È passato da tempo il tempo in cui si riscaldava un privato casa di campagna veniva effettuata esclusivamente bruciando legna o carbone in una stufa. Attuale unità di riscaldamento utilizzo diversi tipi carburante. Ma crescita costante prezzi del carburante, ti costringe a cercare opzioni di riscaldamento più economiche. Ma letteralmente sotto il nostro naso si trova una fonte inesauribile di energia: l'idrogeno. E in questo articolo ti diremo come usarlo come combustibile. acqua naturale assemblando una caldaia per il riscaldamento a idrogeno con le proprie mani.

Progettazione e principio di funzionamento di un generatore di idrogeno

L'uso dell'idrogeno come combustibile per il riscaldamento domestico è un'idea piuttosto allettante, perché il suo potere calorifico è di 33,2 kW/m3, mentre quello del gas naturale è di soli 9,3 kW/m3, ovvero più di 3 volte. In teoria, l'idrogeno può essere estratto dall'acqua e poi bruciato in una caldaia; è possibile utilizzare un generatore di idrogeno per riscaldare la casa.

Come vettore energetico, nulla può essere paragonato all’idrogeno e le sue riserve sono praticamente infinite. Come accennato in precedenza, quando bruciato, l’idrogeno rilascia molta energia termica, molto più di qualsiasi combustibile contenente carbonio. Invece delle emissioni nocive nell'atmosfera che vengono rilasciate quando si utilizza gas naturale, l'idrogeno, quando bruciato, forma acqua normale sotto forma di vapore. C'è solo un problema, questo elemento non è presente in natura forma pura, ma solo in combinazione con altre sostanze.

Uno di questi composti è l'acqua ordinaria, che è idrogeno ossidato. Per scomporlo nei suoi elementi costitutivi, molti scienziati hanno impiegato più di un anno. E non senza risultati, è stata comunque trovata una soluzione tecnica per isolare i suoi componenti dall'acqua. Questa è la cosiddetta reazione chimica dell'elettrolisi, a seguito della quale l'acqua si scompone in ossigeno e idrogeno, la miscela risultante è chiamata gas detonante o gas di Brown.

Di seguito puoi vedere uno schema di un generatore di idrogeno (elettrolizzatore) che funziona con elettricità:

Gli elettrolizzatori sono stati messi in produzione in serie e vengono utilizzati per lavori con fiamma a gas (saldatura). Ai gruppi viene fornita una corrente di una certa frequenza e intensità piastre metalliche che sono immersi nell'acqua. A causa della reazione di elettrolisi in corso, ossigeno e idrogeno vengono rilasciati mescolati con vapore acqueo.

Per separare i gas dal vapore, il tutto viene fatto passare attraverso un separatore, dopodiché viene alimentato al bruciatore. Per evitare giochi ed esplosioni, sull'alimentazione è installata una valvola che consente al carburante di fluire in una sola direzione.

Un impianto a idrogeno per il riscaldamento domestico comprende i seguenti componenti: una caldaia e tubi con un diametro di 25-32 mm (1-1,25 pollici). Puoi installare i tubi a casa con le tue mani, ma deve essere soddisfatta una condizione: dopo ogni ramo, il diametro deve diminuire.

Il diametro viene ridotto secondo il seguente principio: tubo D32, tubo D25. Dopo la diramazione - D20 e l'ultimo tubo da installare è D16. Se questa condizione è soddisfatta torcia all'idrogeno funzionerà in modo efficiente ed efficace.

Per monitorare il livello dell'acqua e rifornirlo tempestivamente, il design ha un sensore speciale che dà un comando al momento giusto e l'acqua viene iniettata nel spazio di lavoro elettrolizzatore Per evitare che la pressione salga a punto critico all'interno dell'imbarcazione l'unità è dotata di un interruttore di emergenza e valvola di sfogo. Per mantenere un generatore di idrogeno basta aggiungere acqua di tanto in tanto e il gioco è fatto.

Vantaggi del riscaldamento a idrogeno

U riscaldamento a idrogeno Ci sono diversi vantaggi seri che influenzano la prevalenza del sistema:

1. Sistemi rispettosi dell'ambiente. L'unico sottoprodotto, che viene rilasciato nell'atmosfera durante il funzionamento: acqua allo stato di vapore. Il che non nuoce in alcun modo ambiente.
2. L'idrogeno nel sistema di riscaldamento funziona senza l'uso del fuoco. Il calore viene generato a causa della reazione catalitica. Quando l’idrogeno si combina con l’ossigeno si forma acqua. Per questo motivo si verifica un grande rilascio di calore. Il flusso di calore stesso, la cui temperatura è di circa 40 ° C, va allo scambiatore di calore. Per un sistema a pavimento riscaldato, questo è il regime di temperatura ideale.
3. Ben presto, il riscaldamento a idrogeno fai-da-te sarà in grado di sostituire i sistemi tradizionali, liberando così l’umanità dalla produzione di altri tipi di combustibile: petrolio, gas, carbone e legna da ardere.
4. La durata minima è di 15 anni.
5. L'efficienza del riscaldamento di una casa privata con l'idrogeno può raggiungere il 96%.

La produzione di idrogeno è un processo completamente conveniente. Tutto ciò che dovrà essere speso è l’elettricità. E quando si utilizza un generatore di calore, includere anche il funzionamento dell'impianto batteria solare, allora i costi energetici possono essere ridotti al minimo. Sulla base di ciò, possiamo concludere che questo sistema è il più ecologico ed efficiente per il riscaldamento di una casa.

Come assemblare un generatore di idrogeno con le tue mani?

Spesso per riscaldare i pavimenti viene utilizzata una caldaia alimentata a idrogeno. Questi sistemi al giorno d'oggi sono disponibili in un'ampia varietà di capacità. La potenza delle caldaie può essere molto diversa, da 27 W a infinito. Puoi prendere una caldaia molto potente per riscaldare l'intera casa contemporaneamente, oppure puoi prenderne diverse piccole. Sono installati da soli, ma come realizzare un generatore di idrogeno con le proprie mani?

Prima di iniziare a costruire cella a combustibileÈ necessario avere a portata di mano i seguenti strumenti:

• seghetto per metallo;
• forare con una serie di trapani;
• set di chiavi;
• cacciaviti piatti e a taglio;
• una smerigliatrice angolare (“smerigliatrice”) con un cerchio montato per il taglio del metallo;
• multimetro e flussometro;
• governate;
• marcatore.

Inoltre, se decidi di costruire tu stesso un generatore PWM, avrai bisogno di un oscilloscopio e di un frequenzimetro per configurarlo.

Per realizzare un generatore di idrogeno per il riscaldamento di una casa privata, prenderemo in considerazione un circuito elettrolizzatore assolutamente “a secco” utilizzando elettrodi costituiti da piastre di acciaio inossidabile.

Le istruzioni seguenti mostrano il processo di costruzione di un generatore di idrogeno:

1. Costruzione del corpo della cella a combustibile. Il ruolo delle pareti laterali del telaio è svolto da lastre di truciolato o plexiglass, tagliate alle dimensioni del futuro generatore. Vale la pena notare che la dimensione dell'unità dipende direttamente dalle sue prestazioni, ma i costi per ottenere l'NDC saranno molto più elevati. Per la costruzione di una cella a combustibile le dimensioni ottimali vanno da 150×150 mm a 250×250 mm.
2. In ciascuna delle piastre sono praticati dei fori per i raccordi di ingresso e uscita dell'acqua. Inoltre è necessario forare la parete laterale per consentire la fuoriuscita del gas e quattro fori negli angoli per collegare tra loro gli elementi del reattore.
3. Utilizzando una smerigliatrice, le piastre degli elettrodi vengono ritagliate da un foglio di acciaio inossidabile 316L. Dovrebbero essere di 10-20 mm più piccoli rispetto alle pareti. Inoltre, quando si fabbrica ciascuna parte, è necessario lasciare un piccolo cuscinetto di contatto in uno degli angoli. Ciò è necessario per collegare gli elettrodi negativi e positivi in ​​gruppi prima di collegarli all'alimentazione.
4. Per ottenere la quantità necessaria di NHO, l'acciaio inossidabile deve essere trattato con carta vetrata fine su entrambi i lati.
5. In ciascuna piastra vengono praticati due fori: un trapano il cui diametro dovrebbe essere di 6-7 mm - per fornire acqua nello spazio tra gli elettrodi e un trapano del diametro di 8-10 mm - per rimuovere il gas di Brown. I punti di foratura vengono calcolati tenendo conto delle posizioni di installazione dei corrispondenti tubi di ingresso e uscita.
6. Inizia ad assemblare il generatore. Per fare questo, nelle pareti di pannelli duri vengono installati dei raccordi per l'alimentazione dell'acqua e l'estrazione del gas. I punti in cui sono collegati sono accuratamente sigillati con sigillante automobilistico o idraulico.
7. Successivamente, una delle parti trasparenti del corpo viene installata sui perni, dopo di che vengono posati gli elettrodi. La posa degli elettrodi dovrebbe iniziare con l'anello di tenuta. Nota: il piano degli elettrodi deve essere assolutamente piatto, altrimenti gli elementi con cariche opposte si toccheranno provocando un cortocircuito!
8. Le piastre in acciaio inossidabile sono separate dalle superfici laterali del reattore mediante anelli di tenuta in silicone, paronite o altri materiali. È importante che non sia più spesso di 1 mm. Tali parti vengono utilizzate come distanziatori tra le piastre. Durante il processo di installazione, assicurarsi che i contatti degli elettrodi opposti siano raggruppati sui lati opposti del generatore.
9. Dopo aver posato l'ultima piastra, viene installato l'anello di tenuta, dopodiché il generatore viene chiuso con una seconda parete in truciolato e la struttura stessa viene collegata mediante dadi e rondelle. Quando si esegue questo lavoro, monitorare attentamente l'uniformità del serraggio e l'assenza di distorsioni tra le piastre.
10. Utilizzando tubi in polietilene, il generatore è collegato ad un contenitore d'acqua e ad un gorgogliatore.
11. I cuscinetti di contatto degli elettrodi sono collegati tra loro utilizzando qualsiasi metodo, dopodiché vengono collegati i cavi di alimentazione.
12. La tensione viene fornita alla cella a combustibile da un generatore PWM, dopo di che iniziano a configurare e regolare il dispositivo in base alla produzione massima di gas LNO.

