сообщается в материалах «Популярной механики» со ссылкой на информацию портала «Gizmag».

Используемые при сварке сжатые газы, как правило, легковоспламеняющиеся и поэтому взрывоопасны. При ответе на вопрос, какой вы знаете не горючий и наиболее доступный материал, первое, что приходит в голову — это вода.

Именно от этого отталкивались разработчики европейского проекта «SafeFlame», создавая свой уникальный сварочный аппарат, работающий на подобном топливе.

Для генерации пламени не используется ничего, кроме воды и электричества.

В сварочном аппарате «SafeFlame» электрический ток генерирует электролиз обычной воды, разделяя ее на водород и кислород. Эти газы затем смешиваются и поджигаются при выходе из сопла горелки.

Путем тонкой настройки (изменения) пропорций поступающих к соплу газов, можно получать различные виды пламени: окислительное пламя, восстановительное или нейтральное, а для регулирования температуры сварки предусмотрено изменение мощности, подводимой к электролизеру.

Технология позволяет производить водород и кислород прямо на месте использования, никаких баллонов, заполненных горючими газами, не требуется. Это снижает опасность пожаров и взрывов, а также значительно уменьшает затраты на проведение сварочных работ: отпадает необходимость покупки газов, их транспортировки и обустройства безопасных мест для хранения.

Прототипы «SafeFlame» уже начали использоваться в Европе, коммерческое производство планируется начать в ближайшее время.

Информации о предполагаемой стоимости новых сварочных аппаратов пока нет, но говорится о том, что разработчикам удалось снизить количество используемой в электролизере платины, что тем самым сокращает и стоимость устройства в целом.

Новый сварочный аппарат, а точнее новая технология сварки позволяет отказаться от хранения и использования взрывоопасных газов, например, ацетилена или пропана, сообщается в материалах «Популярной механики» со ссылкой на информацию портала «Gizmag».

Используемые при сварке сжатые газы, как правило, легковоспламеняющиеся и поэтому взрывоопасны. При ответе на вопрос, какой вы знаете не горючий и наиболее доступный материал, первое, что приходит в голову — это вода.

Именно от этого отталкивались разработчики европейского проекта «SafeFlame», создавая свой уникальный сварочный аппарат, работающий на подобном топливе.

Для генерации пламени не используется ничего, кроме воды и электричества.

В сварочном аппарате «SafeFlame» электрический ток генерирует электролиз обычной воды, разделяя ее на водород и кислород. Эти газы затем смешиваются и поджигаются при выходе из сопла горелки.

Путем тонкой настройки (изменения) пропорций поступающих к соплу газов, можно получать различные виды пламени: окислительное пламя, восстановительное или нейтральное, а для регулирования температуры сварки предусмотрено изменение мощности, подводимой к электролизеру.

Технология позволяет производить водород и кислород прямо на месте использования, никаких баллонов, заполненных горючими газами, не требуется. Это снижает опасность пожаров и взрывов, а также значительно уменьшает затраты на проведение сварочных работ: отпадает необходимость покупки газов, их транспортировки и обустройства безопасных мест для хранения.

Прототипы «SafeFlame» уже начали использоваться в Европе, коммерческое производство планируется начать в ближайшее время.

Информации о предполагаемой стоимости новых сварочных аппаратов пока нет, но говорится о том, что разработчикам удалось снизить количество используемой в электролизере платины, что тем самым сокращает и стоимость устройства в целом.


Водородный сварочный аппарат

S400 ACS (Jeweller)

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с системой обогащения углеродом.

Область применения: Сварка, пайка, обжиг, локальный высокотемпературный нагрев в ювелирных и стоматологических мастерских, а так же для обработки и плавки стекла и кварца, термической обработки пластмассы, акрила, других органических и синтетических полимеров.

Потребляемая мощность максимальная: 1300 Вт.

Производительность газа, номинальная: 450 л/час.

Разовый объем заправки углеводородной добавки: 200 мл.

Масса аппарата: 34 кг.

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с системой обогащения углеродом.

Предназначен для сварки, пайки черных и цветных металлов, для нагрева, обжига или термической обработки металлов, пластмасс, дерева, полимеров, стекла или кварца.

Потребляемая мощность до: 3300 Вт.

Производительность газа до: 900 л/час.

Объем заправляемой воды: 3 литра.

Отличный выбор для домашнего использования,

для небольшого производства или частного бизнеса.

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с жидкостной системой охлаждения.

Предназначен для очистки автомобильных двигателей от углеродистых отложений. Оснащен жидкостной системой охлаждения. Управление питанием осуществляется при помощи переносной сенсорной панели и брелока с радиусом действия до 50 метров.

Напряжение питания: 220 В, 50/60 Гц.

Потребляемая мощность до: 5000 Вт.

Максимальная производительность газа: 1500 л/час.

Время непрерывной работы 3-5 часов

Встроенный электрический счетчик потребленной энергии.

Встроенный контроллер управления системой охлаждения.

Отличный выбор, как для промышленного использования, так и для частного бизнеса. Приобретая наше оборудование Вы приобретаете готовый бизнес с высокой рентабельностью и коротким сроком окупаемости.

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с воздушной системой охлаждения.

Предназначен для очистки автомобильных двигателей от углеродистых отложений. Также предназначен для сварки, пайки черных и цветных металлов, для нагрева, обжига или термической обработки металлов, пластмасс, дерева, полимеров, стекла или кварца.

Напряжение питания: 220 В, 50/60 Гц.

Потребляемая мощность до: 3800 Вт.

Номинальная производительность газа: 1000 л/час.

Время непрерывной работы 1-2 часа

Отличный выбор, как для домашнего использования,

так и для промышленного производства и частного бизнеса.

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с жидкостной системой охлаждения

Предназначен для частного или коммерческого использования в области очистки автомобильных двигателей от углерод истых загрязнений (Hydrogen Carbon Cleaning)

Напряжение питания трехфазное: 380 В, 50 Гц.

Потребляемая мощность до: 6000 Вт.

Производительность газа: 2000 л/час.

Время непрерывной работы 5-6 часов.

Отличный выбор для промышленного производства и частного

бизнеса. Готовый бизнес с коротким сроком окупаемости.

цена: 5200 euro (2000 л/ч)

Генератор электролизного типа, для производства газовой смеси: водорода и кислорода, с жидкостной системой охлаждения

Предназначен для частного или коммерческого использования в области очистки автомобильных двигателей от углерод истых загрязнений (Hydrogen Carbon Cleaning)

Напряжение питания трехфазное: 380 В, 50 Гц.

Потребляемая мощность до: 9500 Вт.

Производительность газа: 3000 л/час.

Время непрерывной работы 5-6 часов.

Отличный выбор для промышленного производства и частного бизнеса.

Готовый бизнес с коротким сроком окупаемости.

цена: 7400 euro (3000 л/ч)

Водородная очистка ДВС, как это работает?

Коротко о физико-химическом процессе.

Вырабатываемый газ, через впускной коллектор автомобиля подается в камеру сгорания двигателя, на период, от 30 до 60 минут. В процессе окисления водорода в камере сгорания создается уникальное условие для эффективного окисления высоко концентрированного углерода. Сгорая, водород создает импульсивный толчок, энергия которого инициирует переход углерода из твердого агрегатного состояния в газообразное, то есть окисляясь, углерод становится газообразным веществом, обычным углекислым газом CO2, который покидает двигатель через выхлопную систему автомобильного двигателя. Большая часть закоксованного углерода, под воздействием энергии сгорания водорода разрушается, окисляется и выводится из ДВС в виде СО2, но огромное количество твердых частиц углерода в концентрированном состоянии оседает за пределами камеры сгорания и не подвергается прямому воздействию энергии сгорающего водорода. Но стоит помнить что сгорая, водород образует сверх-перегретый водяной пар, который оказывает на детали выхлопной системы автомобиля, газораспределительную систему, систему EGR и катализатор, кратковременное высокотемпературное и моющее воздействие, в следствии чего углеродистые отложения, растворяются и вымываются с поверхности деталей, вышеупомянутых систем двигателя. Окисленный углерод, в газообразном состоянии, вместе с твердыми частицами в процессе очистки, выводится из двигателя через выхлопную систему автомобиля. В результате очистки, увеличивается поршневая компрессия, снижается расход масла и топлива, уменьшаются показатели вредных выбросов. В целом, в значительной степени увеличивается эффективность работы двигателя автомобиля, увеличивается ресурс полезной работы и износостойкость внутренних подвижных деталей трения и качения.


Независимый Ювелирный Форум

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]

Правила форума

Подфорум для объявлений о покупке и продажи инструментов, оснастки и станков от частных лиц.
Разумеется речь об ювелирном оборудовании. Детские коляски будут удалены.

Каждое объявление должно включать в себя обязательно:
1. ФИО, контакты (телефон, email)
2. Место передачи или нахождения товара
3. ЦЕНУ
4. Новое-не новое

По возможности прикладывайте фото.

Водородные газогенераторы (пайка, сварка, плавка и нагрев)

    Изготовление под заказ водородного оборудования
    для сварки, пайки, плавки и высокотемпературного нагрева

Водородный многофункциональный газогенератор “GreenWay” (Н2-2)
Цена: 3000$

Система позволяет:
– очистить ДВС автомобиля от всех углеродистых отложений
– использовать в качестве стационарного газосварочного оборудования для сварки черных
металлов и меди, для пайки цветных металлов, в том числе меди, латуни или алюминия.
При оснащении многофункциональным разветвителем, газогенератор можно применять в
качестве источника питания для нескольких рабочих постов в ювелирных или стоматологических
мастерских, в цехах по обработке стекла или кварца, в цехах по изготовлению КИП. При этом
один газогенератор может обеспечить питанием до пятнадцати рабочих постов в ювелирном
производстве, или до восьми рабочих постов в цехах обработки стекла или производстве КИП.
– использовать для отопления, водонагрева в быту.
– использовать в качестве источника топлива для бытовых газовых плит или каминов.
– использование газогенератора для локального и высокотемпературного нагрева
в кузовном цехе СТО, для осадки растянутого после аварии металла или в слесарном
цехе, для быстрого разогрева заржавевших деталей подвески или тормозной системы.

Как работает установка:
Установка представляет собой газогенератор. При помощи электрического тока, из воды в установке
генерируются газы, водород и кислород. Смесь полученных газов представляют собой высокоэффективное
горючее, топливо.

Технические параметры:
Водородный газогенератор “GreenWay-1”
Габаритные размеры – 90 х 40 х 44 см.
Потребляемая мощность – 4 кВт.
Напряжение питания – 220 В.
Расход воды – до 0,8 л/ч.
Вес устройства – 80 кг.