Per ottenere il gas Brown nella quantità necessaria, sufficiente per cucinare e riscaldarsi, vengono installati diversi generatori di idrogeno che funzionano in parallelo.

1. È severamente vietato aggiornare in modo indipendente tali apparecchiature, anche se si dispone di un disegno tecnico dettagliato e professionale. Ciò può contribuire alla possibilità di fuoriuscita della miscela di idrogeno dal generatore nello spazio aperto, il che è piuttosto pericoloso.
2. Si consiglia di installare speciali sensori di temperatura all'interno dello scambiatore di calore, ciò consentirà di monitorare il probabile superamento del livello di temperatura di riscaldamento dell'acqua.
3. Il design del bruciatore stesso può includere valvole di intercettazione, che sarà collegato direttamente al sensore di temperatura stesso. È inoltre necessario garantire il normale raffreddamento della caldaia.
4. Infine, ciò che va sottolineato è la sicurezza. Va ricordato che la miscela di idrogeno e ossigeno non è stata definita esplosiva per niente. Le ONG sono pericolose composto chimico che, se maneggiati con noncuranza, possono provocare un'esplosione. Seguire le regole di sicurezza e prestare estrema attenzione quando si sperimenta con l'idrogeno.

Se maneggiata correttamente, una caldaia a idrogeno può durare non 15 anni, come solitamente ci si aspetta, ma 20 o addirittura 30. Ricordatevi però che maggiore è la potenza della caldaia, maggiore sarà il consumo di elettricità!

La scienza conosce un solo combustibile assolutamente puro: l'idrogeno, utilizzato nell'industria spaziale. Durante la combustione dell'idrogeno si formano composti con l'ossigeno, cioè acqua. Le riserve di questo carburante sono inesauribili, poiché, insieme all'elio, è il principale "materiale da costruzione" nell'Universo.

Oggi parleremo dei generatori di idrogeno, che recentemente sono diventati sempre più popolari grazie al loro costo accessibile e al rispetto dell'ambiente.

Caratteristiche distintive del riscaldamento a idrogeno

Questo tipo di riscaldamento è in base alla produzione enorme quantità energia termica derivante dal contatto delle molecole di ossigeno e idrogeno. In genere, l'unico sottoprodotto in questo caso è l'acqua distillata. E per mettere in pratica questo principio, sono stati fatti molti sviluppi per creare una caldaia per il riscaldamento a idrogeno (stiamo parlando di modelli industriali).

Tali dispositivi differivano per dimensioni e pertanto richiedevano molto spazio per l'installazione. E l'efficienza di tali caldaie non era la più alta: circa l'80%. Ma da allora il dispositivo è stato migliorato molte volte e di conseguenza abbiamo ricevuto una caldaia per riscaldamento domestico, lavorando su questo principio. Per il suo normale funzionamento devono essere soddisfatte solo alcune condizioni importanti.

• Disponibilità di alimentazione costante. I generatori si basano sulla reazione di elettrolisi che, come sappiamo, è impossibile senza elettricità.
• Collegamento permanente ad una fonte d'acqua. Spesso viene utilizzata l'approvvigionamento idrico, sebbene il consumo specifico del dispositivo dipenda, ovviamente, dalla sua potenza.
• Il catalizzatore deve essere sostituito regolarmente. La frequenza di questa sostituzione dipende, come l'indicatore precedente, dalla potenza e dalle caratteristiche di un particolare modello.

E se confrontiamo le apparecchiature a idrogeno, ad esempio, con le apparecchiature a gas, allora sono meno impegnative in termini di sicurezza. Ma il punto è che le reazioni si formano e avvengono esclusivamente all'interno del generatore. Da una persona, come utente, tutto ciò che serve è il controllo visivo sugli indicatori principali.

Dispositivo generatore di idrogeno

Ora diamo uno sguardo più da vicino all’opzione dell’idrogeno per il riscaldamento di una casa. E la sua essenza, come già notato, è quella di produrre H2O, opzione che merita di essere considerata un'alternativa al gas naturale; Di solito, la temperatura media di combustione in questo caso può raggiungere i 3mila gradi, quindi sarà necessario utilizzare uno speciale bruciatore a idrogeno nell'impianto di riscaldamento. Ciò è spiegato dal fatto che solo un tale bruciatore può sopportare un calore così significativo.

Esistono diversi componenti che compongono il riscaldamento a idrogeno, facciamo la conoscenza con loro.

• Il bruciatore menzionato sopra. È necessario per uno scopo semplice: creare una fiamma libera.
• Generatore di idrogeno: elaborerà la miscela decomponendo l'acqua in componenti molecolari. E per ottimizzare una reazione chimica, nel suo processo possono essere utilizzati catalizzatori.
• Anzi, una caldaia. Qui serve come una sorta di scambiatore di calore. Il bruciatore stesso è installato in Camera di combustione, grazie al quale il liquido di raffreddamento nel sistema si riscalda alla temperatura richiesta.

Nota! Ricordiamo a chi progetta di produrre generatori di idrogeno che per farlo dovrà migliorare le apparecchiature esistenti secondo lo schema sopra indicato. Ma questo attrezzature fatte in casa più economico dei suoi "analoghi acquistati in negozio" acquistati per un sacco di soldi.

Punti di forza del riscaldamento a idrogeno

Le qualità positive del riscaldamento con l’idrogeno sono numerose. Questo è proprio il motivo per cui il sistema è così popolare.

• L'eccellente efficienza con cui è caratterizzato può raggiungere il 96%.
• Rispetto dell'ambiente. Ciò si spiega con il fatto che l'unico sottoprodotto, per così dire rifiuto, è l'acqua pura prodotta allo stato gassoso. E il vapore acqueo, come è noto, non ha un impatto negativo sull'ambiente.
• Non è necessaria alcuna fiamma per funzionare in un sistema a idrogeno. L'energia termica appare dovuta al catalitico reazioni chimiche. Combinandosi con l'aria, l'idrogeno forma acqua, che è accompagnata dall'apparenza grande quantità energia. Il flusso di calore (e la sua temperatura raggiunge i 40 gradi) viene fornito allo scambiatore di calore. È abbastanza ovvio che questo è il massimo migliore opzione per un sistema a “pavimento caldo”.

Lati deboli

Dopo aver familiarizzato con i vantaggi, procediamo agli svantaggi del riscaldamento a idrogeno.

• Nonostante nei paesi più avanzati questo metodo di riscaldamento sia estremamente popolare, nel nostro Paese non ha ancora ricevuto la necessaria attenzione. Ecco perché l'acquisizione e l'installazione di questa attrezzatura sono così problematiche e associate a numerose difficoltà.
• Media temperatura ambiente provoca l'acquisizione di idrogeno stato gassoso. Inoltre, questa sostanza è esplosiva e quindi è molto difficile trasportarla, soprattutto su lunghe distanze.
• Le bombole contenenti idrogeno devono essere certificate da specialisti adeguati, la cui formazione richiede molto tempo.

Come installare una caldaia a idrogeno?

SU questo momento Molte persone preferiscono produrre i propri generatori di idrogeno per i propri sistemi di riscaldamento. E questo non sorprende, perché gli analoghi "acquistati in negozio" non solo sono molto costosi, ma hanno anche poco alta efficienza. Ma se realizzi questo dispositivo da solo, la sua efficienza sarà molto più elevata.

Esistono diverse opzioni su come assemblare un generatore alimentato a idrogeno. Ma in ogni caso, per realizzarlo in casa avrai bisogno di quanto segue: Materiali di consumo.