БЕЗОПАСНОСТЬ:
«… Несмотря на то, что многие люди имеют предубеждение по поводу безопасности водорода,
необходимо признать, что водород безопаснее, чем иные, обычно используемые газы, такие как пропан и ацетилен»
Keiichi Taniguchi, ведущий научный сотрудник, KOMATSU, Япония

Водородные газогенераторы в разы безопаснее любого газобаллонного оборудования или оборудования
работающего с применением бензина или керосина. В системе аппарата “Greenway” отсутствуют емкости
для хранения производимого газа, весь производимый газ сразу же подается в магистраль горелки, без
промежуточного хранения! Пустоты в которых газ собирается под рабочим давлением, защищены
системой водяного предотвращения проникновения пламени обратного хлопка. Но даже если произойдет
возгорание газа в пустотах, вы ни чего не увидите и не услышите кроме глухого хлопка, без
сопровождения открытым горением или разрушающего эффекта, так как все емкости внутри аппарата
изготовлены из очень прочной нержавеющей стали сваренной с применением дуговой сварки TIG в инертной
среде аргона.

Во время работы с водородным аппаратом “Greenway” достаточно использовать стандартные
знания по технике безопасности при проведении работ с применением открытого огня.

Сравнительная таблица свойств газов

Водородный газогенератор “GreenWay” оснащен следующей системой защиты:
– система автоматического отключения питания при образовании избыточного давления газа
– система контроля от воспламенения (водяной затвор, FBA)
– система принудительной системой охлаждения

Водород – горючий газ без цвета, вкуса и запаха. В обычных условиях в 14,5 раза легче воздуха. При нормальных условиях плотность водорода составляет 0,09 г/л. Среди газов является самым легким и обладает наибольшей теплопроводностью. Растворим во многих металлах (железе, никеле, платине и др.), мало растворим в воде. В жидком состоянии существует в температурном диапазоне от −252,8°C до −259,2 °C.

Водород наиболее распространен во Вселенной, составляя основную часть звезд и межзвездного газа. На Земле содержится в виде соединений (17% по числу атомов, 1% массовой доли в земной коре), лишь незначительное его количество присутствует в атмосфере в виде простого вещества (около 0,00005% по объему).

Водород получают химическими способами, самыми распространенными из которых являются:

    пропускание водяного пара над раскаленным коксом (t =

1000ºC):
H2O + C ↔ H2↑ + CO, взаимодействие водяного пара с метаном (t =

1100ºC):
12СН4 + 5Н2О(пар) + 5О2 → 29Н2↑ + 9СО + 3СО2,

  • электролиз дистиллированной воды, формальная реакция:
    2H2O → 2H2↑ + O2↑,
    поскольку чистая вода почти не проводит электрический ток, в нее добавляют электролиты, например, KOH,
  • электролиз водных растворов хлористых солей:
    2NaCl + 2H2O → H2↑ + 2NaOH + Cl2.
  • Согласно ГОСТ Р 51673-2000 водород газообразный чистый (используемый в том числе для термической обработки металлопродукции) изготавливается трех сортов: высшего, первого и второго. Баллон с водородом окрашен в темно-зеленый цвет, с надписью «Водород» красного цвета (ПБ 10-115-96, ГОСТ 949-73).

    Таблица. Характеристики марок газообразного чистого водорода

    Водород поставляется в стандартных стальных баллонах вместимостью 40 и 50 л при давлении 14,7 МПа (ГОСТ 949), стальных бесшовных баллонах большого объема (до 1000 л) при давлении 39,2 МПа (ГОСТ 12247), по трубопроводам, а также в специальных крупногабаритных резервуарах для газа – газгольдерах, обычно под давлением не более 10 МПа.

    Опасные факторы и меры безопасности при работе с водородом

    • водород в смеси с кислородом и воздухом (гремучий газ) пожаро- и взрывоопасен, для водородно-воздушной смеси концентрационный предел распространения пламени составляет 4,12%–75% по объему, для смеси водорода с кислородом – 4,1%–96% по объему,
    • температура самовоспламенения смеси водорода с воздухом – 510ºC, смеси водорода с кислородом – 450ºC,
    • при дневном свете водородное пламя практически не видимо, поэтому для его обнаружения необходимо применять специальные датчики,
    • сжиженный водород при попадании на кожу вызывает сильное обморожение, при испарении сжиженного водорода возможно образование взрыво- и пожароопасных смесей,
    • при высоком давлении водород способен оказывать наркотическое действие,
    • при высоких концентрациях водород вызывает кислородное голодание и удушье, при работе в его среде необходимо использовать изолирующие противогазы, а помещения оборудовать вентиляцией.

    Применение водорода при сварке и резке

    Водород получил ограниченное применение:

    • при атомно-водородной сварке (как правило, сталей и алюминия толщиной до 5–10 мм),
    • как горючий газ для газовой сварки (обычно сталей, алюминия толщиной до 5 мм) и резки,
    • в качестве добавки к аргону, азоту при плазменной обработке.

    В последние годы интерес к водороду для газопламенной обработки металлов возрастает благодаря появлению мобильных аппаратов, обеспечивающих получение водородно-кислородной смеси в результате гидролиза воды. При разложении воды электрическим током образуются кислород и водород в соотношении β = 1:2, однако такое пламя является окислительным и не обеспечивает качественного процесса сварки сталей. Чтобы пламя было нормальным (β = 0,25–0,4) газовая смесь в барботере электролизного-водного генератора обогащается парами углеводородных соединений – бензина, ацетона, спирта и др. При использовании бензина температура пламени составляет 2600°C. Исходным сырьем для получения водорода и кислорода служит 5–35%-ный раствор KOH в дистиллированной воде.

    Водородно-кислородную сварку выполняют преимущественно левым способом. В качестве присадочного материала применяется сварочная проволока Св08ГС, Св08Г2С, Св10ГС, Св10ГСМ. Легирование кремнием и марганцем обеспечивает раскисление металла сварочной ванны, необходимое из-за избытка кислорода. Для водородно-кислородной сварки и резки выпускаются различные аппараты и установки – «Лига», «Энергия», «Москва» и др.

    Фото. Аппараты «Лига-12» и «Лига-02» для водородно-кислородной сварки, пайки и резки методом электролиза воды

    Данный вид газопламенной обработки металлов не требует баллонов с газами, экологичен, приводит к сокращению эксплуатационных расходов.


    что мешает продвижению автомобилей на легком газе :: Свое дело :: РБК

    Прощание с бензином

    У водородных двигателей долгая и непростая история: еще в 1979 году BMW выпустила первый автомобиль, работающий на этом газе. Однако нефтяные кризисы 1970-х, заставившие задуматься о разработке такого автомобиля, миновали, и вплоть до 2000-х автогиганты положили идею под сукно. Все изменилось в новом веке, когда нефть снова стала дорожать, а правительства задумались о снижении выбросов в атмосферу углекислого газа. Экологичность — один из главных плюсов водородных двигателей, ведь единственный побочный продукт их работы — обычная вода. Ни углекислого газа, ни соединений свинца.

    Читайте на РБК Pro

    В 2007 году BMW выпустила партию из ста автомобилей Hydrogen 7, способных работать как на бензине, так и на водороде, сопроводив это событие масштабной рекламной кампанией: за рулем таких авто появлялись голливудские звезды Брэд Питт, Анджелина Джоли, Ричард Гир, Шарон Стоун. Однако сотней машин дело и ограничилось: их технические характеристики оставляли желать лучшего. Компания выбрала тупиковый путь: гибридная модель сжигала водород в камере сгорания, и газового баллона в 8 кг хватало всего на 200–250 км. А стоил автомобиль на уровне топовых моделей концерна.

    Фото: Paul Sancya / AP

    Другие компании извлекли из эксперимента BMW урок. Сейчас уже три фирмы серийно выпускают легковые автомобили на водородных топливных ячейках, использующих топливо более эффективно: в результате электрохимической реакции они вырабатывают энергию, которая подается на электрический двигатель. Первой работающей по такой схеме была машина Hyundai ix35 Fuel Cell, поступившая в автосалоны в начале 2013 года. Годом позже в Японии стартовали продажи Toyota Mirai, а в 2015–2016 годах на японский и американский рынки вышла Honda Clarity. Еще полтора десятка компаний в последние годы объявили о скором выпуске или по крайней мере о начале разработки таких автомобилей. Совершенствование технологий позволило существенно удешевить производство: цена Hyundai ix35 Fuel Cell составляет около $53 тыс., Toyota Mirai — $57 тыс., Honda Clarity — $59 тыс.

    Тем не менее цены кажутся высокими по сравнению с обычными машинами: так, Hyundai ix35 с обычным двигателем стоит от $10 тыс. до 35 тыс. Да и сам водород пока обходится дороже бензина. Но инновационные автомобили не только чище, но и потенциально выгоднее. Согласно подсчетам бывшего главного исследователя по вопросам альтернативной энергии Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) Стива Хенча использовать водород в качестве энергоносителя намного выгоднее, чем обычный бензин. Энергоемкость одного галлона (4,54 л) бензина и 1 кг водорода, эквивалентного ему по объему, почти одинакова: 130 против 130–140 мДж. Галлон бензина в США стоит около $2,90, 1 кг водорода обойдется дороже — в $8,6. Однако если учесть, что термодинамическая эффективность бензина составляет 20–25%, а водорода — 60% и более, получится, что топливные ячейки в 2,5–3 раза эффективнее двигателя внутреннего сгорания. А значит, на том же объеме топлива водородные автомобили смогут проехать в 2,5–3 раза дольше.

    Высокая энергия

    В России компании также проявляют интерес к водородным технологиям. В 2006 году «Норильский никель» приобрел контрольный пакет акций американского пионера водородной энергетики Plug Power. Однако кризис 2008–2009 годов вынудил «Норникель» продать бумаги.

    В 2014 году в России появился производитель водородных топливных ячеек — AT Energy. Компании удалось найти свою нишу: она поставляет аккумуляторные системы для дронов, в том числе военных. Топливными элементами AT Energy были, например, оснащены дроны компании «АФМ-Серверс», снимавшие с воздуха Олимпиаду-2014 в Сочи. «Оснащение дронов водородными элементами дает большой выигрыш по длительности полета, кроме того, они перестают зависеть от температуры воздуха», — говорит основатель компании Данила Шапошников.

    В июне 2017 года AT Energy подписала стратегическое соглашение с АО «Линде Газ Рус», дочерней компанией производителя промышленных газов Linde Group. Партнеры будут поставлять владельцам беспилотных аппаратов баллоны с водородом производства Linde. Это поможет решить важнейшую проблему водородной энергетики для беспилотников — заправочной инфраструктуры.

    Легок на помине

    Ажиотаж по поводу самого легкого в природе газа, стартовавший в начале 2000-х, был подхвачен политиками. В 2004 году губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер рисовал картины «водородных шоссе», которыми будет опоясан его штат всего через шесть лет. Ничего такого, конечно, не произошло. «Автомобильная отрасль консервативна: все новые технологии дорогие, требуют оптимизации моделей по массе и габаритам, испытаний на ресурс», — говорит гендиректор AT Energy Данила Шапошников.

    Сказалась и экономическая ситуация. «В глобальном контексте замедление развития водородной энергетики связано с тем, что выбор технологий снижения выбросов в энергетике, транспорте, горнодобывающей промышленности и ЖКХ определяется экономической выгодой, — говорит советник по возобновляемой энергии в MoJo Energy Говард Рамсден, в 2000-х принимавший участие в разработке законодательства Европейского союза в области электроэнергетики. — Если финансовые механизмы стимулирования выбора низкоуглеродных технологий не являются существенными для стимулирования потребителя, то он либо не будет менять своих привычек, либо будет делать это очень вяло. Водородные технологии оказались слишком дороги для производителей в условиях двух глобальных экономических кризисов, где война за покупателя была жесткой».

    Проблемы вызваны не только экономической конъюнктурой. Первому элементу таблицы Менделеева то и дело достается от глав технологических компаний. Так, владелец Tesla Илон Маск неоднократно называл топливные ячейки «ошеломляюще тупой технологией», противопоставляя их электрическим аккумуляторам, на которые сделала ставку его компания. Основная претензия заключается в том, что в качестве средства хранения энергии ячейки уступают аккумуляторам, поскольку преобразование химической энергии в электрическую внутри топливного элемента ведет к неизбежным потерям.

    Илон Маск (Фото: Marcio Jose Sanchez / AP)

    Другие критики отмечают, что водородные автомобили по умолчанию небезопасны. Водород невидим, легко воспламеняется и не имеет запаха, а значит о его утечке водитель не догадается вплоть до взрыва. Правда, и Toyota и Honda специально отмечают, что в их моделях водород хранится в герметичных и ударопрочных контейнерах из углеволокна. И все-таки никакое углеволокно не выдержит сильного удара при ДТП.

    И даже подсчеты экономических выгод водорода могут быть обманчивы. «Главная проблема — высокая стоимость производства самих топливных элементов, так как водородные батареи содержат платину, один из самых дорогих металлов в мире, — напоминает Кристиан Цбинден. — Многие заблуждаются, считая водородную энергетику спасением от глобального изменения климата. На самом деле энергия из водорода — это плацебо, поскольку при производстве подобных батарей используется непропорционально большое количество электроэнергии. Поэтому «зелеными» данные технологии назвать нельзя». Самый распространенный в наши дни процесс получения водорода — паровой риформинг метана. Он требует использования углеводородов. Правда, теоретически его можно заменить электролизом воды, энергию для которого будут давать, например, солнечные батареи.

    Кроме того, под водородные двигатели нужно строить специальные сети заправок. «Вопрос не столько в разработках производителей двигателей, сколько в подготовке и развитии необходимой инфраструктуры, — считает Никита Игумнов, финансовый эксперт, ранее работавший в инвестпроектах Газпромбанка, в органах управления и контроля МОЭСК и «Мосэнергосбыта». — При реализации данного направления возникнет ряд проблем, требующих решения. Среди них — высокая стоимость производства, хранения и транспортировки топлива, а также необходимость масштабного развития необходимой инфраструктуры: заправки, терминалы хранения, производственные мощности. Все эти вопросы требуют масштабных инвестиций».

    Нишевой элемент

    И все-таки будет ошибочным считать водородную энергетику тупиковым направлением. «Например, она давно применяется в ракетостроении, но СМИ редко об этом пишут», — отмечает Шапошников. Пока автомобили на топливных элементах делают первые шаги, их меньшие братья — автопогрузчики уже вовсю переходят на самый легкий газ. В июле Walmart приобрела 55 млн акций одного из пионеров водородной энергетики — компании Plug Power, объявив о планах оснастить 30 своих центров дистрибуции водородными автозаправками, где смогут заряжаться погрузчики компании (сейчас такими заправками оснащены 22 американских магазина Walmart). В апреле этого года Amazon.com купила более 50 млн акций Plug Power, параллельно начав оснащать водородными заправками свои склады.

    Компании-конкуренты считают, что водород поможет их центрам быть более эффективными. «Складская техника — это ниша, в которой водородные топливные ячейки уже прочно закрепились, — говорит Данила Шапошников. — Электрические аккумуляторы погрузчиков быстро садятся и подолгу заряжаются. Возникают большие паузы в работе. Кроме того, батареи имеют короткий срок службы. А техника на водороде надежна, неприхотлива и, кроме того, экологична — такие погрузчики могут работать в закрытых помещениях».

    То, что силовые установки, работающие на водороде, практически бесшумны, делает их привлекательными для производства военной техники. Уже сейчас такими установками оснащают, например, подводные лодки. Водород служит и для нужд домохозяйств: энергетические станции мощностью от 1 до 5 кВт могут вырабатывать электроэнергию в режиме когенерации, попутно давая тепло для системы отопления и нагрева воды.

    В Японии такие автономные системы получили широкое признание после аварии на «Фукусиме», когда ядерная энергетика стала восприниматься как нечто страшное. Агентство по природным ресурсам и энергетике Японии рассматривает развитие водородной промышленности как один из приоритетов, рассчитывая за три года довести число используемых домохозяйствами водородных электрогенераторов до 1,4 млн. Кроме того, правительство мотивирует промышленные компании использовать водород в качестве источника электроэнергии на заводах и фабриках. А организаторы летних Олимпийских игр 2020 года в Токио собираются превратить их в демонстрацию возможностей водородных двигателей.

    Среди ниш, где водород находит себе применение уже сегодня, — стационарное резервное питание. «Топливные ячейки требуют мало обслуживания: поставил — забыл, — говорит Шапошников. — Когда напряжение в сети падает до нуля, они включаются. Небольшой баллон с газом, установленный, например, на сотовой вышке, даст ей энергии на сутки, пока ремонтная бригада устраняет проблему. Другая ниша — автономное энергоснабжение удаленных пунктов: можно раз в год наполнять газгольдер, обеспечивая электричеством и теплом небольшой поселок полярников где-нибудь в Арктике». Это решение подойдет для многих труднодоступных уголков страны.

    Водородная энергетика будет развиваться даже при отсутствии прорыва в автомобильной отрасли, говорят эксперты. Согласно прогнозу Markets&Markets объем мирового производства водорода, который сейчас составляет $115 млрд, к 2022 году вырастет до $154 млрд. Но и в автомобильной промышленности этот элемент рано списывать со счетов. Да, водород высокого давления требует строительства сотен заправочных станций. Но есть более дешевая альтернатива, которую сейчас разрабатывает сразу несколько компаний, в частности один из лидеров по производству топливных ячеек — канадская Ballard Power, делающая пилотный проект для китайского Министерства транспорта. Жидкий химический состав можно будет заливать в обычные бензохранилища, которыми оснащены АЗС, и заправлять им машину как бензином. В специальном реакторе из жидкости будет выделяться газообразный водород, поступающий в топливную ячейку. Голубая мечта Шварценеггера не столь уж и несбыточна.

    ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕТРО-ВОДОРОДНОГО КОМПЛЕКСА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯВ РАЗЛИЧНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ | Соломин

    1. Гольцов, В.А. В шаге от водородной цивилизации / В.А. Гольцов, Т.Н. Везироглу // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 22–24. – С. 33–39.

    2. Ackermann, T. Distributed generation: a definition / T. Ackermann, G. Andersson, L. Södera // Electric Power Systems Research. – 2001. – Vol. 57. – P. 195–204.

    3. Underground vs. Overhead: Power Line Installation – Cost Comparison and Mitigation, Electric Light and Power [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.elp.com/articles/powergrid_international/print/volume-18/issue-2/features/underground-vs-overheadpower-line-installation-cost-comparison-.html – (Дата обращения: 20.01.2018).

    4. Chade, D. Feasibility study of wind-to-hydrogen system for Arctic remote locations – Grimsey island case study / D. Chade, T. Miklis, D. Dvorak // Renewable Energy. – 2015. – Vol. 76. – P. 204–211.

    5. Svalbard's electric power could come from hydrogen. SINTEF. ScienceDaily, 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170207104356.htm – (Дата обращения: 04.01.2018).

    6. Underground Electric Transmission Lines. Public Service Commission of Wisconsin Electric 11 (05/11), 2011 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://psc.wi.gov/Documents/Under%20Ground%20Transmission.pdf. – (Дата обращения: 20.01.2018).

    7. How much energy is consumed in US residential and commercial buildings? US Energy Information Administration. May 10, 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=86&t=1 – (Дата обращения: 20.01.2018).

    8. Wind Energy Reduces Greenhouse Gas Emissions. American Wind Energy Association [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.awea.org/reducing-greenhouse-gas-emissions – (Дата обращения: 03.08.2017).

    9. Information. Statistics. World Wind Energy Association 2016 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.wwindea.org/11961-2/. – (Дата обращения: 01.08.2017).

    10. Small wind world market: back on track again. World Wind Energy Association 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.wwindea.org/small-wind-world-market-back-on-track-again/ – (Дата обращения: 01.08.2017).

    11. 2016 Wind Technologies Market Report, American Wind Energy Association, 2016 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://emp.lbl.gov/sites/default/files/2016_wind_technologies_market_report_final_optimized.pdf – (Дата обращения: 01.08.2017).

    12. Bruckner, T. Report of IPCC Working Group III – Mitigation of Climate Change, Annex III: Technology – specific Cost and Performance Parameters 2014 [Электронный ресурс] / T. Bruckner [et al.]. – Режим доступа: https://www.ipcc.ch/pdf/assessmentreport/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_annexiii.pdf – (Дата обращения: 08.01.2018).

    13. EIA.gov. How much carbon dioxide is produced from burning gasoline and diesel fuel. US Energy Information Administration, updated 19.05.17 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.eia.gov/tools/faqs/faq.php?id=307&t=11 – (Дата обращения: 08.01.2018).

    14. Consumption of energy. Eurostat Statistics Explained. European Commission. Modification of 09.11.2016 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php/Consumption_of_energy – (Дата обращения: 08.02.2017).

    15. Reports 1-4 of SRC-Vertical, Project RUE-2-010620-CH-06 “All-Climate Testing of Vertical Axis Wind Turbines”, for Lawrence Berkeley National, DOE, USA / E. Solomin. – 2006–2009. – Режим доступа: по запросу автору или Glen Dahlbacka at LBNL.