• Fonte di alimentazione da 12 volt.
• Diversi tubi in acciaio inossidabile e di diverso diametro.
• Il serbatoio in cui verrà posizionata la struttura.
• Controllore PWM. È importante che la sua potenza sia di almeno 30 ampere.

Questi sono i componenti principali che solitamente compongono i generatori di idrogeno fatti in casa. Inoltre, non dimenticare un serbatoio per l'acqua distillata: anche la sua presenza è obbligatoria. L'acqua deve essere fornita a una struttura sigillata con una dialettica interna. Nella stessa struttura sarà presente un insieme di piastre in acciaio inox accostate tra loro mediante materiale isolante. È importante che a queste piastre venga fornita una tensione di 12 volt. Se tutto è fatto correttamente, quando viene applicata la tensione, l'acqua si dividerà in 2 elementi gassosi.

Nota! Più efficace a questo proposito è usare corrente continua(deve avere una frequenza specifica) prodotto da un generatore di tipo PWM. In questo caso, la corrente pulsata (o corrente alternata) verrà sostituita da una costante. Di conseguenza, l’efficienza dell’apparecchiatura aumenterà in modo significativo.

Che acqua dovrei usare: distillata o del rubinetto?

Non c'è niente di complicato qui. È possibile utilizzare il liquido del rubinetto, ma solo se non contiene impurità di metalli pesanti. Ma affinché l'apparecchiatura funzioni in modo più efficiente, è meglio utilizzare acqua distillata, aggiungendovi una piccola quantità di idrossido di sodio. Il rapporto in questo caso dovrebbe essere il seguente: un cucchiaio di idrossido ogni dieci litri d'acqua.

Che tipo di metallo dovrei usare?

Questa questione è controversa. Pertanto, molte fonti, anche molto autorevoli, affermano che per il riscaldamento dell'idrogeno devono essere utilizzati solo metalli rari. In realtà, questo non è del tutto vero, poiché è del tutto possibile utilizzarlo acciaio inossidabile, come abbiamo già discusso in precedenza. Anche se idealmente dovrebbe essere acciaio ferrimagnetico. Differisce dal fatto che non attira particelle di detriti non necessari. Notiamo inoltre che nella scelta di un metallo è meglio puntare sull'“acciaio inossidabile”, che non è soggetto al processo di ossidazione.

Come puoi vedere, costruire una caldaia a idrogeno non è così difficile come sembra. Devi solo scegliere i materiali di consumo giusti e studiare attentamente il diagramma sistema di riscaldamento di tale tipo. Dopo aver installato tutto equipaggiamento necessario, controlla per assicurarti che sia davvero di alta qualità e abbastanza efficace.

Video - Realizzazione di un generatore di idrogeno

Sulla legge di conservazione dell'energia

Questa legge afferma che tutto nel mondo è interconnesso: se parte da qualche parte, sicuramente arriverà da qualche parte. E così attraverso l'elettrolisi è possibile ottenere gas, una certa quantità energia elettrica dovrai comunque spenderlo. E l'energia, come sappiamo, si ottiene principalmente come risultato della creazione di calore durante la combustione di altri tipi di carburante. E anche se prendiamo l’energia pulita necessaria per generare elettricità, e quella che l’idrogeno produce dopo la combustione, le perdite saranno raddoppiate (almeno!) anche nella realtà equipaggiamento moderno. Si scopre che 1/2 dei fondi vengono semplicemente buttati via. Inoltre, si tratta solo dei costi associati al funzionamento e il costo delle attrezzature, che, come notato, non è economico, non viene preso in considerazione. Ricordiamo i generatori di idrogeno.

Secondo una ricerca condotta in America, il prezzo di un chilogrammo di idrogeno (o meglio, il costo per crearlo) è pari a:

• 6,5 dollari se si utilizza una rete elettrica industriale;
• $ 9 quando si utilizzano generatori eolici;
• 20 dollari in caso di utilizzo di dispositivi solari;
• 2,2 dollari se si utilizza combustibile solido;
• 5,5 dollari se la sostanza è prodotta da biomasse;
• 2,3 dollari, se parliamo di elettrolisi ad alta temperatura effettuata in una centrale nucleare (il massimo modo economico, ma il più lontano dal normale uso domestico).

Nota! Anche il generatore domestico più avanzato sarà significativamente inferiore sotto tutti gli aspetti a un dispositivo industriale simile. Pertanto, visti i prezzi descritti, è impossibile affermare che l’idrogeno possa seriamente competere con il gas naturale. Lo stesso vale per l'elettricità, il diesel e persino le pompe di calore.

Prospettive energetiche utilizzando l'idrogeno

Ora proviamo a scoprire se esiste davvero la possibilità di ridurre il costo dell’idrogeno puro. Diciamo subito che ci sono tutte le possibilità in tal senso. Innanzitutto, ciò include la tecnologia per produrre elettricità a basso costo utilizzando fonti rinnovabili. Inoltre, nel processo di catalisi possono essere utilizzati catalizzatori chimici più economici. A proposito, questi esistono da molto tempo e vengono utilizzati nelle celle a idrogeno come carburante (stiamo parlando di automobili). Anche se qui, ancora una volta, ci siamo imbattuti nel loro costo troppo alto.

Ma la tecnologia migliora continuamente, la scienza non si ferma. Ad un certo punto, il petrolio finirà e le persone dovranno passare a qualche altra fonte di energia alternativa. Ma al momento, e forse per i prossimi decenni, possiamo affermare con sicurezza: l'energia che utilizza l'idrogeno stessa non è ancora redditizia. Le uniche eccezioni includono quei casi in cui l'idrogeno è un sottoprodotto di qualche altro processo tecnico. Naturalmente sono possibili vari programmi per sostenere e sviluppare l’energia dell’idrogeno, ma ciò richiede l’aiuto di grandi aziende e, ovviamente, dello Stato.

Come conclusione

È difficile dire quale tipo di energia diventerà quella principale in futuro: idrogeno, fusione nucleare, uso della gravità, ecc. Ma gli esperti assicurano che i primi reattori di elettrolisi in grado di competere con i moderni reattori nucleari appariranno almeno tra venti o trent'anni. Alcuni sono generalmente scettici al riguardo. Ma i veri professionisti credono che i generatori di idrogeno diventeranno presto un oggetto ad alta tecnologia e non un prodotto fatto in casa realizzato con mezzi improvvisati, che abbiamo descritto sopra. Questo è tutto, ti auguro un caldo inverno!

Sono ormai lontani i giorni in cui Casa per le vacanze C'era solo un modo per riscaldarlo: bruciando legna o carbone nella stufa. Moderno dispositivi di riscaldamento utilizzare diversi tipi di carburante e allo stesso tempo mantenere automaticamente temperatura confortevole nelle nostre case. Gas naturale, diesel o olio combustibile, elettricità, energia solare: questo è un elenco incompleto opzioni alternative. Sembrerebbe: vivi e sii felice, ma il costante aumento dei prezzi del carburante e delle attrezzature ci costringe a continuare la ricerca di metodi di riscaldamento economici. E allo stesso tempo, una fonte inesauribile di energia: l'idrogeno, si trova letteralmente sotto i nostri piedi. E oggi parleremo di come utilizzare l'acqua normale come combustibile assemblando un generatore di idrogeno con le nostre mani.

Progettazione e principio di funzionamento di un generatore di idrogeno

Il generatore di idrogeno di fabbrica è un'unità impressionante

L'uso dell'idrogeno come combustibile per il riscaldamento di una casa di campagna è vantaggioso non solo per il suo elevato potere calorifico, ma anche perché non emette sostanze nocive. Come tutti ricordano da un corso di chimica scolastica, durante l'ossidazione di due atomi di idrogeno ( formula chimica H 2 – Hidrogenium) con un atomo di ossigeno, si forma una molecola d'acqua. Allo stesso tempo, si distingue tre volte più calore rispetto a quando si brucia gas naturale. Possiamo dire che l'idrogeno non ha eguali tra le altre fonti di energia, poiché le sue riserve sulla Terra sono inesauribili: 2/3 degli oceani del mondo sono costituiti dall'elemento chimico H2 e nell'intero Universo questo gas, insieme all'elio, è il principale "materiale da costruzione". C'è solo un problema: per ottenere H 2 puro è necessario dividere l'acqua nelle sue parti componenti, e questo non è facile da fare. Scienziati lunghi anni Stavano cercando un modo per estrarre l'idrogeno e optarono per l'elettrolisi.

Schema di funzionamento dell'elettrolizzatore da laboratorio

Questo metodo di produzione del gas volatile prevede il posizionamento in acqua di due piastre metalliche collegate ad una sorgente ad alta tensione, a breve distanza l'una dall'altra. Quando viene applicata l'energia, l'elevato potenziale elettrico fa letteralmente a pezzi la molecola d'acqua, rilasciando due atomi di idrogeno (HH) e un atomo di ossigeno (O). Il gas rilasciato prende il nome dal fisico Yu Brown. La sua formula è HHO e il suo potere calorifico è di 121 MJ/kg. Il gas Brown brucia a fiamma libera e non produce sostanze nocive. Il vantaggio principale di questa sostanza è che una normale caldaia funzionante a propano o metano è adatta al suo utilizzo. Notiamo solo che l'idrogeno in combinazione con l'ossigeno forma una miscela esplosiva, quindi saranno necessarie ulteriori precauzioni.

Schema di installazione per la produzione del gas Brown's

Generatore progettato per produrre gas di Brown grandi quantità, contiene diverse celle, ciascuna delle quali contiene molte coppie di piastre di elettrodi. Sono installati in un contenitore sigillato, dotato di un'uscita del gas, terminali per il collegamento dell'alimentazione e un collo per il riempimento dell'acqua. Inoltre l'impianto è dotato di valvola di sicurezza e tenuta idraulica. Grazie ad essi viene eliminata la possibilità che si diffonda un ritorno di fiamma. L'idrogeno brucia solo all'uscita del bruciatore e non si accende in tutte le direzioni. Un aumento multiplo dell'area utilizzabile dell'impianto consente di estrarre la sostanza infiammabile in quantità sufficienti per vari scopi, compreso il riscaldamento di locali residenziali. Ma farlo utilizzando un elettrolizzatore tradizionale non sarà redditizio. In poche parole, se l'elettricità spesa per la produzione di idrogeno viene utilizzata direttamente per riscaldare una casa, sarà molto più redditizio che riscaldare una caldaia con l'idrogeno.

Cella a combustibile a idrogeno Stanley Meyer

Lo scienziato americano Stanley Meyer ha trovato una via d'uscita da questa situazione. La sua installazione non utilizzava un potente potenziale elettrico, ma correnti di una certa frequenza. L'invenzione del grande fisico consisteva nel fatto che una molecola d'acqua oscillava nel tempo con mutevoli impulsi elettrici ed entrava in risonanza, raggiungendo una forza sufficiente per dividerla nei suoi atomi costituenti. Un tale effetto richiedeva decine di volte meno corrente rispetto a quando si utilizzava una macchina per elettrolisi convenzionale.

Video: Cella a combustibile Stanley Meyer

Per la sua invenzione, che potrebbe liberare l'umanità dalla schiavitù dei magnati del petrolio, Stanley Meyer fu ucciso e le opere dei suoi molti anni di ricerca scomparvero Dio sa dove. Tuttavia, sono state conservate alcune note dello scienziato, sulla base delle quali gli inventori di molti paesi del mondo stanno cercando di costruire installazioni simili. E devo dire, non senza successo.

Vantaggi del gas di Brown come fonte di energia

• L'acqua, da cui si ottiene l'HHO, è una delle sostanze più comuni sul nostro pianeta.
• Quando questo tipo di combustibile brucia, produce vapore acqueo, che può essere condensato nuovamente in liquido e riutilizzato come materia prima.
• Durante la combustione del gas detonante non si formano sottoprodotti tranne l'acqua. Possiamo dire che non esiste un tipo di carburante più ecologico del gas Brown.
• Quando si utilizza l'idrogeno impianto di riscaldamento il vapore acqueo viene rilasciato in quantità sufficiente a mantenere l'umidità nella stanza a un livello confortevole.

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Area di applicazione

Oggi, un elettrolizzatore è un dispositivo comune quanto un generatore di acetilene o un dispositivo di taglio al plasma. Inizialmente, i generatori di idrogeno venivano utilizzati dai saldatori, poiché trasportare un'unità che pesava solo pochi chilogrammi era molto più semplice che spostare enormi bombole di ossigeno e acetilene. Allo stesso tempo, l'elevata intensità energetica delle unità non era di importanza decisiva: tutto era determinato dalla comodità e dalla praticità. IN l'anno scorso l'uso del gas di Brown andò oltre i consueti concetti di idrogeno come combustibile per le saldatrici a gas. In futuro, le possibilità della tecnologia sono molto ampie, poiché l’uso di HHO presenta molti vantaggi.

• Ridurre il consumo di carburante nei veicoli. Esistente generatori per auto l'idrogeno consente di utilizzare HHO come additivo alla benzina tradizionale, al diesel o al gas. A causa di più combustione completa miscela di carburante, è possibile ottenere una riduzione del 20–25% del consumo di idrocarburi.
• Risparmio di carburante nelle centrali termoelettriche che utilizzano gas, carbone o olio combustibile.
• Riduzione della tossicità e aumento dell'efficienza delle vecchie caldaie.
• Riduzione multipla dei costi di riscaldamento edifici residenziali a causa del pieno o sostituzione parziale tipi tradizionali Combustibile a gas bruno.
• Utilizzo installazioni portatili ottenere HHO per le necessità domestiche: cucinare, ricevere acqua calda eccetera.
• Sviluppo di centrali elettriche fondamentalmente nuove, potenti e rispettose dell'ambiente.

Un generatore di idrogeno costruito utilizzando la "Water Fuel Cell Technology" di S. Meyer (così si chiamava il suo trattato) può essere acquistato: molte aziende negli Stati Uniti, in Cina, in Bulgaria e in altri paesi sono impegnate nella loro produzione. Proponiamo di realizzare da soli un generatore di idrogeno.

Video: come installare correttamente il riscaldamento a idrogeno

Cosa è necessario per realizzare una cella a combustibile a casa

Quando si inizia a produrre una cella a combustibile a idrogeno, è imperativo studiare la teoria del processo di formazione del gas detonante. Ciò consentirà di comprendere ciò che sta accadendo nel generatore e aiuterà nella configurazione e nel funzionamento dell'apparecchiatura. Inoltre, dovrai fare scorta dei materiali necessari, la maggior parte dei quali sarà facilmente reperibile nella catena di vendita al dettaglio. Per quanto riguarda i disegni e le istruzioni, cercheremo di coprire questi problemi in modo completo.

Progettazione del generatore di idrogeno: schemi e disegni

Un'installazione fatta in casa per la produzione del gas Brown è costituita da un reattore con elettrodi installati, un generatore PWM per alimentarli, un sifone e cavi e tubi di collegamento. Attualmente esistono diversi modelli di elettrolizzatori che utilizzano piastre o tubi come elettrodi. Inoltre, su Internet è possibile trovare un'installazione della cosiddetta elettrolisi secca. A differenza del design tradizionale, in un tale dispositivo le piastre non sono installate in un contenitore con acqua, ma il liquido viene immesso nello spazio tra gli elettrodi piatti. Il rifiuto dello schema tradizionale consente di ridurre significativamente le dimensioni della cella a combustibile.

Circuito elettrico di un regolatore PWM. Schema di una singola coppia di elettrodi utilizzati in una cella a combustibile Meyer. Schema elettrico di un regolatore PWM.
Disegno di una cella a combustibile Circuito elettrico di un controller PWM Circuito elettrico di un controller PWM

Nel tuo lavoro puoi utilizzare disegni e schemi di elettrolizzatori funzionanti, che possono essere adattati alle tue condizioni.

Selezione dei materiali per la costruzione di un generatore di idrogeno

Per produrre una cella a combustibile non sono praticamente necessari materiali specifici. L'unica cosa che può essere difficile sono gli elettrodi. Allora, cosa devi preparare prima di iniziare il lavoro?

1. Se il progetto scelto è un generatore di tipo "umido", allora avrai bisogno di un contenitore per l'acqua sigillato, che fungerà anche da contenitore del reattore. Puoi prendere qualsiasi contenitore adatto, il requisito principale è resistenza sufficiente e tenuta al gas. Naturalmente, quando si utilizzano piastre metalliche come elettrodi, è meglio utilizzare una struttura rettangolare, ad esempio un alloggiamento accuratamente sigillato di batteria dell'auto vecchio stile (nero). Se si utilizzano tubi per ottenere HHO, sarà adatto anche un contenitore capiente di un filtro domestico per la purificazione dell'acqua. Più L'opzione migliore L'alloggiamento del generatore sarà realizzato in acciaio inossidabile, ad esempio di grado 304 SSL.

   

   Gruppo elettrodo per un generatore di idrogeno di tipo “umido”.

   Quando si sceglie una cella a combustibile “a secco”, sarà necessario un foglio di plexiglass o altro plastica trasparente fino a 10 mm di spessore e anelli di tenuta in silicone tecnico.