    16. Vesborg, P.C.K. Europe’s real energy problem [Электронный ресурс] / P.C.K. Vesborg // Technologist. – 2015 – No. 5. – Режим доступа: http://www.technologist.eu/europes-real-energyproblem/ – (Дата обращения: 03.08.2017).

    17. Dahlbacka, G. Vertical Axis Windpower Systems and Opportunities [Электронный ресурс] / G. Dahlbacka. – Berkeley Lab. – July 29, 2004. – Режим доступа: http://www2.lbl.gov/today/2004/Jul/26-Mon/windjump.html. – (Дата обращения: 27.02.2017).

    18. Reports 1-8 of SRC-Vertical on Project LBNL-T2-0203-RU “Development of Low-Maintenance Wind Power Systems” for Lawrence Berkeley National Laboratory and US Department of Energy [Электронный ресурс] / E. Solomin. – 2004–2006. – Режим доступа: http://newscenter.lbl.gov/2004/10/04/from-russia-with-wind-power/ (Дата обращения: 22.02.2017).

    19. Ashwill, T.D. A Retrospective of VAWT technology [Электронный ресурс] / T.D. Ashwill, H.J. Sutherland, D.E. Berg // Report of Sandia National Laboratories #SAND2012-0304, TRN: US201205%%90. – 2012. – Режим доступа: https://www.osti.gov/scitech/biblio/1035336-retrospective-vawt-technology – (Дата обращения: 26.02.2017).

    20. Ruff, H. Why is there so much confusion about “Small Wind”? [Электронный ресурс] / H. Ruff // CleanTechnica. – 2014. – Режим доступа: https://cleantechnica.com/2014/10/27/small-wind-turbine-myths/. – (Дата обращения: 27.02.2017).

    21. Parker, H.S. The Hidden Human Tragedy Caused by Incessant Wind Turbine Noise [Электронный ресурс] / H.S. Parker // European Platform Against Windfarms. – Режим доступа: https://stopthesethings.com/author/stopthesethings/page/2/ – (Дата обращения: 01.05.2017).

    22. Solomin, E. Iterative Approach in Design and Development of Vertical Axis Wind Turbines / E. Solomin, I. Kirpichnikova, A. Martyanov // Applied Mechanics and Materials. – 2015. – Vol. 792: Energy Systems, Materials and Designing in Mechanical Engineering. – No. 792. – P. 582–589.

    23. SWIP – New innovative solutions, components and tools for the integration of wind energy in urban and peri-urban areas. Spain, Great Britain. Program: FP7-ENERGY. European Commission. Modification of 17.07.2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://cordis.europa.eu/news/rcn/137715_en.html – (Дата обращения: 03.08.2017).

    24. Next-Generation Wind Technology. EU-funded projects [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://windeurope.org/policy/eu-funded-projects/ – (Дата обращения: 03.08.2017).

    25. WWEA released latest global small wind statistics. Jun.2, 2017 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.wwindea.org/wwea-released-latest-global-small-wind-statistics/ – (Дата обращения: 20.01.2018).

    26. da Rosa, A.V. Fundamentals of Renewable Energy Processes / Aldo V. da Rosa. – 3rd Edition. – 2013. – P. 688

    27. Borg, M. Offshore floating vertical axis wind turbines: advantages, disadvantages, and dynamics modeling state of the art [Электронный ресурс] / M. Borg, M. Collu, Brennan F.P. // The Royal Institution of Naval Architects. Marine & Offshore Renewable Energy. – 2012. – London, UK. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/235963001_Offshore_floating_vertical_axis_wind_turbines_Advantages_disadvantages_and_dynamics_modelling_state_of_the_art. – (Дата обращения: 24.01.2018).

    28. Albuquerque, I.M. A Characterization of Vertical Axis Wind Turbines / I.M. Albuquerque, F.F.d.S. Matos // IEEE Latin America Transaction. – 2016. – Vol. 14. – No.10. – P. 4255–4260.

    29. Соломин, Е.В. Основы методологии разработки вертикально-осевых ветроэнергетических установок / Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011. – № 1. – С. 18–39.

    30. Züttelab, A. Storage of Renewable Energy by Reduction of CO2 with Hydrogen. Sion, a new Center for Chemistry and Chemical engineering in Valais / A. Züttelab [et al.] // CHIMIA. – 2015. – Vol. 69. – No. 5. – P. 264–68.

    31. Energy Density of Hydrogen. An encyclopedia of scientific essays. The Physics Factbook. 2005.

    32. Hislop, M. Solid-state EV battery breakthrough from Li-ion battery inventor John Goodenough [Электронный ресурс] / M. Hislop // The American Energy News. Режим доступа: http://theamericanenergynews.com/markham-on-energy/solid-state-battery-advance-goodenough – (Дата обращения: 15.03.2017).

    33. Espinar, B. The role of energy storage for mini-grid stabilization / B. Espinar, D. Mayer. – Report IEA-PVPS T11-02:2011, IEA PVPS Task 11. – July 2011. – P. 28.

    34. Amiryar, M.E. A Review of Flywheel Energy Storage System Technologies and Their Applications / M.E. Amiryar, K.R. Pullen // Applied Science. – 2017. – Vol. 7. – P. 286.

    35. Hydrogen Storage. Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, US Department of Energy [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-storage. – (Дата обращения: 23.01.2018).

    36. LeRoy, R.L. The thermodynamics of aqueous water electrolysis. / R.L. LeRoy, C.T. Bowen, D.J. LeRoy // J. Electrochem. Soc. – 1980. – No. 127. – P.1954–1962.

    37. Zeng, K. Recent progress in alkaline water electrolysis for hydrogen production and applications / K. Zeng, D. Zhang // Prog. Energy Combus. Sci. – 2010. – Vol. 36. – P. 307–326.

    38. Gupta, R. Properties of Hydrogen. Cryogenic Data Handbook. Brookhaven National Laboratory, US Department of Energy [Электронный ресурс] / R. Gupta. – Режим доступа: https://www.bnl.gov/magnets/staff/gupta/cryogenic-data-handbook/Section3.pdf. – (Дата обращения: 23.02.2017).

    39. Dias, R. P. Observation of the Wigner-Huntington transition to metallic hydrogen / R.P. Dias, I.F. Silvera // Science. – 2017. – No. 355. – P. 715–718.

    40. Wind-to-Hydrogen Project. Hydrogen and Fuel Cells. National Renewable Energy Laboratory. DOE. USA [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.nrel.gov/hydrogen/wind-to-hydrogen.html.– (Дата обращения 23.02.2017).

    41. Павлов, Н.А. Автономное энергоснабжение объектов крайнего севера / Н.А. Павлов [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 10–11. – С. 75–83.

    42. Solomin, E.V. Algorithms of LiFePO4 batteries automatic charge / E.V. Solomin, D.V. Topolsky, I.G. Topolskaya // Procedia Engineering Journal. – 2015. – Vol. 129. – P. 213–218.

    43. Korobatov, D.V. Wind Turbine Power Plant Control / D.V. Korobatov [et al.] // Materials of X Internation-al IEEE Scientific and Technical Conference “Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines” (Dynamics, IEEE), Omsk State Technical University. – Nov. 2016.

    44. Martyanov, A.S. Development of control algorithms in Matlab/Simulink / A.S. Martyanov, E.V.Solomin, D.V. Korobatov // Procedia Engineering Journal. – 2015. – No. 129. – P. 922–26.

    45. Ротор ветряной установки с вертикальной осью вращения (варианты): пат. 2347104 РФ: МПК F03D 3/06 (2006.1) / Грахов Ю.В., Соломин Е.В. и др.; заявитель и патентообладатель ООО «ГРЦ-Вертикаль». – № 2006117014/06; заявл. 12.05.2006 опубл. 20.02.2009, Бюл. № 5. – 12 с.

    46. Ветроколесо ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения: пат. 2443902 РФ: МПК F03D3/06 (2006.01) / Грахов Ю.В., Соломин Е.В. и др.; заявитель и патентообладатель ООО «ГРЦ-Вертикаль». – № 2010121692/06; заявл. 27.05.2010 опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6. – 5 с.

    47. Комбинированная ветро-солнечная энергетическая установка со светодиодным прожектором для социальных нужд: пат. 101105 РФ, МПК F03D 9/02 (2006.01) / Соломин Е.В.; заявитель и патентообладатель ООО «НИИ “Уралмет”». – № 2010137417/06; заявл. 08.09.2010 опубл. 10.01.2011, Бюл. № 1. – 2 с.

    48. Sirotkin, E.A. Emergency Braking System for the Wind Turbine / E.A. Sirotkin [et al.] // Procedia Engineering Journal (ICIEAM). – 2016 (PROENG27157. PII: S1877–7058(15)03968–5).

    49. ISO/TR 15916:2015. Basic considerations for the safety of hydrogen systems. International Organization for Standardization [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.iso.org/standard/56546.html?browse=tc. – (Дата обращения: 25.01.2018).

    50. Pressure Equipment Directive 97/23/CE. European Commission [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ec.europa.eu/growth/sectors/pressure-gas/pressure-equipment/directive_en. – (Дата обращения 25.01.2018).

    51. Gusev, A.L. Cleaning system for corrosive gases and hydrogen / A.L. Gusev // Chemical and Petroleum Engineering. – 2009. – Vol. 45. – No. 9–10. – P. 640.

    52. Gusev, A.L. Manufacture Nanocomposites Membranes for clearing Chlorine / A.L. Gusev, M.A. Kazaryan // Work Meeting, Bayer MaterialScience AG, Leverkuzen, Germany, 12–15, August, 2007.

    53. Favier, F.L. Hydrogen sensors and switches from electrodeposited palladium mesowire arrays / F.L. Favier [et al.] // Science. – 2001. – No. 293(5538). – P. 2227–2231.

    54. Gusev, A.L. Hydrogen Sensor for Cryogenic Vacuum Objects / A.L. Gusev [et al.] // Hydrogen Materials Science and Chemistry of Metal Hydrides. – 01/2002. – P. 41–47. ISBN: 978-1-4020-0731-6.

    55. Gusev, A.L. Hydrogen Sensor for Cryogenic vacuum objects / A.L. Gusev [et al.] // Abstacts book of NATO International Conference Katsiveli, Yalta, Ukraine September 02–08, 1999. – P. 370.

    56. Eberle, U. Fuel cell electric vehicles and hydrogen infrastructure: status 2012 / U. Eberle, B. Mueller, R. von Helmolt // Energy & Environmental Science. – 2012. – Vol. 5. – No. 10. – P. 8790–8798.

    57. Gusev, A.L. Thermodynamic peculiarities of low-temperature regeneration of cryosorption devices in heat-insulation cavities of hydrogenous cryogenic tanks / A.L. Gusev // International Journal of Hydrogen Energy. – 2001. – Vol. 26. – No. 8. – P. 863–871.