2. Tubi o piastre in acciaio inossidabile. Naturalmente, puoi prendere il normale metallo "ferroso", ma durante il funzionamento dell'elettrolizzatore, il semplice ferro al carbonio si corrode rapidamente e gli elettrodi dovranno essere cambiati frequentemente. L'uso di metalli ad alto contenuto di carbonio legati al cromo consentirà al generatore di funzionare a lungo. Gli artigiani coinvolti nella produzione di celle a combustibile hanno dedicato molto tempo alla selezione del materiale per gli elettrodi e hanno optato per l'acciaio inossidabile 316 L. A proposito, se nella progettazione vengono utilizzati tubi di questa lega, il loro diametro deve essere selezionato in modo tale in modo che quando si installa una parte nell'altra ci sia uno spazio non superiore a 1 mm tra di loro. Per i perfezionisti, ecco le dimensioni esatte:
   - diametro tubo esterno- 25.317 millimetri;
   - il diametro della camera d'aria dipende dallo spessore di quella esterna. In ogni caso dovrà prevedere uno spazio tra tali elementi pari a 0,67 mm.

   

   Le sue prestazioni dipendono dalla precisione con cui vengono selezionati i parametri delle parti del generatore di idrogeno.

3. Generatore PWM. Correttamente assemblato schema elettrico consentirà di regolare la frequenza della corrente entro i limiti richiesti, e questo è direttamente correlato al verificarsi di fenomeni di risonanza. In altre parole, affinché possa iniziare l'evoluzione dell'idrogeno, sarà necessario selezionare i parametri della tensione di alimentazione, quindi viene dato l'assemblaggio del generatore PWM Attenzione speciale. Se hai familiarità con un saldatore e riesci a distinguere un transistor da un diodo, allora parte elettrica puoi farlo da solo. Altrimenti, puoi contattare un ingegnere elettronico familiare o ordinare la produzione di un alimentatore a commutazione presso un'officina di riparazione di dispositivi elettronici.
   

   Un alimentatore switching progettato per il collegamento a una cella a combustibile può essere acquistato online. Sono prodotti da piccole aziende private nel nostro paese e all'estero.

4. Cavi elettrici per il collegamento. Saranno sufficienti conduttori con una sezione di 2 metri quadrati. mm.
5. Gorgogliatore. Gli artigiani hanno dato questo nome di fantasia alla più comune guarnizione d'acqua. Puoi usare qualsiasi contenitore sigillato per questo. Idealmente, dovrebbe essere dotato di un coperchio ermetico, che verrà immediatamente strappato se il gas all'interno si accende. Inoltre, si consiglia di installare un dispositivo di interruzione tra l'elettrolizzatore e il gorgogliatore, che impedirà il ritorno dell'HHO nella cella.

   

   Design del gorgogliatore

6. Tubi e raccordi. Per collegare il generatore HHO avrete bisogno di un tubo di plastica trasparente, raccordi e fascette di ingresso e uscita.
7. Dadi, bulloni e prigionieri. Saranno necessari per collegare tra loro le parti dell'elettrolizzatore.
8. Catalizzatore di reazione. Affinché il processo di formazione di HHO proceda più intensamente, al reattore viene aggiunto idrossido di potassio KOH. Questa sostanza può essere facilmente acquistata online. Per la prima volta non sarà sufficiente più di 1 kg di polvere.
9. Silicone automobilistico o altro sigillante.

Si prega di notare che i tubi lucidati non sono consigliati. Al contrario, gli esperti consigliano di trattare le parti con carta vetrata da ottenere superficie opaca. In futuro, ciò contribuirà ad aumentare la produttività dell'installazione.

Strumenti che saranno richiesti durante il processo di lavoro

Prima di iniziare a costruire una cella a combustibile, prepara i seguenti strumenti:

• seghetto per metallo;
• forare con una serie di trapani;
• set di chiavi;
• cacciaviti piatti e a taglio;
• una smerigliatrice angolare (“smerigliatrice”) con un cerchio montato per il taglio del metallo;
• multimetro e flussometro;
• governate;
• marcatore.

Inoltre, se costruisci tu stesso un generatore PWM, avrai bisogno di un oscilloscopio e di un frequenzimetro per configurarlo. Nell'ambito di questo articolo, non solleveremo questo problema, poiché la produzione e la configurazione di un alimentatore a commutazione sono considerate al meglio da specialisti su forum specializzati.

Presta attenzione all'articolo, che mostra altre fonti di energia che possono essere utilizzate per riscaldare la tua casa:

Istruzioni: come realizzare un generatore di idrogeno con le tue mani

Per produrre una cella a combustibile, prenderemo il circuito elettrolizzatore “a secco” più avanzato utilizzando elettrodi sotto forma di piastre di acciaio inossidabile. Le istruzioni seguenti mostrano il processo di creazione di un generatore di idrogeno dalla “A” alla “Z”, quindi è meglio seguire l'ordine delle azioni.

Schema delle celle a combustibile di tipo secco

1. Produzione del corpo della cella a combustibile. Le pareti laterali del telaio sono lastre di truciolato o plexiglass, tagliate a misura del futuro generatore. È necessario comprendere che la dimensione del dispositivo influisce direttamente sulle sue prestazioni, tuttavia, i costi per ottenere HHO saranno più elevati. Per la produzione di una cella a combustibile, le dimensioni ottimali del dispositivo saranno comprese tra 150x150 mm e 250x250 mm.
2. In ciascuna delle piastre è praticato un foro per il raccordo di ingresso (uscita) dell'acqua. Inoltre, sarà necessario praticare un foro nella parete laterale per l'uscita del gas e quattro fori negli angoli per collegare tra loro gli elementi del reattore.

   

   Realizzazione di pareti laterali

3. Approfittando del corner macinino, le piastre degli elettrodi sono tagliate da una lamiera di acciaio inossidabile 316L. Le loro dimensioni dovrebbero essere 10–20 mm inferiori alle dimensioni delle pareti laterali. Inoltre, quando si fabbrica ciascuna parte, è necessario lasciare un piccolo cuscinetto di contatto in uno degli angoli. Ciò sarà necessario per collegare gli elettrodi negativi e positivi in ​​gruppi prima di collegarli alla tensione di alimentazione.
4. Per ottenere una quantità sufficiente di HHO, l'acciaio inossidabile deve essere trattato con carta vetrata fine su entrambi i lati.
5. Vengono praticati due fori in ciascuna delle piastre: con un trapano con un diametro di 6 - 7 mm - per fornire acqua nello spazio tra gli elettrodi e con uno spessore di 8 - 10 mm - per rimuovere il gas di Brown. I punti di foratura vengono calcolati tenendo conto delle posizioni di installazione dei corrispondenti tubi di ingresso e uscita.

   

   Questo insieme di parti deve essere preparato prima di assemblare la cella a combustibile

6. Iniziano ad assemblare il generatore. Per fare ciò, nelle pareti in truciolato sono installati raccordi per l'approvvigionamento idrico e l'uscita del gas. I punti in cui sono collegati vengono accuratamente sigillati utilizzando sigillante automobilistico o idraulico.
7. Successivamente, i perni vengono installati in una delle parti trasparenti del corpo, dopo di che iniziano a posare gli elettrodi.

   

   La posa degli elettrodi inizia con un anello di tenuta

   Nota: il piano degli elettrodi della piastra deve essere piatto, altrimenti gli elementi con cariche opposte si toccheranno provocando un cortocircuito!

8. Le piastre in acciaio inossidabile sono separate dalle superfici laterali del reattore mediante O-ring, che possono essere in silicone, paronite o altro materiale. È importante solo che il suo spessore non superi 1 mm. Le stesse parti vengono utilizzate come distanziatori tra le piastre. Durante il processo di installazione, assicurarsi che i contatti degli elettrodi negativo e positivo siano raggruppati lati diversi Generatore

   

   Durante il montaggio delle piastre è importante orientare correttamente i fori di uscita

9. Dopo aver posato l'ultima piastra, viene installato un anello di tenuta, dopodiché il generatore viene chiuso con una seconda parete in truciolare e la struttura stessa viene fissata con rondelle e dadi. Quando si esegue questo lavoro, assicurarsi che il serraggio sia uniforme e che non vi siano distorsioni tra le piastre.

   

   Durante il serraggio finale, assicurarsi di controllare il parallelismo delle pareti laterali. Ciò eviterà distorsioni

10. Utilizzando tubi in polietilene, il generatore è collegato ad un contenitore d'acqua e ad un gorgogliatore.
11. I cuscinetti di contatto degli elettrodi sono collegati tra loro in qualsiasi modo, dopodiché i cavi di alimentazione vengono collegati ad essi.

    

    Assemblando più celle a combustibile e collegandole in parallelo, è possibile ottenere una quantità sufficiente di gas bruno

12. La cella a combustibile viene alimentata con tensione da un generatore PWM, dopodiché il dispositivo viene configurato e regolato sulla massima potenza di gas HHO.

Per ottenere gas Brown in quantità sufficienti per riscaldare o cucinare, vengono installati diversi generatori di idrogeno che funzionano in parallelo.

Video: assemblaggio del dispositivo

Video: Funzionamento di una struttura di tipo “a secco”.

Punti di utilizzo selezionati

Innanzitutto vorrei sottolinearlo metodo tradizionale nel nostro caso la combustione di gas naturale o propano non è adatta, poiché la temperatura di combustione dell'HHO è più di tre volte superiore a quella degli idrocarburi. Come capisci tu stesso, l'acciaio strutturale non resisterà a lungo a questa temperatura. Lo stesso Stanley Meyer consigliava di utilizzare un bruciatore disegno insolito, il cui schema è riportato di seguito.