    58. Gusev, A.L. Flaw detection of large cryogenic objects with regard for the effect of effusion induced hydrogen superinsulation instability // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2000. – No. 1. – P. 103–108.

    59. Gusev, A.L. Anomalies of the residual superinsulation pressure under emergency conditions of cryogenic objects / A.L. Gusev // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). – 2000. – No. 1. – P. 55–75.

    60. Bratsch, S.G. Standard Electrode Potentials and Temperature Coefficients in Water at 298.15 K / S.G. Bratsch // J. Phys. Chem. Ref. Data. American Institute of Physics. – 1989. – No. 18 (1). – P. 1–21.

    61. ГОСТ 3022-80. Водород технический. Технические условия. – Введ. 1981-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 27 с.

    62. Kirpichnikova, I.M. Simulation of a generator for a wind–power unit / I.M. Kirpichnikova, A.S. Martyanov, E.V. Solomin // Russian Electrical Engineering. – 2013. – No. 84(10). – P. 46–49.

    63. Гольцов, В.А. От водородной экономики к водородной цивилизации / В.А. Гольцов, Т.Н. Везироглу // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 22–24. – C. 25–32.

    64. Галеев, А.Г. Методика оптимизации параметров технического обслуживания и показателей безотказности сложных технических систем, функционирующих на кислородно-водородном топливе / А.Г. Галеев [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 1–3. – С. 22–33.

    65. Наман, С.А. Пилотная промышленная установка по десорбции h3S из воды черного моря / С.А. Наман, И.Э. Тур, Т.Н. Везироглу // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 22–24. – С. 99–109.

    66. Research Focuses on Overcoming Challenges.Hydrogen Production: Electrolysis, Fuel Cell Technologies Office, US Department of Energy [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-production-electrolysis – (Дата обращения: 25.01.2018).

    67. Varkaraki, E. Hydrogen based Uninterruptible Power Supply. 2nd European Hydrogen Energy Conference – EHEC 2005, Nov. 22-25, Zaragoza [Электронный ресурс] / E. Varkaraki [et. al.]. –. Режим доступа: http://www.cres.gr/kape/hmerida/files/ydrogen/Varkaraki_EHEC_05%20HELPS.pdf – (Дата обращения: 24.01.2018).

    Сделай сам самодельный генератор водорода HHO

    ОПАСНОСТЬ: Этот проект включает создание смеси водорода и кислорода, которая является очень ВЗРЫВЧАТОЙ ГАЗОЙ. В замкнутом пространстве детонация газа очень опасна и может привести к серьезным травмам.

    Как это работает
    Вода - это соединение, состоящее из двух элементов: водорода и кислорода. Он имеет химический символ h3O, который указывает на то, что каждая молекула представляет собой комбинацию одного атома кислорода и двух атомов водорода.

    Все атомы могут образовывать «ионы». Это тот же атом, за исключением небольшой надбавки. Атомы могут ионизироваться в присутствии электрического поля. Вы можете увидеть крайние примеры этого в проекте DIY Tesla Coil. Водород образует положительные ионы, а кислород - отрицательные. Мы используем это в своих интересах, используя электрическое поле, чтобы разлучить молекулы воды.

    Поместив два электрода (металлические пластины) в воду, мы можем создать между ними электрическое поле, подключив их к клеммам батареи или источника питания.Положительный электрод известен как анод, а отрицательный - катод. Чистая вода на самом деле не проводит электричество, поэтому ее нельзя использовать без добавления чего-либо в воду. Водопроводная вода уже содержит много растворенных соединений, которые позволяют воде проводить. Ионы, образующиеся в воде, будут притягиваться к электроду противоположной полярности, то есть положительные ионы водорода будут двигаться к катоду, а отрицательные ионы кислорода - к аноду. Как только ионы достигают поверхности электродов, заряды нейтрализуются путем добавления или удаления электронов.Затем газ должен пузыриться из оставшейся воды, которую необходимо собрать.

    Электроды обычно изготавливаются из металла или графита (углерода), поэтому они могут пропускать электричество в воду. Важно, чтобы выбранный материал не реагировал легко с кислородом или одним из растворенных соединений, в противном случае реакции будут происходить на поверхности катода (отрицательного электрода), и вода будет загрязнена продуктами этих реакций. Ниже вы увидите пример этого, когда используются медные электроды.Это также означает, что газообразный кислород не выделяется или выделяется очень мало, когда он соединяется с металлическим электродом и остается в контейнере.

    Проект

    Это простой проект, который используется для создания газообразного водорода и кислорода путем электролиза воды. Цель заключалась в том, чтобы добиться хороших показателей добычи газа без использования дополнительных химикатов или эрозии электродов.

    Первые опробованные электроды остались от другого проекта. Они были сделаны из углеродных стержней с медным покрытием, которые не идеальны из-за способности меди вступать в реакцию с водой.Идея заключалась в том, что в конечном итоге вся медь отреагирует, и останется только углерод, который не будет загрязнять воду.

    Медь, казалось, слишком долго реагировала, и было решено, что это вообще бесполезно. Ниже вы можете увидеть результат использования медного электрода для электролиза. Голубой ил, плавающий на поверхности воды, является реактивом меди и водопроводной воды.

    Многие люди используют электроды, сделанные из кухонной посуды из нержавеющей стали или пластины переключателя, потому что нержавеющая сталь не реагирует так легко.Проблема в том, что качество стали, часто встречающейся в таких изделиях, невелико, и через несколько минут работы у вас останется коричневый осадок. Они также довольно тонкие, обычно менее 1 мм, что означает, что они не прослужат очень долго, прежде чем полностью разрушатся. Эрозия электродов происходит намного быстрее, когда используются высокие токи или растворенные вещества (часто называемые катализаторами).

    Объем произведенного газа пропорционален заряду, проходящему через воду (ток), и поэтому большой ток означает больше газа.Для этого расстояние между электродами должно быть как можно более близким, но при этом должно быть достаточно места для свободного выхода газа.

    Металлом, выбранным для изготовления пластин, была специальная высококачественная нержавеющая сталь для уменьшения коррозии. Такой металл не такой проводящий, как, например, медь, поэтому эти пластины были изготовлены из толстых листов толщиной 2 мм, чтобы противостоять этому потенциальному ограничивающему фактору. Был использован металл очень высокого качества, что означало, что его было слишком сложно резать обычными инструментами для самостоятельной резки, поэтому эти пластины были вырезаны с помощью струи воды под высоким давлением.

    ИНФОРМАЦИЯ: Даже нержавеющая сталь самого высокого качества будет реагировать с водой и выделять токсичные химические вещества. Избегайте прикосновения к воде после использования.

    Пластины уложены друг на друга с помощью нейлоновых шайб, используемых в качестве промежутка. Их размещают в чередующихся положениях, чтобы пластины были + - + - + -. Затем были использованы крепления из нержавеющей стали, чтобы собрать все вместе. Важно, чтобы он был собран хорошо, иначе в зоне добычи газа могут возникнуть искры, что приведет к взрыву.

    Всего было использовано 16 пластин с расстоянием между ними 1 мм. Большая общая площадь поверхности и толщина пластин и болтов означали, что они могут пропускать очень большие токи без значительного резистивного нагрева металла. Общая емкость электродов составляла 1 нФ при измерении на воздухе, что указывает на большую близкую площадь поверхности для производства газа. Этот набор электродов потребляет около 25 А из обычной водопроводной воды. Чтобы собрать газ, электроды нужно поместить в какой-то контейнер.Используемый контейнер был просто чем-то из супермаркета и изначально предназначался для хранения чего-то вроде чая!

    На этом видео показан результат приложения 12 В к электродам при погружении в обычную водопроводную воду. В воду вообще не добавлялись «катализаторы», это просто водопроводная вода!

    Это рисунок около 25А. Питание ячейки регулируется с помощью схемы широтно-импульсной модуляции.

    Контейнер был сделан из металла, поэтому важно было разместить электроды на пластиковом основании, чтобы предотвратить короткое замыкание.На этом изображении показано, как две банановые розетки были установлены по обе стороны от медных и латунных фитингов, используемых для отвода газа. Силовая и трубопроводная арматура были плотно завинчены и герметизированы силиконовым герметиком, чтобы закрытый контейнер был герметичным.

    Образующийся газ представляет собой взрывоопасную смесь водорода и кислорода, и с ним следует обращаться с особой осторожностью. Внутри контейнера находится большой объем газа, который при воспламенении взорвется и разрушит контейнер. Чтобы избежать детонации газа, труба от баллона подводится к основанию другого баллона, наполовину заполненного водой.Это позволяет газу пузыриться через воду, а затем собирать ее через другую трубу, которая используется в качестве выхода газа. Теперь, если на выходе произойдет какое-либо возгорание, пламя не сможет пройти обратно через барботер в большой объем газа в электролизной ячейке. Это абсолютно необходимое устройство безопасности, и его нельзя пропускать.

    Сейчас только решаю, что делать с газом! Хороший способ увидеть, насколько взрывоопасна газовая смесь, - пузырьки газа через другой контейнер с водой, например кружку, зажечь пузырьки, когда они достигают поверхности.Каждый пузырь очень громко взорвется и, возможно, задует зажигалку.

    Похожий проект, в котором используются взрывные свойства газа, - это эксперимент с водородной пушкой.

    Вы должны знать, что взрыв этой газовой смеси HHO ОЧЕНЬ-ОЧЕНЬ громкий.

    Производство водорода: электролиз | Министерство энергетики

    Как это работает?

    Подобно топливным элементам, электролизеры состоят из анода и катода, разделенных электролитом. Различные электролизеры работают по-разному, в основном из-за разного типа материала электролита.

    Мембранные электролизеры с полимерным электролитом

    В электролизере с полимерной электролитной мембраной (PEM) электролит представляет собой твердый специальный пластик.

    • Вода реагирует на аноде с образованием кислорода и положительно заряженных ионов водорода (протонов).
    • Электроны проходят через внешнюю цепь, а ионы водорода избирательно перемещаются через PEM к катоду.
    • На катоде ионы водорода объединяются с электронами из внешнего контура с образованием газообразного водорода.Анодная реакция: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e - Катодная реакция: 4H + + 4e - → 2H 2
    Щелочные электролизеры

    Щелочные электролизеры работают за счет переноса гидроксид-ионов (OH - ) через электролит от катода к аноду с образованием водорода на катодной стороне. Электролизеры, использующие жидкий щелочной раствор гидроксида натрия или калия в качестве электролита, коммерчески доступны в течение многих лет.Новые подходы, использующие твердые щелочнообменные мембраны в качестве электролита, перспективны в лабораторных условиях.

    Твердооксидные электролизеры

    Твердооксидные электролизеры, в которых в качестве электролита используется твердый керамический материал, который избирательно проводит отрицательно заряженные ионы кислорода (O 2- ) при повышенных температурах, генерируют водород немного по-другому.

    • Вода на катоде соединяется с электронами из внешней цепи с образованием газообразного водорода и отрицательно заряженных ионов кислорода.
    • Ионы кислорода проходят через твердую керамическую мембрану и реагируют на аноде с образованием газообразного кислорода и генерации электронов для внешнего контура.

    Твердооксидные электролизеры должны работать при температурах, достаточно высоких, чтобы твердооксидные мембраны функционировали должным образом (около 700–800 ° C, по сравнению с электролизерами PEM, которые работают при 70–90 ° C, и промышленными щелочными электролизерами, которые работать при 100–150 ° C). Электролизеры на твердом оксиде могут эффективно использовать тепло, доступное при этих повышенных температурах (из различных источников, включая ядерную энергию), для уменьшения количества электроэнергии, необходимой для производства водорода из воды.

    Почему рассматривается этот путь?

    Водород, произведенный посредством электролиза, может привести к нулевым выбросам парниковых газов, в зависимости от источника используемой электроэнергии. Источник необходимой электроэнергии, включая ее стоимость и эффективность, а также выбросы в результате производства электроэнергии, необходимо учитывать при оценке выгод и экономической целесообразности производства водорода посредством электролиза. Во многих регионах страны сегодняшняя электросеть не идеальна для обеспечения электроэнергией, необходимой для электролиза, из-за выделяемых парниковых газов и количества топлива, необходимого из-за низкой эффективности процесса производства электроэнергии.Производство водорода посредством электролиза используется для возобновляемых (ветряных) и ядерных источников энергии. Эти пути приводят к практически нулевым выбросам парниковых газов и загрязняющих веществ.

    Потенциал для синергизма с производством энергии из возобновляемых источников
    Производство водорода посредством электролиза может открыть возможности для синергизма с производством переменного тока, что характерно для некоторых технологий возобновляемых источников энергии. Например, несмотря на то, что стоимость энергии ветра продолжает падать, присущая ветру изменчивость является препятствием для эффективного использования энергии ветра.Водородное топливо и производство электроэнергии могут быть интегрированы в ветряную электростанцию, что позволит гибко менять производство, чтобы наилучшим образом согласовать доступность ресурсов с эксплуатационными потребностями системы и рыночными факторами. Кроме того, во времена избыточного производства электроэнергии от ветряных электростанций вместо того, чтобы сокращать потребление электроэнергии, как это обычно делается, можно использовать это избыточное электричество для производства водорода путем электролиза.

    Важно отметить ...

    • Сегодняшняя электрическая сеть не является идеальным источником электроэнергии для электролиза, поскольку большая часть электроэнергии вырабатывается с использованием технологий, которые приводят к выбросам парниковых газов и являются энергоемкими.Производство электроэнергии с использованием технологий возобновляемой или ядерной энергии, либо отдельно от сети, либо в качестве растущей части структуры сети, является возможным вариантом преодоления этих ограничений для производства водорода посредством электролиза.
    • Министерство энергетики США и другие продолжают усилия по снижению стоимости производства электроэнергии из возобновляемых источников и развитию более эффективного производства электроэнергии на основе угля с улавливанием, использованием и хранением углерода. Например, производство ветровой электроэнергии быстро растет в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

    Исследования направлены на преодоление проблем

    • Снижение капитальных затрат на электролизер и баланс системы, а также повышение энергоэффективности преобразования электроэнергии в водород.
    • Интеграция сжатия в электролизер, чтобы избежать затрат на отдельный водородный компрессор, необходимый для увеличения давления для хранения водорода.

    Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: Производство и распределение водорода

    Несмотря на то, что водород присутствует в большом количестве на Земле как элемент, он почти всегда присутствует в составе другого соединения, такого как вода (H 2 O) или метан (CH 4 ), и должен быть разделен на чистый водород (H 2). ) для использования в электромобилях на топливных элементах.Водородное топливо соединяется с кислородом воздуха через топливный элемент, создавая электричество и воду в результате электрохимического процесса.

    Производство

    Водород можно производить из различных внутренних источников, включая ископаемое топливо, биомассу и электролиз воды с помощью электричества. Воздействие водорода на окружающую среду и энергоэффективность зависят от того, как он производится. Реализуется несколько проектов по снижению затрат, связанных с производством водорода.

    Есть несколько способов производства водорода:

    • Риформинг / газификация природного газа: Синтез-газ, смесь водорода, монооксида углерода и небольшого количества диоксида углерода, образуется в результате реакции природного газа с высокотемпературным паром.Окись углерода реагирует с водой с образованием дополнительного водорода. Этот метод самый дешевый, эффективный и самый распространенный. На конверсию природного газа с использованием пара приходится большая часть водорода, ежегодно производимого в Соединенных Штатах.

      Синтез-газ также может быть создан путем реакции угля или биомассы с высокотемпературным паром и кислородом в газификаторе под давлением, который преобразуется в газообразные компоненты - процесс, называемый газификация . Полученный синтез-газ содержит водород и монооксид углерода, который реагирует с водяным паром для отделения водорода.

    • Электролиз: Электрический ток расщепляет воду на водород и кислород. Если электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, образующийся водород также будет считаться возобновляемым и имеет множество преимуществ по выбросам. Набирают обороты проекты по производству водорода, когда избыточная возобновляемая электроэнергия, если таковая имеется, используется для производства водорода посредством электролиза.

    • Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемые жидкие виды топлива, такие как этанол, вступают в реакцию с высокотемпературным паром с образованием водорода вблизи точки конечного использования.

    • Ферментация: Биомасса превращается в сырье, богатое сахаром, которое можно сбраживать для получения водорода.

    Ряд методов производства водорода находятся в стадии разработки:

    Основными производителями водорода являются Калифорния, Луизиана и Техас. Сегодня почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах, используется для очистки нефти, обработки металлов, производства удобрений и обработки пищевых продуктов.

    Основной задачей производства водорода является снижение стоимости технологий производства, чтобы сделать получаемый водород конкурентоспособным по стоимости по сравнению с обычным транспортным топливом.Государственные и отраслевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты снижают стоимость, а также воздействие на окружающую среду технологий производства водорода. Узнайте больше о производстве водорода в Управлении технологий производства водорода и топливных элементов.

    Распределение

    Большая часть водорода, используемого в Соединенных Штатах, производится там или поблизости от того места, где он используется, обычно на крупных промышленных предприятиях. Инфраструктура, необходимая для распределения водорода по общенациональной сети заправочных станций, необходимых для повсеместного использования электромобилей на топливных элементах, все еще нуждается в развитии.Первоначальное развертывание транспортных средств и станций сосредоточено на построении этих распределительных сетей, в первую очередь в южной и северной Калифорнии.

    В настоящее время водород распределяется тремя способами:

    • Трубопровод: Этот наименее дорогой способ доставки больших объемов водорода ограничен, поскольку в настоящее время доступно только около 1600 миль трубопроводов США для доставки водорода. Эти трубопроводы расположены недалеко от крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов в Иллинойсе, Калифорнии и на побережье Мексиканского залива.

    • Трубные прицепы высокого давления: Транспортировка сжатого водородного газа грузовиками, железнодорожными вагонами, кораблями или баржами в трубных прицепах высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль или меньше.

    • Цистерны для сжиженного водорода: Криогенное сжижение - это процесс, при котором водород охлаждается до температуры, при которой он становится жидкостью. Хотя процесс сжижения является дорогостоящим, он позволяет транспортировать водород более эффективно (по сравнению с использованием трубных прицепов высокого давления) на большие расстояния грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей.Если сжиженный водород не используется с достаточно высокой скоростью в точке потребления, он выкипает (или испаряется) из резервуаров для хранения. В результате необходимо тщательно согласовывать скорости доставки и потребления водорода.

    Создание инфраструктуры для распределения и доставки водорода на тысячи будущих заправочных станций представляет собой множество проблем. Поскольку водород содержит меньше энергии на единицу объема, чем все другие виды топлива, его транспортировка, хранение и доставка к месту конечного использования обходятся дороже в пересчете на галлоновый эквивалент бензина (на ГПЭ).Строительство новой сети водородных трубопроводов связано с высокими начальными капитальными затратами, а свойства водорода создают уникальные проблемы для материалов трубопроводов и конструкции компрессора. Однако, поскольку водород можно производить из самых разных ресурсов, региональное или даже местное производство водорода может максимально использовать местные ресурсы и минимизировать проблемы с распределением.

    Необходимо учитывать компромисс между централизованным и распределенным производством. Производство водорода централизованно на крупных заводах снижает производственные затраты, но увеличивает затраты на сбыт.Производство водорода в точке конечного использования - например, на заправочных станциях - снижает затраты на сбыт, но увеличивает производственные затраты из-за затрат на создание производственных мощностей на месте.

    Государственные и промышленные научно-исследовательские проекты преодолевают препятствия на пути к эффективному распределению водорода. Узнайте больше о распределении водорода в Управлении технологий водорода и топливных элементов.

    Как получить водородный газ (4 метода)

    Газообразный водород легко получить дома или в лаборатории, используя обычные бытовые материалы.Вот как безопасно получить водород.

    Получение газообразного водорода - метод 1

    Один из самых простых способов получить водород - это получить его из воды, H 2 O. В этом методе используется электролиз, при котором вода расщепляется на водород и газообразный кислород.

    Необходимые материалы

    • вода
    • Аккумулятор 9 В
    • 2 скрепки
    • еще одна емкость с водой

    Ступеньки

    1. Разогните скрепки и подсоедините по одной к каждой клемме аккумулятора.
    2. Поместите другие концы, не касаясь, в емкость с водой. Это оно!
    3. На обоих проводах появятся пузыри. Тот, у которого больше пузырьков, выделяет чистый водород. Остальные пузырьки - это нечистый кислород. Вы можете проверить, какой газ является водородом, зажег спичку или зажигалку над контейнером. Пузырьки водорода загорятся; пузырьки кислорода не горят.
    4. Соберите газообразный водород, перевернув наполненную водой трубку или сосуд над проволокой, производящей газообразный водород.Причина, по которой вам нужна вода в емкости, заключается в том, чтобы вы могли собирать водород, не получая воздуха. Воздух содержит 20% кислорода, который вы не должны попадать в контейнер, чтобы он не стал опасно воспламеняющимся. По той же причине не собирайте газ, отходящий от обоих проводов, в один и тот же контейнер, так как смесь может взорваться при возгорании. При желании вы можете собирать кислород так же, как водород, но имейте в виду, что этот газ не очень чистый.
    5. Закройте или закройте контейнер перед его переворачиванием, чтобы избежать контакта с воздухом.Отсоедините аккумулятор.