Schema di un bruciatore a idrogeno progettato da S. Meyer

Il trucco di questo dispositivo è che HHO (indicato dal numero 72 nel diagramma) passa nella camera di combustione attraverso la valvola 35. La miscela di idrogeno in combustione sale attraverso il canale 63 e allo stesso tempo esegue il processo di espulsione, portando con sé aria esterna attraverso i fori regolabili 13 e 70. Sotto la cappa 40 viene trattenuta una certa quantità di prodotti della combustione (vapore acqueo), che attraverso il canale 45 entra nella colonna di combustione e si miscela con i gas combusti. Ciò consente di ridurre più volte la temperatura di combustione.

Il secondo punto su cui vorrei attirare la vostra attenzione è il liquido che dovrebbe essere versato nell'installazione. È meglio usare acqua preparata che non contenga sali di metalli pesanti. L'opzione ideale è il distillato, che può essere acquistato presso qualsiasi negozio di automobili o farmacia. Per lavoro di successo L'idrossido di potassio KOH viene aggiunto all'acqua dell'elettrolizzatore in ragione di circa un cucchiaio di polvere per secchio d'acqua.

Durante il funzionamento dell'impianto è importante non surriscaldare il generatore. Quando la temperatura sale a 65 gradi Celsius o più, gli elettrodi del dispositivo verranno contaminati da sottoprodotti della reazione, che ridurranno la produttività dell'elettrolizzatore. Se ciò dovesse accadere, sarà necessario smontare la cella a idrogeno e rimuovere i depositi utilizzando carta vetrata.

E la terza cosa a cui attribuiamo particolare importanza è la sicurezza. Ricordiamo che non a caso la miscela di idrogeno e ossigeno veniva chiamata esplosiva. L'HHO è una sostanza chimica pericolosa che può causare un'esplosione se non maneggiata correttamente. Seguire le norme di sicurezza e prestare particolare attenzione quando si sperimenta con l'idrogeno. Solo in questo caso, il “mattone” di cui è composto il nostro Universo porterà calore e conforto nella tua casa.

Le norme di sicurezza devono essere osservate non solo durante l'installazione di un generatore di idrogeno. Anche durante l'assemblaggio e l'utilizzo di un bioreattore è necessario prestare la massima attenzione, poiché il biogas è esplosivo..html Grazie ai miei vari hobby, scrivo su argomenti diversi, ma i miei preferiti sono i macchinari, la tecnologia e l'edilizia. Forse perché conosco molte sfumature in queste aree non solo teoricamente, grazie agli studi in un'università tecnica e in una scuola di specializzazione, ma anche con lato pratico, perché cerco di fare tutto con le mie mani.

Per il riscaldamento di una casa privata usano diversi modi. Differiscono tra loro sia per la modalità di trasferimento del calore che per il tipo di vettore energetico utilizzato. Quando si utilizza il riscaldamento dell'acqua, esistono diversi tipi di caldaie a seconda del tipo di combustibile:

Generatore di idrogeno per il riscaldamento di una casa privata

1. Combustibile solido: utilizzato per il lavoro combustibile solido, che rilascia calore quando viene bruciato.
2. Elettrico: in tali caldaie il calore si ottiene convertendo l'elettricità.
3. Gas: il calore viene rilasciato quando il gas brucia.

Se consideriamo caldaie a gas, quindi funzionano principalmente con gas naturale, anche se esistono modelli per gas liquefatto, e recentemente hanno iniziato a utilizzare l'idrogeno prodotto dall'acqua in dispositivi speciali - generatori di idrogeno - come combustibile.

Principio di funzionamento

Dal corso di fisica scolastica si sa che quando si espone l'acqua corrente elettrica si decompone in due componenti: idrogeno e ossigeno. Sulla base di questo fenomeno è stato costruito il cosiddetto generatore di idrogeno. Questo dispositivo è un'unità in cui avviene una reazione elettrochimica per produrre idrogeno e ossigeno dall'acqua. Il processo di elettrolisi dell'acqua è mostrato nella figura seguente.

Processo di elettrolisi dell'acqua

All'uscita del generatore non si formano idrogeno e ossigeno puri, ma il cosiddetto gas bruno, dal nome dello scienziato che per primo lo ottenne. Viene anche chiamato “gas esplosivo” perché è esplosivo in determinate condizioni. Inoltre, bruciando questo gas, si può ottenere quasi quattro volte più energia di quella spesa per la sua produzione.

Un tale impianto di produzione di idrogeno è mostrato nella figura seguente.

Impianto industriale per la produzione di idrogeno

Vantaggi e svantaggi

I vantaggi di questo tipo di riscaldamento sono i seguenti:

1. Si tratta di un tipo di riscaldamento rispettoso dell'ambiente, poiché dalla combustione dell'idrogeno in un ambiente ossigenato si produce acqua sotto forma di vapore e non vi è più alcun rilascio di sostanze nocive nell'atmosfera.
2. È possibile collegare il generatore a sistema esistente riscaldamento dell'acqua di una casa privata.
3. L'installazione funziona silenziosamente, quindi non richiede alcun locale speciale.

Screpolatura:

1. L'idrogeno ha un'elevata temperatura di combustione, che in un ambiente ricco di ossigeno può raggiungere i 3200°C, quindi una normale caldaia può guastarsi molto rapidamente. IN dispositivi moderni Gli scienziati hanno raggiunto il risultato della combustione del gas ad una temperatura di 300°C, quindi il problema può considerarsi praticamente risolto.
2. Devi stare molto attento quando lavori con il gas di Brown poiché è esplosivo. Questo può essere risolto utilizzando vari valvole di sicurezza e automazione.
3. Richiede l'uso di acqua distillata o acqua con alcali per il funzionamento.
4. Costo elevato delle attrezzature. Per risolvere questo problema, molti stanno cercando di assemblare un impianto per la produzione di idrogeno con le proprie mani.

Generatore di idrogeno fai da te

Il dispositivo fatto in casa rappresenta schematicamente un contenitore d'acqua in cui sono posizionati gli elettrodi per convertire l'acqua in idrogeno e ossigeno.

Per realizzarlo con le tue mani dispositivo simile, avrai bisogno:

1. Lamiera di metallo inossidabile di spessore 0,5-0,7 mm. È adatto il grado di acciaio inossidabile 12Х18Н10Т.
2. Lastre in plexiglas.
3. Tubi di gomma per l'alimentazione dell'acqua e la rimozione dei gas.
4. Lastra in gomma resistente alla benzina e all'olio spessore 3 mm.
5. Sorgente di tensione – LATR con un ponte a diodi per produrre corrente continua. Dovrebbe fornire una corrente di 5-8 ampere.

Innanzitutto, le piastre di acciaio inossidabile vengono tagliate in rettangoli di 200x200 mm. Gli angoli delle piastre devono essere tagliati per poi serrare l'intera struttura con bulloni. In ogni piastra pratichiamo un foro del diametro di 5 mm, ad una distanza di 3 cm dal fondo delle piastre, per la circolazione dell'acqua. Su ciascuna piastra è inoltre saldato un filo per il collegamento alla fonte di alimentazione.

Prima del montaggio vengono realizzati anelli in gomma con diametro esterno di 200 mm e diametro interno di 190 mm. È inoltre necessario preparare due lastre di plexiglass di 2 cm di spessore e di dimensioni 200x200 mm, sulle quali è necessario prima praticare dei fori su quattro lati per il serraggio dei bulloni M8.

Il montaggio inizia così: prima posizionate il primo piatto, poi anello di gomma, rivestita di sigillante su entrambi i lati, poi la piastra successiva e così via fino all'ultima piastra. Successivamente è necessario serrare l'intera struttura su entrambi i lati utilizzando borchie M8 e piastre in plexiglass. Nelle piastre sono praticati dei fori: in uno nella parte inferiore per l'alimentazione del liquido, nell'altro nella parte superiore per la rimozione del gas. Lì viene inserito un raccordo. Su questi raccordi vengono posizionati i tubi medicali in PVC. Il risultato finale dovrebbe essere un disegno come quello nella figura seguente.

Generatore di idrogeno fai da te

Per evitare che il gas ritorni nel generatore di gas, è necessario realizzare una chiusura idraulica nel percorso dal generatore al bruciatore, o meglio ancora due guarnizioni.

Il design dell'otturatore è un contenitore d'acqua, nel quale, dal lato del generatore, il tubo viene abbassato nell'acqua e il tubo che va al bruciatore si trova sopra il livello dell'acqua. Lo schema di un generatore di idrogeno con cancelli è mostrato nella figura seguente.