    Получение газообразного водорода - метод 2

    Есть два простых улучшения, которые вы можете сделать, чтобы повысить эффективность производства газообразного водорода. Вы можете использовать графит (уголь) в виде грифеля карандаша в качестве электродов, а также добавить щепотку соли в воду, чтобы она действовала как электролит.

    Из графита получаются хорошие электроды, поскольку он электрически нейтрален и не растворяется во время реакции электролиза. Соль полезна, потому что она диссоциирует на ионы, которые увеличивают ток.

    Необходимые материалы

    • 2 карандаша
    • соль
    • картон
    • вода
    • аккумулятор (может опуститься до 1,5 В с электролитом)
    • 2 скрепки или (еще лучше) 2 куска электрического провода
    • еще одна емкость с водой

    Ступеньки

    1. Подготовьте карандаши, сняв стирающую головку и металлические колпачки и заточив оба конца карандаша.
    2. Вы собираетесь использовать картон, чтобы держать карандаши в воде.Положите картон на емкость с водой. Вставьте карандаши в картон так, чтобы грифель был погружен в жидкость, но не касался дна или стенок емкости.
    3. Отложите картон с карандашами на мгновение и добавьте в воду щепотку соли. Вы можете использовать поваренную соль, английскую соль и т. Д.
    4. Заменить картон / карандаш. К каждому карандашу прикрепите провод и подключите его к клеммам аккумулятора.
    5. Собрать газ, как и прежде, в емкость, наполненную водой.

    Получение газообразного водорода - метод 3

    Вы можете получить газообразный водород, реагируя соляной кислотой с цинком:

    Цинк + соляная кислота → хлорид цинка + водород
    Zn (т) + 2HCl (л) → ZnCl 2 (л) + H 2 (г)

    Необходимые материалы

    • соляная кислота (соляная кислота)
    • гранулы цинка (или железные опилки или полосы алюминия)

    Пузырьки газообразного водорода будут выпущены, как только кислота и цинк будут смешаны.Будьте очень осторожны, чтобы избежать контакта с кислотой. Кроме того, эта реакция выделяет тепло.

    Самодельный водородный газ - метод 4

    Алюминий + гидроксид натрия → Водород + алюминат натрия
    2Al (s) + 6NaOH (водн.) → 3H 2 (г) + 2Na 3 AlO 3 (водн.)

    Необходимые материалы

    • гидроксид натрия (содержится в некоторых средствах для удаления засоров канализации)
    • алюминий (входит в состав средств для удаления слива или можно использовать фольгу)

    Это чрезвычайно простой способ получения газообразного водорода в домашних условиях.Просто добавьте немного воды в средство для удаления засоров слива! Реакция экзотермична, поэтому используйте стеклянную (не пластиковую) бутылку для сбора образовавшегося газа.

    Безопасность водородного газа

    • Главное соображение безопасности - исключить возможность смешивания газообразного водорода с кислородом воздуха. Если это произойдет, ничего плохого не произойдет, но полученная смесь воздух-водород гораздо более горючая, чем сам по себе водород, потому что теперь она содержит кислород, который будет действовать как окислитель.
    • Храните газообразный водород вдали от открытого огня или другого источника воспламенения.

    Норвежская команда обнаружила более дешевый способ производства водородного топлива

    Опубликовано 23 августа 2019 г., 13:58 автор: Новости Близнецов

    [Георг Матисен]

    Норвежские ученые разработали материал, который может производить водород из водяного пара, а не из жидкой воды.Это окупается, потому что тепло дешевле электричества.

    Результаты исследования были недавно опубликованы в Nature Materials в статье под названием «Смешанные протоно- и электронопроводящие двойные перовскитные аноды для стабильных и эффективных трубчатых протонно-керамических электролизеров».

    Водород может занять место, когда батареи больше не могут выполнять свою работу. Когда важно хранить большое количество энергии, например, больше, чем нужно для того, чтобы водить машину в течение нескольких часов, становится дешевле и эффективнее хранить ее в виде водорода.

    Проще говоря, вы используете энергию для расщепления воды на водород и кислород. Когда вам нужно производить энергию, вы обращаете весь процесс вспять, повторно вводя водород и производя энергию и воду.

    «Наиболее часто применяемый метод для этого остается таким же, как и метод, применявшийся на водородном заводе« Ваннстоффен »на электростанции Веморк в Телемарке столетие назад», - объясняют Эйнар Велестад и Рагнар Страндбакке. Веллестад - научный сотрудник SINTEF. Индустрия и Страндбакке, аспирант Центра материаловедения и нанотехнологий Университета Осло.

    Низкотемпературный электролиз

    Речь идет о низкотемпературном электролизе. Метод стал лучше, дешевле и эффективнее, но по-прежнему требует много энергии.

    «В течение многих лет практически ничего не происходило, потому что было очень дешево производить водород из природного газа, и потому что изменение климата не было проблемой, которую нужно было принимать во внимание», - говорит Веллестад. «Теперь, когда мы уделяем больше внимания возобновляемым источникам энергии. , фокус усилился.«

    Возобновляемая энергия означает большее колебание цен. Объемы доступной солнечной, ветровой и волновой энергии меняются в течение года. По этой причине более важно хранить энергию, вырабатываемую в дни пикового производства, и использовать ее, когда спрос превышает производство.

    Вёллестад и Страндбакке в настоящее время работают над проектом ЕС, включающим исследовательские эксперименты при совершенно разных температурах. Они используют пар вместо жидкой воды для производства водорода.

    «Тепло способствует реакции, и при более высоких температурах каталитическая активность намного выше», - говорят исследователи. Это означает, что для протекания реакции требуется меньше электроэнергии, что делает производимый водород более конкурентоспособным на рынке ». Тепло намного дешевле электричества », - говорит Веллестад.

    Избегайте благородных металлов

    «Работа при более высоких температурах дает дополнительное преимущество», - говорит Веллестад.«Необязательно использовать благородные металлы».

    Дело в том, что следующее поколение низкотемпературных электролизеров (аппаратов, в которых происходит электролиз) требует платины и других дорогих благородных металлов, чтобы сделать водное деление эффективным. «При более высоких температурах и большей каталитической активности нам больше не нужны эти дорогие материалы для завершения реакции», - говорит он.

    «Изготовить такую ​​трубу, наверное, не дешевле, чем произвести батарею.Но вам понадобится всего одна труба, чтобы произвести такое же количество энергии, которое потребовало бы нескольких батарей. По сравнению с батареями, наш процесс потребляет гораздо меньшие объемы сырья по сравнению с количеством хранимой энергии », - говорит исследователь SINTEF Эйнар Веллестад.

    Проблема заключалась в том, чтобы найти материалы, которые могут удовлетворить строгие требования, возникающие при температуре пара до 600 градусов. Здесь на сцену выходят материаловеды Веллестад и Страндбакке.Они начали со списка из 120 материалов, которые, по их мнению, могли бы подходить для различных аспектов процесса.

    «Лучшие материалы для этой реакции, то есть те, которые мы считали лучшими, не выдерживают воздействия пара при таких температурах», - говорит Веллестад. «Мы использовали материал, который, как мы знали, был эффективным, но заметили, что он не выдерживает давления пара. Поэтому мы, наконец, решили выбрать этот материал и немного подправить химию », - говорит он.

    Увеличить масштаб

    Теперь у них есть первый электролизер, который эффективно работает с использованием сжатого пара и может быть расширен для использования в промышленных процессах. Однако недостаточно просто продемонстрировать это в небольшой лаборатории. Если исследования будут применяться на практике, должна быть возможность запускать процесс в более крупных масштабах.

    «Мы изготовили трубы, которые будут использоваться, что делает систему полностью масштабируемой», - говорит Веллестад.

    Последним преимуществом является то, что использование этого типа технологии и конструкции означает, что производимый водород полностью сухой. Все другие электролитические процессы производят водород, загрязненный водой или другими молекулами. Они должны быть отделены перед тем, как водород можно будет хранить под давлением. Это не очень сложный процесс, но дополнительная работа означает, что единицы установки должны быть больше.

    Материал, который они используют, состоит из бария, лантана, гадолиния, кобальта и кислорода, и исследователи назвали его BGLC.

    «Что мы сделали, так это заменили часть бария в исходном материале на большее количество лантана с простой целью сделать его более простым», - говорит Веллестад.

    Дешевле батарей…

    Звучит дорого, но на самом деле с экономической точки зрения все в порядке.

    «Изготовить такую ​​трубу, наверное, не дешевле, чем произвести батарею. Но вам понадобится всего одна труба, чтобы произвести такое же количество энергии, которое потребовало бы нескольких батарей », - объясняет Веллестад.

    Если мы рассмотрим трубу и батарею, запасающие одинаковое количество электроэнергии в течение одного часа, батарея будет дешевле. Но если вы хотите хранить такое же количество электроэнергии в течение 24 часов, вам понадобятся 24 батареи. Выбирая водород, вам все равно потребуется только одна труба. Вы просто продолжаете наполнять резервуар для хранения или, при необходимости, приобретаете резервуар большего размера.

    «По сравнению с батареями, наш процесс потребляет гораздо меньшие объемы сырья по сравнению с количеством хранимой энергии», - говорит Веллестад.

    Он считает водород хорошим вариантом, особенно в транспортном и промышленном секторах. В транспортном секторе водород подходит для перевозки на большие расстояния тяжелыми перевозчиками, такими как поезда, корабли и тягачи. В промышленном секторе Vøllestad выделяет производство стали, где в производственном процессе требуется большое количество тепла. Это тепло, которое можно использовать для нагрева воды для электролиза.

    … в долгосрочной перспективе

    Следующий шаг - перевести производственный процесс на коммерческую основу.Компания CoorsTek Membrane Sciences, которая участвует в проекте в качестве отраслевого партнера, прекрасно понимает, что это не произойдет в одночасье.

    «Сроки разработки почти всех связанных с энергией технологий велики, - говорит Пер Вестре, управляющий директор CoorsTek в Норвегии. - Между изобретением литий-ионной батареи и ее нынешним применением в миллионах автомобилей прошло много лет. . "

    «Наша разработка керамических мембран для электрохимических процессов - долгосрочный проект.Нет сомнений в том, что рынок существует и что паровой электролиз интересен, если мы сможем добиться совершенства технологии по разумной цене », - говорит Вестре.