Schema di un generatore di idrogeno con tenute idrauliche

Nell'elettrolizzatore, un contenitore sigillato pieno d'acqua con gli elettrodi abbassati, il gas inizia a essere rilasciato quando viene applicata la tensione. Attraverso il tubo 1 viene alimentato alla valvola 1. La struttura della tenuta idraulica è progettata in modo tale, come si può vedere dalla figura, che il gas possa muoversi solo nella direzione dall'elettrolizzatore al bruciatore e non viceversa. Ciò è ostacolato dalle diverse densità dell'acqua, che devono essere superate sulla via del ritorno. Successivamente, attraverso il tubo 2, il gas si sposta verso la valvola 2, progettata per una maggiore affidabilità del sistema: se improvvisamente per qualche motivo la prima valvola non funziona. Successivamente il gas viene alimentato al bruciatore tramite il tubo 3. Le guarnizioni dell'acqua sono una parte molto importante del dispositivo poiché impediscono al gas di muoversi nella direzione opposta.

Se il gas ritorna nell'elettrolizzatore, il dispositivo potrebbe esplodere. Pertanto l'apparecchio non deve essere utilizzato in nessun caso senza guarnizioni idrauliche!

Sfruttamento

Dopo l'assemblaggio, puoi iniziare a testare il dispositivo. Per fare questo, installa un bruciatore da un ago medico all'estremità del tubo e inizia a versare acqua. È necessario aggiungere KOH o NaOH all'acqua. L'acqua dovrebbe essere distillata o fusa come ultima risorsa. Per il funzionamento del dispositivo è sufficiente una concentrazione del 10% di soluzione alcalina. Non dovrebbero esserci perdite quando si versa l'acqua. È preferibile soffiare la struttura con aria, pressione fino a 1 atm, prima di versare. Se il generatore di idrogeno può sopportare questa pressione, puoi riempirlo con acqua, in caso contrario è necessario riparare le perdite.

Successivamente, secondo il circuito, un LATR con un ponte a diodi viene collegato agli elettrodi. Nel circuito sono installati un amperometro e un voltmetro per monitorare il funzionamento. Inizia con una tensione minima e poi aumentala costantemente, osservando l'evoluzione del gas.

È meglio eseguire un lavoro preliminare all'aperto fuori dalla casa. Poiché l'installazione è esplosiva, tutti i lavori devono essere eseguiti con estrema cautela.

Durante il test, osservare il funzionamento del dispositivo. Se la fiamma del bruciatore è piccola, potrebbe esserci una bassa emissione di gas nel generatore oppure potrebbe esserci una perdita di gas da qualche parte. Se la soluzione diventa torbida o sporca, deve essere sostituita. È inoltre necessario assicurarsi che il dispositivo non si surriscaldi e che l'acqua non bolle. Per fare ciò, regolare la tensione sulla fonte di corrente. E ancora una cosa: quando riscaldate, le piastre si deformano leggermente e possono attaccarsi l'una all'altra. Per eliminare questo, è necessario realizzare guarnizioni in gomma. Possono verificarsi anche sputi d'acqua: per eliminarli è necessario abbassare il livello dell'acqua.

Generatore nell'impianto di riscaldamento

Dopo aver effettuato i test è possibile collegare l'impianto caldaia a gas Case. Per fare ciò, è necessario modificare leggermente la caldaia, ovvero realizzare con le proprie mani un getto con un foro di diametro inferiore a quello di fabbrica, progettato per gas naturale. Generatore dentro forma assemblata mostrato nella figura seguente.

Generatore di idrogeno assemblato

L'impianto di riscaldamento di un'abitazione privata deve essere riempito d'acqua. La fiamma del bruciatore può sciogliere la caldaia se non è presente acqua.

Successivamente, regolano l'approvvigionamento idrico al dispositivo e iniziano a rimuovere i blocchi nel sistema di riscaldamento della casa. Quindi, regolando l'alimentazione idrica e la tensione di alimentazione, viene regolato il funzionamento della caldaia.

Quando si utilizza l'unità per stagione di riscaldamento condurre un test finale, durante il quale vengono risolti diversi problemi:

1. C'è abbastanza gas per riscaldare la casa? Se ciò non bastasse, puoi realizzare un'installazione di maggiore produttività con le tue mani.
2. Quanto funziona una caldaia a idrogeno, ovvero quanto durerà la caldaia?
3. Il costo di tale riscaldamento: per questo puoi tenere un diario in cui tieni i calcoli dei costi di riscaldamento e della temperatura in casa e all'esterno mentre la caldaia è in funzione. Sulla base di questi dati possiamo quindi concludere quanto sia redditizio riscaldare una casa con l’idrogeno.

Sulla base di questi dati, puoi prepararti in modo più approfondito per la prossima stagione di riscaldamento. Durante il funzionamento puoi vedere cosa deve essere migliorato, forse alcune parti del dispositivo devono essere rifatte. Forse la caldaia stessa necessita di rielaborazione e ammodernamento in modo che non si guasti rapidamente. Inoltre, se prevedi di utilizzare il dispositivo in futuro, forse ha senso acquistare un distillatore d'acqua?

Video sul generatore

Puoi imparare come realizzare un generatore di idrogeno con le tue mani senza elettricità da questo video.

La domanda principale che interessa a molti è: quanto è costoso o economico tale riscaldamento? Questo può essere scoperto se si tengono statistiche durante la stagione di riscaldamento. Inoltre, è necessario sommare tutti i costi, come il costo dell'acqua distillata, il costo degli alcali, il costo dell'elettricità, la riparazione della caldaia e la produzione degli impianti. In base a questo potrai decidere se questo tipo di riscaldamento è adatto o meno alla tua casa.

In contatto con

Anche lo scienziato medievale Paracelso, durante uno dei suoi esperimenti, notò che quando l'acido solforico entra in contatto con il ferrum si formano bolle d'aria. In realtà, si trattava di idrogeno (ma non di aria, come credeva lo scienziato): un gas leggero, incolore e inodore, che in determinate condizioni diventa esplosivo.

In questo momentoRiscaldamento a idrogeno fai da te - una cosa molto comune. Dopotutto, l'idrogeno può essere prodotto in quantità quasi illimitate, l'importante è che ci siano acqua ed elettricità.

Questo metodo di riscaldamento è stato sviluppato da una delle aziende italiane. Una caldaia a idrogeno funziona senza generare rifiuti nocivi, motivo per cui è considerata il modo più ecologico e silenzioso per riscaldare una casa. L'innovazione dello sviluppo è che gli scienziati sono riusciti a ottenere la combustione dell'idrogeno a una temperatura relativamente bassa (circa 300°C), e questo ha permesso di produrre simili caldaie per riscaldamento dai materiali tradizionali.

Durante il funzionamento, la caldaia emette solo vapore innocuo e l'unica cosa che richiede costi è l'elettricità. E se lo combini con pannelli solari(sistema solare), allora questi costi possono essere completamente ridotti a zero.

Nota! Le caldaie a idrogeno vengono spesso utilizzate per riscaldare i sistemi di riscaldamento a pavimento, che possono essere facilmente installati con le proprie mani.

Come avviene il tutto? L'ossigeno reagisce con l'idrogeno e, come ricordiamo dalle lezioni di chimica delle scuole medie, forma molecole d'acqua. La reazione è provocata da catalizzatori, con conseguente rilascio di energia termica, riscaldando l'acqua a circa 40ᵒС – temperatura ideale per "pavimento caldo".

La regolazione della potenza della caldaia consente di raggiungere una determinata temperatura necessaria per il riscaldamento di una stanza di una determinata area. Vale anche la pena notare che tali caldaie sono considerate modulari, poiché sono costituite da diverse amico indipendente da altri canali. In ciascuno dei canali è presente il catalizzatore sopra menzionato, di conseguenza il liquido refrigerante entra nello scambiatore di calore, che ha già raggiunto il valore richiesto di 40ᵒC.

Nota! Una caratteristica di tali apparecchiature è che ciascuno dei canali è in grado di produrre temperature diverse. Pertanto, uno di questi può essere eseguito su " pavimento caldo", il secondo alla stanza attigua, il terzo al soffitto, ecc.

I principali vantaggi del riscaldamento a idrogeno

Questo metodo di riscaldamento della casa presenta numerosi vantaggi significativi, responsabili della crescente popolarità del sistema.

1. Efficienza impressionante, che spesso raggiunge il 96%.
2. Rispetto dell'ambiente. L'unico sottoprodotto rilasciato nell'atmosfera è il vapore acqueo, che in linea di principio non è in grado di danneggiare l'ambiente.
3. Il riscaldamento a idrogeno sta gradualmente sostituendo i sistemi tradizionali, liberando le persone dalla necessità di estrarre risorse naturali: petrolio, gas, carbone.
4. L'idrogeno agisce senza fuoco; l'energia termica viene generata attraverso una reazione catalitica.

È possibile effettuare da soli il riscaldamento a idrogeno?

In linea di principio, questo è possibile. Elemento principale i sistemi - una caldaia - possono essere creati sulla base di un generatore NNO, cioè un elettrolizzatore convenzionale. Ricordiamo tutti gli esperimenti scolastici quando attaccavamo i fili scoperti collegati a una presa utilizzando un raddrizzatore in un contenitore d'acqua. Quindi, per costruire una caldaia dovrai ripetere questo esperimento, ma su scala più ampia.

Nota! Una caldaia a idrogeno viene utilizzata con un “pavimento caldo”, come abbiamo già discusso. Ma la disposizione di un tale sistema è un argomento per un altro articolo, quindi faremo affidamento sul fatto che il “pavimento caldo” è già installato e pronto per l'uso.

Costruzione di un bruciatore a idrogeno

Iniziamo a creare un bruciatore ad acqua. Tradizionalmente, inizieremo con la preparazione strumenti necessari e materiali.

Cosa sarà richiesto al lavoro?

1. Lamiera di acciaio inossidabile.
2. Valvola di ritegno.
3. Due bulloni 6x150, dadi e rondelle per loro.
4. Filtro passante (da una lavatrice).
5. Tubo trasparente. Il livello dell'acqua è l'ideale per questo: nei negozi di materiali da costruzione viene venduto per 350 rubli per 10 m.
6. Contenitore per alimenti sigillato in plastica con capacità di 1,5 litri. costo approssimativo– 150 rubli.
7. Raccordi a spina di pesce ø8 mm (perfetti per un tubo).
8. Smerigliatrice per segare il metallo.

Ora vediamo che tipo di acciaio inossidabile utilizzare. Idealmente, dovresti prendere l'acciaio 03Х16Н1 per questo. Ma acquistare un intero foglio di "acciaio inossidabile" a volte è molto costoso, perché un prodotto di 2 mm di spessore costa più di 5.500 rubli e inoltre deve essere consegnato in qualche modo. Pertanto, se hai un piccolo pezzo di tale acciaio in giro da qualche parte (0,5 x 0,5 m sono sufficienti), puoi farcela.

Useremo l'acciaio inossidabile, perché l'acciaio normale, come sai, inizia ad arrugginire nell'acqua. Inoltre, nella nostra progettazione intendiamo utilizzare alcali anziché acqua, ovvero l'ambiente è più che aggressivo e, anche sotto l'influenza della corrente elettrica, l'acciaio normale non durerà a lungo.

Video - Generatore di gas bruno modello a cella semplice da 16 piastre in acciaio inox

Istruzioni per la produzione

Primo stadio. Per iniziare, prendi un foglio di acciaio e posizionalo su una superficie piana. Da un foglio delle dimensioni sopra indicate (0,5x0,5 m) dovreste ricavare 16 rettangoli per il futuro bruciatore a idrogeno, ritagliateli con una smerigliatrice.

Nota! Abbiamo tagliato uno dei quattro angoli di ciascun piatto. Ciò è necessario per collegare le piastre in futuro.

Seconda fase. CON rovescio piastre, praticare i fori per il bullone. Se progettassimo di realizzare un elettrolizzatore “a secco”, faremmo dei fori dal basso, ma in questo caso ciò non è necessario. Il fatto è che il design "a secco" è molto più complicato e zona effettiva le piastre al suo interno non verrebbero utilizzate al 100%. Realizzeremo un elettrolizzatore "umido": le piastre saranno completamente immerse nell'elettrolita e la loro intera area parteciperà alla reazione.

Terza fase. Il principio di funzionamento del bruciatore descritto si basa sul seguente: il passaggio di corrente elettrica attraverso le piastre immerse nell'elettrolita provoca la decomposizione dell'acqua (dovrebbe far parte dell'elettrolita) in ossigeno (O) e idrogeno (H). Pertanto, dobbiamo avere due piastre contemporaneamente: il catodo e l'anodo.

All'aumentare dell'area di queste piastre, aumenta il volume del gas, quindi in questo caso utilizziamo rispettivamente otto pezzi per catodo e anodo.

Nota! Il bruciatore che stiamo esaminando è un progetto parallelo che, a dire il vero, non è il più efficiente. Ma è più facile da implementare.

Quarta fase. Successivamente, dobbiamo installare le piastre in un contenitore di plastica in modo che si alternino: più, meno, più, meno, ecc. Per isolare le piastre, utilizziamo pezzi di tubo trasparente (ne abbiamo acquistati 10 m interi, quindi non ci sono è una fornitura).

Tagliamo dei piccoli anelli dal tubo, li tagliamo e otteniamo delle strisce spesse circa 1 mm. Questa è la distanza ideale affinché l’idrogeno possa essere generato in modo efficiente nella struttura.

Quinta tappa. Fissiamo le piastre l'una all'altra utilizzando le rondelle. Lo facciamo come segue: mettiamo una rondella sul bullone, poi una piastra, dopo tre rondelle, un'altra piastra, ancora tre rondelle, ecc. Appendiamo otto pezzi sul catodo, otto sull'anodo.

Nota! Questo deve essere fatto in modo speculare, cioè ruotiamo l'anodo di 180ᵒ. Quindi il “più” andrà negli spazi tra le piastre “meno”.

Sesta tappa. Osserviamo dove si trovano esattamente i bulloni nel contenitore e praticiamo dei fori in quel punto. Se all'improvviso i bulloni non si adattano al contenitore, li tagliamo alla lunghezza richiesta. Quindi inseriamo i bulloni nei fori, mettiamo le rondelle su di essi e li serriamo con i dadi, per una migliore tenuta.

Successivamente, facciamo un foro nel coperchio per il raccordo, avvitiamo il raccordo stesso (preferibilmente rivestendo la giunzione silicone sigillante). Soffiare nel raccordo per verificare la tenuta del coperchio. Se l'aria esce ancora da sotto, rivestiamo questa connessione con sigillante.

Settima tappa. Una volta completato l'assemblaggio, testiamo generatore pronto. Per fare ciò, collegarvi una qualsiasi fonte, riempire il contenitore con acqua e chiudere il coperchio. Successivamente, mettiamo un tubo sul raccordo e lo abbassiamo in un contenitore con acqua (per vedere le bolle d'aria). Se la fonte non è abbastanza potente, non saranno nel serbatoio, ma appariranno sicuramente nell'elettrolizzatore.

Successivamente, dobbiamo aumentare l'intensità della produzione di gas aumentando la tensione nell'elettrolita. Vale la pena notare qui che l'acqua nella sua forma pura non è un conduttore: la corrente la attraversa a causa delle impurità e del sale in essa presenti. Diluiremo un po 'di alcali in acqua (ad esempio, l'idrossido di sodio è eccellente - viene venduto nei negozi sotto forma di detergente "Talpa").

Nota! In questa fase, dobbiamo valutare adeguatamente le capacità della fonte di alimentazione, quindi prima di iniettare gli alcali colleghiamo un amperometro all'elettrolizzatore: in questo modo possiamo monitorare l'aumento della corrente.

Video - Riscaldamento con idrogeno. Batterie a idrogeno

Parliamo quindi di altri componenti del bruciatore a idrogeno: il filtro per la lavatrice e la valvola. Entrambi sono per la protezione. La valvola non consentirà all'idrogeno acceso di penetrare nuovamente nella struttura e di far esplodere il gas accumulato sotto il coperchio dell'elettrolizzatore (anche se ce n'è solo una piccola parte). Se non installiamo la valvola, il contenitore verrà danneggiato e gli alcali fuoriusciranno.

Sarà necessario un filtro per realizzare una tenuta idraulica, che fungerà da barriera prevenendo un'esplosione. Gli artigiani che hanno familiarità in prima persona con il design di un bruciatore a idrogeno fatto in casa chiamano questa valvola un "bulbulatore". In sostanza, infatti, crea solo bolle d'aria nell'acqua. Per il bruciatore stesso utilizziamo lo stesso tubo trasparente. Questo è tutto, il bruciatore a idrogeno è pronto!

Non resta che collegarlo all'ingresso del sistema “pavimento caldo”, sigillare la connessione e iniziare il funzionamento diretto.

Come conclusione. Alternativa

Un'alternativa, anche se molto controversa, è il gas di Brown, un composto chimico costituito da un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno. La combustione di tale gas è accompagnata dalla formazione di energia termica (peraltro quattro volte più potente rispetto alla struttura sopra descritta).

Gli elettrolizzatori vengono utilizzati anche per riscaldare una casa con il gas bruno, perché anche questo metodo di produzione del calore si basa sull'elettrolisi. Vengono create caldaie speciali in cui, sotto l'influenza di corrente alternata molecole elementi chimici separarsi, formando l'ambito gas di Brown.

Video – Gas bruno arricchito

È del tutto possibile che le risorse energetiche innovative, le cui riserve sono quasi illimitate, presto soppianteranno quelle non rinnovabili. Risorse naturali, liberandoci dalla necessità di attività minerarie permanenti. Questo corso di eventi avrà un impatto positivo non solo sull'ambiente, ma anche sull'ecologia del pianeta nel suo insieme.

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Video - Riscaldamento a idrogeno