    Исследование следующей задачи

    «Есть еще много шагов, которые необходимо оптимизировать и развивать дальше», - вставляет Воллестад. «Метод производства должен быть обновлен, и мы должны продемонстрировать стабильность с течением времени. На сегодняшний день мы провели измерения на одной трубе для более чем 700 часов, но в промышленных масштабах вы должны построить систему, состоящую из сотни, тысячи или, возможно, десяти тысяч труб.«

    Работа идет полным ходом. Исследование, в результате которого был получен материал BGLC, теперь опубликовано в июньском выпуске журнала Nature Materials. Публикация в таком престижном журнале требует времени, и работа значительно продвинулась со времени подачи статьи.

    «Мы уже восемнадцать месяцев работаем над новым проектом ЕС, в котором мы работаем над решением следующих проблем», - говорят Веллестад и Страндбакке.

    Эта статья любезно предоставлена ​​Gemini Research News и может быть найдена в исходной форме здесь.

    Мнения, выраженные в данном документе, принадлежат автору и не обязательно принадлежат The Maritime Executive.

    Метод получения кислорода из воды в условиях невесомости вселяет надежду на дальние космические путешествия

    Следующее эссе перепечатано с разрешения The Conversation, онлайн-публикации, посвященной последним исследованиям.

    Космические агентства и частные компании уже разработали планы по отправке людей на Марс в ближайшие несколько лет - окончательной его колонизации. А с ростом числа открытий планет, похожих на Землю, вокруг ближайших звезд, дальние космические путешествия никогда не казались более захватывающими.

    Однако людям нелегко выжить в космосе в течение длительного периода времени. Одной из основных проблем дальних космических полетов является транспортировка достаточного количества кислорода, чтобы астронавты могли дышать, и достаточного количества топлива для питания сложной электроники.К сожалению, в космосе очень мало кислорода, а большие расстояния затрудняют быстрое пополнение запасов.

    Но теперь новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что можно производить водород (для топлива) и кислород (для жизни) только из воды, используя полупроводниковый материал и солнечный свет (или звездный свет) в условиях невесомости, что обеспечивает устойчивую космические путешествия реальная возможность.

    Использование неограниченных ресурсов солнца для питания нашей повседневной жизни - одна из самых больших проблем на Земле.Поскольку мы постепенно уходим от нефти к возобновляемым источникам энергии, исследователей интересует возможность использования водорода в качестве топлива. Лучший способ сделать это - расщепить воду (h3O) на составляющие: водород и кислород. Это возможно с помощью процесса, известного как электролиз, который включает пропускание тока через образец воды, содержащий некоторое количество растворимого электролита. Это расщепляет воду на кислород и водород, которые отдельно выделяются двумя электродами.

    Хотя этот метод технически возможен, он еще не стал легкодоступным на Земле, поскольку нам нужно больше инфраструктуры, связанной с водородом, такой как станции заправки водорода, чтобы масштабировать его.

    Сила солнца

    Водород и кислород, полученные таким образом из воды, также можно использовать в качестве топлива на космических кораблях. На самом деле запуск ракеты с водой был бы намного безопаснее, чем запуск ее с дополнительным ракетным топливом и кислородом на борту, который может быть взрывоопасным. Оказавшись в космосе, специальная технология могла бы разделить воду на водород и кислород, которые, в свою очередь, можно было бы использовать для поддержания жизни или для питания электроники через топливные элементы.

    Для этого есть два варианта. Один из них включает в себя электролиз, как мы делаем на Земле, с использованием электролитов и солнечных элементов для захвата солнечного света и преобразования его в ток.

    Альтернативой является использование «фотокатализаторов», которые работают за счет поглощения световых частиц - фотонов - полупроводниковым материалом, помещенным в воду. Энергия фотона поглощается электроном в материале, который затем подпрыгивает, оставляя дыру. Свободный электрон может реагировать с протонами (которые вместе с нейтронами составляют атомное ядро) в воде с образованием водорода.Между тем дыра может поглощать электроны из воды с образованием протонов и кислорода.

    Процесс также можно обратить. Водород и кислород можно собрать вместе или «рекомбинировать», используя топливный элемент, возвращающий солнечную энергию, полученную в результате «фотокатализа» - энергию, которая может использоваться для питания электроники. В результате рекомбинации в качестве продукта образуется только вода, то есть вода также может быть переработана. Это ключ к дальним космическим путешествиям.

    Процесс с использованием фотокатализаторов - лучший вариант для космических путешествий, поскольку оборудование весит намного меньше, чем необходимое для электролиза.По идее должно работать легко. Отчасти это связано с тем, что интенсивность солнечного света намного выше, поскольку атмосфера Земли не поглощает большие количества на своем пути к поверхности.

    Управление пузырьками

    В новом исследовании исследователи сбросили всю экспериментальную установку для фотокатализа на 120-метровую башню, создав среду, похожую на микрогравитацию. По мере того как объекты ускоряются к Земле в свободном падении, влияние гравитации уменьшается, поскольку силы, действующие под действием гравитации, компенсируются равными и противоположными силами из-за ускорения.Это противоположно силам G, которые испытывают космонавты и летчики-истребители, когда они ускоряются в своих самолетах.

    Исследователям удалось показать, что расщепление воды в этой среде действительно возможно. Однако, когда вода расщепляется, образуя газ, образуются пузырьки. Важно избавиться от пузырьков из однажды образовавшегося материала катализатора - пузырьки препятствуют процессу образования газа. На Земле гравитация заставляет пузыри автоматически всплывать на поверхность (вода у поверхности более плотная, чем пузыри, что делает их буйонантными), освобождая пространство на катализаторе для образования следующего пузыря.

    В условиях невесомости это невозможно, и пузырек останется на катализаторе или рядом с ним. Тем не менее, ученые скорректировали форму наноразмерных элементов катализатора, создав зоны пирамидальной формы, где пузырь мог легко отделиться от наконечника и улететь в среду.

    Но остается одна проблема. В отсутствие силы тяжести пузырьки останутся в жидкости, даже если они оттолкнулись от самого катализатора. Гравитация позволяет газам легко выходить из жидкости, что имеет решающее значение для использования чистого водорода и кислорода.Без силы тяжести пузырьки газа не всплывают на поверхность и не отделяются от смеси - вместо этого весь газ остается для образования пены.

    Это резко снижает эффективность процесса из-за блокировки катализаторов или электродов. Технические решения этой проблемы станут ключом к успешному внедрению технологий в космос. Одна из возможностей заключается в использовании центробежных сил, возникающих при вращении космического корабля, для отделения газов от раствора.

    Тем не менее, благодаря этому новому исследованию мы на шаг приблизились к длительным полетам человека в космос.

    Эта статья изначально была опубликована на сайте The Conversation. Прочтите оригинальную статью.

    Новый способ сделать водородную энергию из воды намного дешевле

    Ученые показывают, как использование только воды, железа, никеля и электричества позволяет производить водородную энергию гораздо дешевле, чем раньше.

    Автомобили с водородным двигателем вскоре могут стать больше, чем просто новинкой после того, как группа ученых под руководством UNSW продемонстрировала гораздо более дешевый и устойчивый способ создания водорода, необходимого для их работы.

    В исследовании, опубликованном недавно в Nature Communications, ученые из Университета штата Южный Уэльс в Сиднее, Университета Гриффита и Технологического университета Суинберна показали, что улавливание водорода путем отделения его от кислорода в воде может быть достигнуто за счет использования в качестве катализаторов дешевых металлов, таких как железо и никель, которые ускоряют эта химическая реакция требует меньше энергии.

    Железо и никель, которые в изобилии встречаются на Земле, заменят драгоценные металлы рутений, платину и иридий, которые до сих пор считаются эталонными катализаторами в процессе «расщепления воды».

    Профессор школы химии UNSW Чуан Чжао говорит, что при расщеплении воды два электрода прикладывают к воде электрический заряд, который позволяет отделять водород от кислорода и использовать его в качестве энергии в топливном элементе.

    «Мы покрываем электроды нашим катализатором, чтобы снизить потребление энергии», - говорит он. «На этом катализаторе есть крошечный наноразмерный интерфейс, где железо и никель встречаются на атомном уровне, который становится активным центром для расщепления воды. Здесь водород может быть отделен от кислорода и уловлен в качестве топлива, а кислород может быть выпущен как экологически безопасные отходы.”

    В 2015 году команда профессора Чжао изобрела никель-железный электрод для выработки кислорода с рекордно высокой эффективностью. Однако профессор Чжао говорит, что железо и никель сами по себе не являются хорошими катализаторами для производства водорода, но там, где они соединяются в наномасштабе, «происходит волшебство».

    «Наноразмерный интерфейс коренным образом меняет свойства этих материалов», - говорит он. «Наши результаты показывают, что никель-железный катализатор может быть таким же активным, как и платиновый, для производства водорода.

    «Дополнительным преимуществом является то, что наш никель-железный электрод может катализировать образование как водорода, так и кислорода, поэтому мы можем не только сократить производственные затраты за счет использования элементов, богатых землей, но также и затраты на производство одного катализатора вместо двух».

    Беглый взгляд на сегодняшние цены на металлы показывает, почему это может изменить правила игры, необходимые для ускорения перехода к так называемой водородной экономике. Цена на железо и никель составляет 0,13 и 19,65 доллара за килограмм.Напротив, рутений, платина и иридий оцениваются в 11,77, 42,13 и 69,58 долларов за грамм - другими словами, в тысячи раз дороже.

    «В настоящий момент, когда мы экономим на ископаемом топливе, у нас есть огромный стимул перейти к водородной экономике, чтобы мы могли использовать водород в качестве экологически чистого энергоносителя, которого много на Земле», - говорит профессор Чжао.

    «Мы говорили о водородной экономике целую вечность, но на этот раз похоже, что она действительно приближается.”

    Профессор Чжао говорит, что если технология разделения воды получит дальнейшее развитие, однажды могут появиться водородные заправочные станции, похожие на сегодняшние заправочные станции, куда вы могли бы пойти и заправить свой автомобиль на водородных топливных элементах газообразным водородом, полученным в результате этого водоразделения. реакция. Заправку можно было произвести за считанные минуты по сравнению с часами в случае электромобилей с питанием от литиевых батарей.

    «Мы надеемся, что наши исследования могут быть использованы такими станциями для производства собственного водорода с использованием устойчивых источников, таких как вода, солнечная энергия и эти недорогие, но эффективные катализаторы.”

    Ссылка: «Общее электрохимическое расщепление воды на гетерогенной границе раздела никеля и оксида железа» Брайан Х. Р. Сурьянто, Юн Ван, Розали К. Хокинг, Уильям Адамсон и Чуан Чжао, 6 декабря 2019 г., Nature Communications .
    DOI: 10.1038 / s41467-019-13415-8

    Авторы исследовательской работы: Брайан Сурьянто (UNSW), Юн Ван (Griffith), Розали Хокинг (Swinburne), Уильям Адамсон (UNSW) и Чуан Чжао (UNSW).

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *