הזמן חלף מזמן בחימום פרטי בית כפריבוצע רק על ידי שריפת עצים או פחם בתנור. נוֹכְחִי יחידות חימוםלְהִשְׁתַמֵשׁ סוגים שוניםדֶלֶק. אֲבָל צמיחה מתמדתמחירי הדלק, מאלץ אותך לחפש אפשרויות חימום זולות יותר. אבל ממש מתחת לאף שלנו מסתתר מקור בלתי נדלה של אנרגיה - מימן. ובמאמר זה נספר לכם כיצד תוכלו להשתמש בו כדלק. מים רגיליםעל ידי הרכבת דוד חימום מימן במו ידיך.

עיצוב ועיקרון הפעולה של מחולל מימן

השימוש במימן כדלק לחימום הבית הוא רעיון מפתה למדי, כי הערך הקלורי שלו הוא 33.2 קילוואט/מ"ק, בעוד של גז טבעי הוא רק 9.3 קילוואט/מ"ק, שהם יותר מפי 3. תיאורטית, מימן יכול להיות מופק ממים, ולאחר מכן לשרוף בדוד אתה יכול להשתמש מחולל מימן כדי לחמם את הבית שלך.

בתור נושא אנרגיה, שום דבר לא יכול להשתוות למימן, והמאגרים שלו הם כמעט אינסופיים. כפי שהוזכר לעיל, בעת שריפה, מימן משחרר הרבה אנרגיה תרמית, הרבה יותר מכל דלק המכיל פחמן. במקום פליטות מזיקות לאטמוספירה המשתחררות בעת שימוש בגז טבעי, מימן, בעת שריפה, יוצר מים רגילים בצורת קיטור. יש רק בעיה אחת, האלמנט הזה לא מופיע באופן טבעי ב צורה טהורה, אבל רק בשילוב עם חומרים אחרים.

תרכובת אחת כזו היא מים רגילים, שהם מימן מחומצן. על מנת לפצל אותו למרכיבים המרכיבים אותו, מדענים רבים בילו יותר משנה אחת. ולא בלי תוצאות, בכל זאת נמצא פתרון טכני לבידוד מרכיביו ממים. זוהי מה שנקרא תגובה כימית של אלקטרוליזה, וכתוצאה מכך מים מתפרקים לחמצן ומימן, התערובת המתקבלת נקראת גז מתפוצץ או גז בראון.

להלן ניתן לראות תרשים של מחולל מימן (אלקטרוליזר) הפועל על חשמל:

אלקטרוליזרים הוכנסו לייצור סדרתי והם משמשים לעבודות להבת גז (ריתוך). זרם בתדירות וחוזק מסויים מסופק לקבוצות לוחות מתכתשטבולים במים. עקב תגובת האלקטרוליזה המתמשכת, משתחררים חמצן ומימן מעורבבים באדי מים.

על מנת להפריד גזים מהקיטור, הכל מועבר דרך מפריד, ולאחר מכן הוא מוזן למבער. כדי למנוע רעש ופיצוץ, מותקן שסתום על האספקה, המאפשר זרימת דלק בכיוון אחד בלבד.

מתקן מימן לחימום בית כולל את הרכיבים הבאים: דוד וצינורות בקוטר 25-32 מ"מ (1-1.25 אינץ'). אתה יכול להתקין את הצינורות בבית במו ידיך, אך יש לעמוד בתנאי אחד - לאחר כל סניף, הקוטר חייב לרדת.

הקוטר מצטמצם לפי העיקרון הבא - צינור D32, צינור D25. לאחר ההסתעפות - D20, והצינור האחרון שיותקן הוא D16. אם תנאי זה מתקיים לפיד מימןיעבוד ביעילות וביעילות.

על מנת לנטר את מפלס המים ולמלא בו את המכשיר בזמן, בעיצוב יש חיישן מיוחד שנותן פקודה ברגע הנכון ומים מוזרקים לתוך סביבת עבודהאלקטרוליזר כדי למנוע מהלחץ לעלות ל נקודה קריטיתבתוך הכלי, היחידה מצוידת במתג חירום ו שסתום הקלה. כדי לשמור על מחולל מימן, אתה רק צריך להוסיף מים מדי פעם וזהו.

יתרונות של חימום מימן

U חימום מימןישנם מספר יתרונות רציניים המשפיעים על שכיחות המערכת:

1. מערכות ידידותיות לסביבה. היחיד מוּצָר לְוָאִי, המשתחרר לאטמוספירה במהלך הפעולה - מים במצב אדים. מה שלא מזיק בשום צורה סְבִיבָה.
2. מימן במערכת החימום פועל ללא שימוש באש. חום נוצר עקב התגובה הקטליטית. כאשר מימן מתחבר עם חמצן, נוצרים מים. בגלל זה, יש שחרור גדול של חום. זרימת החום עצמה, שהטמפרטורה שלה היא בערך 40 מעלות צלזיוס, עוברת למחליף החום. עבור מערכת רצפה מחוממת, זהו משטר הטמפרטורה האידיאלי.
3. די מהר, חימום מימן עשה זאת בעצמך יוכל לעקור את המערכות המסורתיות, ובכך לשחרר את האנושות מייצור סוגי דלק אחרים - נפט, גז, פחם ועצי הסקה.
4. חיי שירות מינימליים הם 15 שנים.
5. היעילות של חימום בית פרטי במימן יכולה להגיע ל-96%.

ייצור מימן הוא תהליך סביר לחלוטין. כל מה שצריך להוציא עליו זה חשמל. וכאשר משתמשים בגנרטור חימום, לכלול גם בפעולת המערכת סוללה סולארית, אז ניתן למזער את עלויות האנרגיה. על סמך זה, אנו יכולים להסיק שמערכת זו היא הידידותית והיעילה ביותר לסביבה לחימום הבית.

איך להרכיב מחולל מימן במו ידיך?

לעתים קרובות, דוד המופעל במימן משמש לחימום רצפות. מערכות אלו מגיעות כיום במגוון רחב של יכולות. הספק של דוודים יכול להיות שונה מאוד, החל מ-27 וואט ועד אינסוף. אתה יכול לקחת דוד אחד חזק מאוד כדי לחמם את כל הבית בבת אחת, או שאתה יכול לקחת כמה קטנים. הם מותקנים בכוחות עצמם, אבל איך לעשות מחולל מימן במו ידיך?

לפני שמתחילים לבנות תא דלקאתה צריך להחזיק את הכלים הבאים בהישג יד:

• מסור מתכת;
• מקדחה עם סט מקדחות;
• סט מפתחות ברגים;
• מברגים שטוחים ומחוררים;
• מטחנת זווית ("מטחנה") עם עיגול רכוב לחיתוך מתכת;
• מודד ומד זרימה;
• שָׁלִיט;
• סַמָן.

יתרה מכך, אם תחליט לבנות מחולל PWM בעצמך, תצטרך אוסילוסקופ ומד תדרים כדי להגדיר אותו.

על מנת ליצור מחולל מימן לחימום בית פרטי, נשקול מעגל אלקטרוליזר "יבש" לחלוטין באמצעות אלקטרודות עשויות לוחות נירוסטה.

ההוראות שלהלן מציגות את תהליך בניית מחולל מימן:

1. בניית גוף תאי הדלק. תפקידם של הקירות הצדדיים של המסגרת משוחק על ידי לוחות קשיח או פרספקס, חתוכים לגודל הגנרטור העתידי. ראוי לציין כי גודל היחידה תלוי ישירות בביצועים שלה, אך העלויות של השגת NDC יהיו גבוהות בהרבה. לבניית תא דלק, המידות האופטימליות הן מ-150×150 מ"מ עד 250×250 מ"מ.
2. בכל אחת מהצלחות קודחים חורים עבור אביזרי הכניסה והיציאה למים. בנוסף, יש צורך לקדוח בדופן הצד כדי לאפשר בריחת גז וארבעה חורים בפינות לחיבור אלמנטי הכור זה לזה.
3. באמצעות מטחנה, לוחות אלקטרודה נחתכים מגיליון של נירוסטה 316L. הם צריכים להיות קטנים בגודלם של 10-20 מ"מ מהקירות. יתר על כן, בעת ייצור כל חלק, יש צורך להשאיר משטח מגע קטן באחת הפינות. זה הכרחי על מנת לחבר את האלקטרודות השליליות והחיוביות לקבוצות לפני חיבורן לחשמל.
4. כדי להשיג את הכמות הנדרשת של NHO, יש לטפל בנירוסטה בנייר זכוכית עדין משני הצדדים.
5. בכל צלחת קודחים שני חורים: מקדחה שקוטרו צריך להיות 6-7 מ"מ - לאספקת מים למרווח שבין האלקטרודות ובקוטר 8-10 מ"מ - להוצאת הגז של בראון. נקודות הקידוח מחושבות תוך התחשבות במקומות ההתקנה של צינורות הכניסה והיציאה המתאימים.
6. התחל להרכיב את הגנרטור. לשם כך, מותקנים אביזרי בקירות הקשיחים כדי לספק מים ולחלץ גז. המקומות שבהם הם מחוברים אטומים בקפידה עם איטום רכב או אינסטלציה.
7. לאחר מכן, אחד מחלקי הגוף השקופים מותקן על החתיכים, ולאחר מכן מונחות האלקטרודות. הנחת האלקטרודות צריכה להתחיל בטבעת האיטום. שימו לב: מישור האלקטרודות חייב להיות שטוח לחלוטין, אחרת אלמנטים בעלי מטענים מנוגדים יגעו, מה שיגרום לקצר חשמלי!
8. לוחות נירוסטה מופרדים מהמשטחים הצדדיים של הכור באמצעות טבעות איטום העשויות מסיליקון, פארוניט או חומרים אחרים. חשוב שלא יהיה עובי מ-1 מ"מ. חלקים כאלה משמשים כמרווחים בין צלחות. במהלך תהליך ההתקנה, ודא שכריות המגע של האלקטרודות הנגדיות מקובצות בצדדים מנוגדים של הגנרטור.
9. לאחר הנחת הצלחת האחרונה, מותקנת טבעת האיטום, ולאחר מכן סוגרים את הגנרטור בקיר קשיח שני, ומחברים את המבנה עצמו באמצעות אומים ודסקיות. בעת ביצוע עבודה זו, עקוב בקפידה אחר אחידות ההידוק והיעדר עיוותים בין הצלחות.
10. באמצעות צינורות פוליאתילן מחברים את הגנרטור למיכל מים ומבעבע.
11. רפידות המגע של האלקטרודות מחוברות זו לזו בכל שיטה, ולאחר מכן מחברים אליהן חוטי חשמל.
12. מתח מסופק לתא הדלק מגנרטור PWM, ולאחר מכן הם מתחילים להגדיר ולהתאים את המכשיר בהתאם לתפוקה המקסימלית של גז LNO.

על מנת להשיג את הגז של בראון בכמות הנדרשת, שתספיק לבישול ולחימום, מותקנים מספר מחוללי מימן הפועלים במקביל.

1. חל איסור מוחלט לשדרג ציוד כזה באופן עצמאי, גם אם יש לך שרטוט הנדסי מפורט ומקצועי. זה עשוי לתרום לאפשרות של דליפה של תערובת המימן מהגנרטור לחלל הפתוח, וזה די מסוכן.
2. מומלץ להתקין חיישני טמפרטורה מיוחדים בתוך מחליף החום, זה יאפשר לנטר את העודף הסביר של רמת טמפרטורת חימום המים.
3. עיצוב המבער עצמו יכול לכלול שסתומי סגירה, שיחובר ישירות לחיישן הטמפרטורה עצמו. כמו כן, יש צורך להבטיח קירור רגיל של הדוד.
4. ולבסוף, מה שצריך להדגיש זה בטיחות. יש לזכור שתערובת המימן והחמצן לא נקראה חומר נפץ לחינם. לא ממשלתי זה מסוכן תרכובת כימיתשאם מטפלים בו ברשלנות עלולים לגרום לפיצוץ. עקבו אחר כללי הבטיחות והיזהר מאוד בעת ניסויים במימן.

אם מטפלים בו נכון, דוד מימן יכול להחזיק לא 15 שנים, כפי שמצופה בדרך כלל, אלא 20 או אפילו 30. עם זאת, זכרו שככל שהדוד גדול יותר, כך צריכת החשמל גדולה יותר!

המדע יודע רק על דלק טהור אחד לחלוטין - מימן, המשמש בתעשיית החלל. במהלך בעירה של מימן נוצרות תרכובות עם חמצן, כלומר מים. הרזרבות של דלק זה בלתי נדלות, שכן הוא, יחד עם הליום, הוא "חומר הבנייה" העיקרי ביקום.

היום נדבר על מחוללי מימן, שהפכו לאחרונה יותר ויותר פופולריים בשל העלות הזולה והידידותיות לסביבה.

מאפיינים ייחודיים של חימום מימן

סוג זה של חימום מבוסס על הייצור כמות עצומהאנרגיה תרמית הנובעת ממגע של מולקולות חמצן ומימן. בדרך כלל, תוצר הלוואי היחיד במקרה זה הוא מים מזוקקים. וכדי ליישם את העיקרון הזה בפועל, בוצעו פיתוחים רבים ליצירת דוד חימום מימן (אנחנו מדברים על מודלים תעשייתיים).

מכשירים כאלה היו שונים בגודלם ולכן דרשו הרבה מקום להתקנה. והיעילות של דוודים כאלה לא הייתה הגבוהה ביותר - כ-80 אחוז. אבל מאז המכשיר שופר פעמים רבות ובעקבות כך קיבלנו דוד עבור חימום הבית, עובדים על עיקרון זה. לצורך פעולתו הרגילה, יש לעמוד בכמה תנאים חשובים בלבד.

• זמינות של אספקת חשמל קבועה. הגנרטורים מבוססים על תגובת האלקטרוליזה, שכידוע היא בלתי אפשרית ללא חשמל.
• חיבור קבוע למקור מים. לעתים קרובות, אספקת מים משמשת לכך, אם כי הצריכה הספציפית של המכשיר תלויה, כמובן, בכוחו.
• יש להחליף את הזרז באופן קבוע. תדירות ההחלפה תלויה, כמו המחוון הקודם, בכוח, כמו גם בתכונות של דגם מסוים.

ואם נשווה ציוד מימן, למשל, לציוד גז, אז זה פחות תובעני מבחינת בטיחות. אבל כל העניין הוא שתגובות נוצרות ומתרחשות אך ורק בתוך המחולל. מאדם, כמשתמש, כל מה שצריך הוא שליטה ויזואלית על האינדיקטורים העיקריים.

מכשיר מחולל מימן

עכשיו בואו נסתכל מקרוב על אפשרות המימן לחימום בית. והמהות שלה, כפי שכבר צוין, היא לייצר H2O אפשרות זו ראויה להיחשב כאלטרנטיבה לגז טבעי. בדרך כלל, טמפרטורת הבעירה הממוצעת במקרה זה יכולה להגיע ל-3,000 מעלות, אז תצטרך להשתמש במבער מימן מיוחד במערכת החימום. זה מוסבר על ידי העובדה שרק מבער כזה יכול לעמוד בחום כה משמעותי.

ישנם מספר מרכיבים המרכיבים חימום מימן, בואו להכיר אותם.

• המבער שהוזכר לעיל. זה הכרחי למטרה אחת פשוטה - ליצור להבה פתוחה.
• מחולל מימן - הוא יעבד את התערובת על ידי פירוק מים לרכיבים מולקולריים. וכדי לייעל תגובה כימית, ניתן להשתמש בזרזים בתהליך שלה.
• למעשה, דוד. כאן הוא משמש כמעין מחליף חום. המבער עצמו מותקן ב תא בעירה, שבגללו נוזל הקירור במערכת מתחמם לטמפרטורה הנדרשת.

לָשִׂים לֵב! אנו מזכירים לאלה המתכננים לייצר מחוללי מימן שכדי לעשות זאת יצטרכו לשפר את הציוד הקיים על פי התוכנית שצוינה קודם לכן. אבל זה ציוד תוצרת ביתחסכוני יותר מ"האנלוגים שנרכשו בחנות" שנרכשו בהרבה כסף.

עוצמות של חימום מימן

התכונות החיוביות של חימום עם מימן הן רבות. זו בדיוק הסיבה שהמערכת כל כך פופולרית.

• היעילות המצוינת שבה הוא מאופיין יכולה להגיע ל-96 אחוזים.
• ידידותיות לסביבה. זה מוסבר על ידי העובדה שתוצר הלוואי היחיד, פסולת, כביכול, הוא מים טהורים המיוצרים במצב גזי. ולאדי מים, כידוע, אין השפעה שלילית על הסביבה.
• לא נדרשת להבה כדי לתפקד במערכת מימן. אנרגיה תרמית מופיעה עקב קטליטי תגובות כימיות. בשילוב עם אוויר, מימן יוצר מים, אשר מלווה במראה כמות גדולהאֵנֶרְגִיָה. זרימת החום (והטמפרטורה שלו מגיעה ל-40 מעלות) מסופקת למחליף החום. זה די ברור שזה הכי הרבה האפשרות הטובה ביותרלמערכת "רצפה חמה".

חולשות

לאחר שהכרנו את היתרונות, אנו ממשיכים לחסרונות של חימום מימן.

• למרות העובדה שבמדינות מתקדמות יותר שיטת חימום זו פופולרית ביותר, בארצנו היא טרם זכתה לתשומת הלב הנדרשת. לכן הרכישה וההתקנה של ציוד זה כל כך בעייתית וקשורה למספר קשיים.
• מְמוּצָע טמפרטורת החדרגורם למימן לרכוש מצב גזי. יתרה מכך, חומר זה הינו חומר נפץ, ולכן קשה מאוד לשנעו, במיוחד למרחקים ארוכים.
• צילינדרים המכילים מימן חייבים להיות מאושרים על ידי מומחים מתאימים, שהכשרתם דורשת די הרבה זמן.

כיצד להתקין דוד מימן?

עַל כרגעאנשים רבים מעדיפים לייצר מחוללי מימן משלהם עבור מערכות החימום שלהם. וזה לא מפתיע, כי אנלוגים "קונים בחנות" הם לא רק יקרים מאוד, אלא יש להם מעט יעילות גבוהה. אבל אם אתה עושה את המכשיר הזה בעצמך, אז היעילות שלו תהיה הרבה יותר גבוהה.

ישנן מספר אפשרויות כיצד להרכיב גנרטור המופעל במימן. אבל בכל מקרה, כדי להכין את זה בבית תצטרך את הדברים הבאים: חומרים מתכלים.

• מקור מתח 12 וולט.
• מספר צינורות עשויים מפלדת אל חלד ובעלות קטרים ​​שונים.
• המאגר בו ימוקם המבנה.
• בקר PWM. חשוב שההספק שלו יהיה לפחות 30 אמפר.

אלו הם המרכיבים העיקריים המרכיבים בדרך כלל מחוללי מימן תוצרת בית. בנוסף, אל תשכח ממיכל למים מזוקקים - נוכחותו היא גם חובה. יש לספק מים למבנה אטום ובתוכו דיאלקטיקה. באותו מבנה יהיה סט עשוי לוחות נירוסטה צמודים זה לזה באמצעות חומר בידוד. חשוב שמתח 12 וולט יסופק לצלחות אלו. אם הכל נעשה כראוי, אז כאשר מתח מופעל, המים יתפצלו לשני אלמנטים גזים.

לָשִׂים לֵב! יעיל יותר בהקשר זה הוא להשתמש זֶרֶם יָשָׁר(חייב להיות לו תדר מסוים) המיוצר על ידי מחולל מסוג PWM. במקרה זה, הזרם הדופק (או זרם החילופין) יוחלף בזרם קבוע. כתוצאה מכך, יעילות הציוד תגדל באופן משמעותי.

באילו מים עלי להשתמש - מי מזוקקים או ברז?

אין כאן שום דבר מסובך. ניתן להשתמש בנוזל ברז, אך רק אם אינו מכיל זיהומים ממתכת כבדה. אבל כדי שהציוד יעבוד בצורה יעילה יותר, עדיף להשתמש במים מזוקקים, להוסיף לו כמות קטנה של נתרן הידרוקסיד. היחס במקרה זה צריך להיות כדלקמן: כף הידרוקסיד על כל עשרה ליטר מים.

באיזה סוג מתכת עלי להשתמש?

הנושא הזה שנוי במחלוקת. לפיכך, מקורות רבים - כולל סמכותיים מאוד - אומרים שיש להשתמש רק במתכות נדירות לחימום מימן. במציאות, זה לא לגמרי נכון, שכן זה בהחלט אפשרי להשתמש נירוסטה, כפי שכבר עמדנו לעיל. למרות שבאופן אידיאלי זה צריך להיות פלדה פרומגנטית. זה שונה בכך שהוא לא מושך חלקיקים של פסולת מיותרת. כמו כן, נציין כי בעת בחירת מתכת, עדיף להתמקד ב"נירוסטה", שאינה כפופה לתהליך החמצון.

כפי שאתה יכול לראות, בניית דוד מימן אינה קשה כמו שזה נראה. אתה רק צריך לבחור את החומרים המתכלים הנכונים וללמוד בזהירות את התרשים מערכת חימוםהסוג הזה. לאחר התקנת הכל ציוד הכרחי, בדוק כדי לוודא שהוא באמת איכותי ודי יעיל.

וידאו - הכנת מחולל מימן

על חוק שימור האנרגיה

החוק הזה קובע שכל דבר בעולם קשור זה בזה: אם הוא עוזב איפשהו, הוא בהחלט יגיע לאנשהו. וכדי שבאמצעות אלקטרוליזה אפשר להשיג גז, כמות מסוימת אנרגיה חשמליתעדיין תצטרך לבזבז אותו. ואנרגיה, כידוע, מתקבלת בעיקר כתוצאה מיצירת חום במהלך בעירה של סוגים אחרים של דלק. וגם אם ניקח את האנרגיה הנקייה הדרושה לייצור חשמל, ואת זו שהמימן מייצר לאחר הבעירה, ההפסדים יוכפלו (לפחות!) אפילו במציאות ציוד מודרני. מסתבר ש-1/2 מהכספים פשוט נזרקים. יתרה מכך, מדובר רק בעלויות הקשורות לתפעול, ולא נלקחת בחשבון עלות הציוד, שכאמור אינה זולה. בואו נזכור מחוללי מימן.

אם אתה מאמין שמחקר שנערך באמריקה, המחיר של קילוגרם אחד של מימן (או ליתר דיוק, עלות יצירתו) שווה ל:

• 6.5 דולר בעת שימוש ברשת חשמל תעשייתית;
• 9$ בעת הפעלת גנרטורים רוח;
• 20 דולר במקרה של שימוש במכשירים סולאריים;
• 2.2 דולר בעת שימוש בדלק מוצק;
• 5.5 דולר אם החומר מופק מביומסה;
• 2.3 דולר, אם אנחנו מדברים על אלקטרוליזה בטמפרטורה גבוהה המתבצעת בתחנת כוח גרעינית (הכי הרבה דרך זולה, אבל הכי רחוק משימוש ביתי רגיל).

לָשִׂים לֵב! גם הגנרטור הביתי המתקדם ביותר יהיה נחות משמעותית מכל הבחינות ממכשיר תעשייתי דומה. לכן, לאור המחירים המתוארים, אי אפשר לומר שמימן יכול להתחרות ברצינות בגז הטבעי. כך גם לגבי חשמל, סולר ואפילו משאבות חום.

סיכויי אנרגיה באמצעות מימן

עכשיו בואו ננסה לגלות האם באמת יש סיכוי להפחית את העלות של מימן טהור. מיד נגיד שיש לכך כל סיכוי. קודם כל, זה כולל את הטכנולוגיה לייצור חשמל זול באמצעות מקורות מתחדשים. בנוסף, ניתן להשתמש בזרזים כימיים זולים יותר בתהליך הקטליזה. אגב, אלה קיימים כבר זמן רב ומשמשים בתאי מימן לדלק (אנחנו מדברים על מכוניות). למרות שכאן, שוב, נתקלנו בעלות הגבוהה מדי שלהם.

אבל הטכנולוגיה משתפרת כל הזמן, המדע לא עומד מלכת. בשלב מסוים, הנפט יגמר, ואנשים יצטרכו לעבור למקור אנרגיה חלופי אחר. אבל כרגע ואולי גם בעשורים הקרובים, אנחנו יכולים לומר בביטחון: אנרגיה באמצעות מימן עצמה היא עדיין לא רווחית. החריגים היחידים כוללים את המקרים שבהם מימן הוא תוצר לוואי של תהליך טכני אחר. כמובן שאפשריות תוכניות שונות לתמיכה ופיתוח אנרגיית מימן, אבל זה מצריך עזרה של תאגידים גדולים וכמובן המדינה.

בתור מסקנה

קשה לומר איזו אנרגיה תהפוך להיות העיקרית בעתיד - מימן, היתוך גרעיני, שימוש בכוח המשיכה וכו'. אבל מומחים מבטיחים שכורי האלקטרוליזה הראשונים המסוגלים להתחרות בכורים גרעיניים מודרניים יופיעו בעוד עשרים עד שלושים שנה לפחות. חלקם בדרך כלל סקפטיים לגבי זה. אבל אנשי מקצוע אמיתיים מאמינים שמחוללי מימן יהפכו בקרוב לפריט היי-טק, ולא למוצר ביתי העשוי מאמצעים מאולתרים, שתיארנו לעיל. זה הכל, שיהיה לך חורף חם!

חלפו מזמן הימים שבהם בית כפריהייתה רק דרך אחת לחמם אותו - על ידי שריפת עצים או פחם בתנור. מוֹדֶרנִי מכשירי חימוםלהשתמש בסוגים שונים של דלק ובו זמנית לשמור באופן אוטומטי טמפרטורה נוחהבבתים שלנו. גז טבעי, סולר או מזוט, חשמל, אנרגיה סולארית - זו רשימה חלקית אפשרויות חלופיות. נראה - תחיו ותשמחו, אבל העלייה המתמדת במחירי הדלק והציוד מאלצת אותנו להמשיך בחיפוש אחר שיטות חימום זולות. ויחד עם זאת, מקור בלתי נדלה של אנרגיה - מימן, ממש שוכב מתחת לרגלינו. והיום נדבר על איך להשתמש במים רגילים כדלק על ידי הרכבת מחולל מימן במו ידיך.

עיצוב ועיקרון הפעולה של מחולל מימן

מחולל המימן של המפעל הוא יחידה מרשימה

שימוש במימן כדלק לחימום בית כפרי מועיל לא רק בגלל הערך הקלורי הגבוה שלו, אלא גם בגלל שהוא אינו פולט חומרים מזיקים. כפי שכולם זוכרים מקורס כימיה בבית הספר, במהלך החמצון של שני אטומי מימן ( נוסחה כימית H 2 - הידרוגניום) עם אטום חמצן אחד, נוצרת מולקולת מים. יחד עם זאת, הוא בולט שלוש פעמים יותר חוםמאשר בעת שריפת גז טבעי. אנו יכולים לומר שלמימן אין אח ורע בין שאר מקורות האנרגיה, שכן הרזרבות שלו על פני כדור הארץ הן בלתי נדלות - 2/3 מהאוקיינוסים בעולם מורכבים מהיסוד הכימי H2, וביקום כולו הגז הזה, יחד עם הליום, הוא העיקרי "חומר בניין". יש רק בעיה אחת - כדי לקבל H 2 טהור צריך לפצל מים לחלקים המרכיבים אותם, וזה לא קל לעשות. מדעניםבמשך שנים רבות

הם חיפשו דרך להפיק מימן והסתפקו באלקטרוליזה.

דיאגרמת פעולת אלקטרוליזר מעבדה

שיטה זו להפקת גז נדיף כוללת הצבת שתי לוחות מתכת המחוברים למקור מתח גבוה במים במרחק קצר אחד מהשני. כאשר מופעל כוח, הפוטנציאל החשמלי הגבוה ממש קורע את מולקולת המים, ומשחרר שני אטומי מימן (HH) ואטום חמצן (O) אחד. הגז ששוחרר נקרא על שם הפיזיקאי יו בראון. הנוסחה שלו היא HHO, והערך הקלורי שלו הוא 121 MJ/kg. הגז של בראון בוער בלהבה פתוחה ואינו מייצר חומרים מזיקים. היתרון העיקרי של חומר זה הוא שדוד רגיל הפועל על פרופאן או מתאן מתאים לשימוש בו. נציין רק שמימן בשילוב עם חמצן יוצר תערובת נפיצה, ולכן יידרשו אמצעי זהירות נוספים.

דיאגרמת התקנה להפקת הגז של בראון גנרטור שנועד לייצר את הגז של בראוןכמויות גדולות

, מכיל מספר תאים, שכל אחד מהם מכיל זוגות רבים של לוחות אלקטרודות. הם מותקנים במיכל אטום, המצויד בשקע גז, מסופים לחיבור חשמל וצוואר למילוי מים. בנוסף, המתקן מצויד בשסתום בטיחות ואטם מים. הודות להם מתבטלת האפשרות להתפשטות אש הגב. מימן נשרף רק ביציאה מהמבער, ואינו נדלק לכל הכיוונים. הגדלה מרובה של שטח השימוש של המתקן מאפשרת לחלץ את החומר הדליק בכמות המספיקה למטרות שונות, לרבות חימום מגורים.

המדען האמריקאי סטנלי מאייר מצא דרך לצאת מהמצב הזה. ההתקנה שלו לא השתמשה בפוטנציאל חשמלי חזק, אלא בזרמים בתדר מסוים. המצאתו של הפיזיקאי הגדול כללה העובדה שמולקולת מים התנדנדה בזמן עם דחפים חשמליים משתנים ונכנסה לתהודה, שהגיעה לכוח מספיק כדי לפצל אותה לאטומים המרכיבים אותה. השפעה כזו דרשה זרם נמוך פי עשרות מאשר בעת הפעלת מכונת אלקטרוליזה קונבנציונלית.

וידאו: תא דלק סטנלי מאייר

על המצאתו, שיכולה לשחרר את האנושות משעבודם של אילי הנפט, נהרג סטנלי מאייר, ועבודות המחקר רב השנים שלו נעלמו לאלוהים יודע לאן. עם זאת, כמה מההערות של המדען נשתמרו, שעל בסיסן מנסים ממציאים במדינות רבות ברחבי העולם לבנות מתקנים דומים. ואני חייב לומר, לא ללא הצלחה.

יתרונות הגז של בראון כמקור אנרגיה

• מים, מהם מתקבל HHO, הם אחד החומרים הנפוצים ביותר על הפלנטה שלנו.
• כאשר סוג זה של דלק נשרף, הוא מייצר אדי מים, אותם ניתן לעבות בחזרה לנוזל ולעשות בהם שימוש חוזר כחומר גלם.
• בזמן שריפה של גז מפוצץ לא נוצרים תוצרי לוואי מלבד מים. אנו יכולים לומר שאין סוג דלק ידידותי לסביבה יותר מהגז של בראון.
• בעת שימוש במימן התקנת חימוםאדי מים משתחררים בכמות מספקת כדי לשמור על הלחות בחדר ברמה נוחה.

אתה עשוי להתעניין גם בחומר כיצד לבנות גנרטור גז משלך:

היקף היישום

כיום, אלקטרוליזר הוא מכשיר נפוץ כמו מחולל אצטילן או חותך פלזמה. בתחילה, מחוללי מימן שימשו רתכים, שכן נשיאת יחידה במשקל של כמה קילוגרמים בלבד הייתה קלה בהרבה מהעברת גלילי חמצן ואצטילן ענקיים. יחד עם זאת, לעוצמת האנרגיה הגבוהה של היחידות לא הייתה חשיבות מכרעת - הכל נקבע לפי נוחות ומעשיות. INהשנים האחרונות

• השימוש בגז של בראון חרג מהמושגים הרגילים של מימן כדלק למכונות ריתוך גז. בעתיד, אפשרויות הטכנולוגיה רחבות מאוד, שכן לשימוש ב-HHO יתרונות רבים. הפחתת צריכת הדלק בכלי רכב. קייםגנרטורים לרכב מימן מאפשר להשתמש ב-HHO כתוסף לבנזין, סולר או גז מסורתיים. עקב עודתערובת דלק, ניתן להשיג הפחתה של 20-25% בצריכת הפחמימנים.
• חיסכון בדלק בתחנות כוח תרמיות באמצעות גז, פחם או מזוט.
• הפחתת רעילות והגברת היעילות של בתי דוודים ישנים.
• הפחתה מרובה בעלויות החימום בנייני מגוריםעקב מלא או החלפה חלקית סוגים מסורתייםדלק גז חום.
• נוֹהָג מתקנים ניידיםהשגת HHO לצרכי בית - בישול, קבלה מים חמיםוכו'
• פיתוח תחנות כוח חדשות, חזקות וידידותיות לסביבה.

ניתן לקנות מחולל מימן שנבנה באמצעות "טכנולוגיית תאי דלק מים" של S. Meyer (כך נקראה המסכת שלו) - חברות רבות בארה"ב, סין, בולגריה ומדינות אחרות עוסקות בייצורן. אנו מציעים ליצור מחולל מימן בעצמך.

וידאו: כיצד להתקין כראוי חימום מימן

מה צריך לעשות תא דלק בבית

כאשר מתחילים לייצר תא דלק מימן, הכרחי ללמוד את התיאוריה של תהליך היווצרות גז מתפוצץ. זה ייתן הבנה של המתרחש בגנרטור ויעזור בהתקנה ותפעול הציוד. בנוסף, תצטרכו להצטייד בחומרים הדרושים, שאת רובם יהיה קל למצוא ברשת השיווק. באשר לשרטוטים ולהוראות, ננסה לכסות את הנושאים הללו במלואם.

עיצוב מחולל מימן: דיאגרמות ושרטוטים

מתקן ביתי להפקת הגז של בראון מורכב מכור עם אלקטרודות מותקנות, מחולל PWM להפעלתן, אטם מים וחוטי חיבור וצינורות. נכון לעכשיו, ישנם מספר עיצובי אלקטרוליזר המשתמשים בלוחות או צינורות כאלקטרודות. בנוסף, אתה יכול למצוא באינטרנט התקנה של מה שנקרא אלקטרוליזה יבשה. בניגוד לעיצוב המסורתי, במכשיר כזה הפלטות אינן מותקנות במיכל עם מים, אלא הנוזל מסופק למרווח בין האלקטרודות השטוחות.

סירוב לתכנית המסורתית מאפשר להפחית באופן משמעותי את ממדי תא הדלק.
מעגל חשמלי של וסת PWM תרשים של צמד אלקטרודות בשימוש בתא דלק מאיר.

ציור של תא דלק מעגל חשמלי של בקר PWM מעגל חשמלי של בקר PWM

בחירת חומרים לבניית מחולל מימן

לייצור תא דלק, כמעט ואין צורך בחומרים ספציפיים. הדבר היחיד שעלול להיות קשה הוא האלקטרודות. אז מה צריך להכין לפני תחילת העבודה?

1. אם העיצוב שתבחר הוא גנרטור מסוג "רטוב", אז תצטרך מיכל מים אטום, שישמש גם ככלי הכור. אתה יכול לקחת כל מיכל מתאים, הדרישה העיקרית היא חוזק מספיק אטימות גז. כמובן, כאשר משתמשים בלוחות מתכת כאלקטרודות, עדיף להשתמש בעיצוב מלבני, למשל, דיור אטום בקפידה מ מצבר לרכבבסגנון ישן (שחור). אם משתמשים בצינורות להשגת HHO, אז גם מיכל רחב ידיים ממסנן ביתי לטיהור מים יתאים. הכי הרבה האפשרות הטובה ביותרבית הגנרטור ייוצר מנירוסטה, למשל, דרגה 304 SSL.

   

   מכלול אלקטרודות למחולל מימן מסוג "רטוב".

   בעת בחירת תא דלק "יבש", תזדקק לגיליון פרספקס או אחר פלסטיק שקוףעובי של עד 10 מ"מ וטבעות איטום מסיליקון טכני.

2. צינורות או צלחות נירוסטה. כמובן, אתה יכול לקחת מתכת "ברזלית" רגילה, אבל במהלך פעולת האלקטרוליזר, ברזל פחמן פשוט מתכלה במהירות ויש להחליף את האלקטרודות לעתים קרובות. השימוש במתכת עתירת פחמן סגסוגת בכרום יאפשר את פעולת הגנרטור זמן רב. בעלי המלאכה המעורבים בייצור תאי דלק בילו זמן רב בבחירת חומר עבור האלקטרודות והתיישבו על נירוסטה 316 ליטר אגב, אם נעשה שימוש בצינורות מסגסוגת זו בעיצוב, אז הקוטר שלהם חייב להיבחר בצורה כזו כך שבהתקנת חלק אחד בחלק השני היה פער של לא יותר מ-1 מ"מ ביניהם. לפרפקציוניסטים, הנה המידות המדויקות:
   - קוטר צינור חיצוני- 25.317 מ"מ;
   - קוטר הצינור הפנימי תלוי בעובי החיצוני. בכל מקרה, הוא חייב לספק מרווח בין האלמנטים הללו השווה ל-0.67 מ"מ.

   

   הביצועים שלו תלויים באיזו מידה נבחרים הפרמטרים של חלקי מחולל המימן.

3. מחולל PWM. מורכב כמו שצריך תרשים חשמלייאפשר לך לווסת את תדירות הזרם בגבולות הנדרשים, וזה קשור ישירות להתרחשות של תופעות תהודה. במילים אחרות, על מנת שהתפתחות המימן תתחיל, יהיה צורך לבחור את הפרמטרים של מתח האספקה, כך שההרכבה של מחולל PWM ניתנת תשומת לב מיוחדת. אם אתה מכיר מלחם ויכול להבחין בין טרנזיסטור מדיודה, אז חלק חשמליאתה יכול להכין את זה בעצמך. אחרת, אתה יכול לפנות למהנדס אלקטרוניקה מוכר או להזמין ייצור של ספק כוח מיתוג בחנות לתיקון מכשירים אלקטרוניים.
   

   ניתן לרכוש אונליין ספק כוח מיתוג המיועד לחיבור לתא דלק. הם מיוצרים על ידי חברות פרטיות קטנות בארץ ובחו"ל.

4. חוטי חשמל לחיבור. מוליכים בחתך של 2 מ"ר יספיקו. מ"מ.
5. בובלר. בעלי המלאכה העניקו את השם המפואר הזה לאטם המים הנפוץ ביותר. אתה יכול להשתמש בכל מיכל אטום עבורו. באופן אידיאלי, הוא צריך להיות מצויד במכסה הדוק, אשר יתלש מיד אם הגז בפנים יתלקח. בנוסף, מומלץ להתקין מתקן ניתוק בין האלקטרוליזר לבובלר, שימנע HHO לחזור לתא.

   

   עיצוב בועות

6. צינורות ואביזרים. כדי לחבר את גנרטור HHO תזדקק לצינור פלסטיק שקוף, אביזרי כניסה ויציאה ומהדקים.
7. אגוזים, ברגים וחתיכים. הם יהיו נחוצים כדי לחבר את חלקי האלקטרוליזר זה לזה.
8. זרז תגובה. על מנת שתהליך היווצרות HHO יתקדם בצורה אינטנסיבית יותר, מוסיפים לכור אשלגן הידרוקסיד KOH. ניתן לרכוש בקלות את החומר הזה באינטרנט. בפעם הראשונה, לא יותר מ-1 ק"ג אבקה יספיק.
9. סיליקון לרכב או איטום אחר.

שימו לב שצינורות מלוטשים אינם מומלצים. להיפך, מומחים ממליצים לטפל בחלקים עם נייר זכוכית להשיג משטח מט. בעתיד, זה יעזור להגדיל את הפרודוקטיביות של ההתקנה.

כלים שיידרשו בתהליך העבודה

לפני שתתחיל לבנות תא דלק, הכן את הכלים הבאים:

• מסור מתכת;
• מקדחה עם סט מקדחות;
• סט מפתחות ברגים;
• מברגים שטוחים ומחוררים;
• מטחנת זווית ("מטחנה") עם עיגול רכוב לחיתוך מתכת;
• מודד ומד זרימה;
• שָׁלִיט;
• סַמָן.

בנוסף, אם אתה בונה מחולל PWM בעצמך, תצטרך אוסילוסקופ ומד תדרים כדי להגדיר אותו. במסגרת מאמר זה, לא נעלה נושא זה, שכן ייצור ותצורה של ספק כוח מיתוג נחשב בצורה הטובה ביותר על ידי מומחים בפורומים מיוחדים.

שימו לב למאמר, המציג מקורות אנרגיה נוספים שניתן להשתמש בהם לחימום הבית:

הוראות: איך להכין מחולל מימן במו ידיך

לייצור תא דלק, ניקח את מעגל האלקטרוליזר ה"יבש" המתקדם ביותר באמצעות אלקטרודות בצורת לוחות נירוסטה. ההוראות שלהלן מדגימות את תהליך יצירת מחולל מימן מ- "A" עד "Z", ולכן עדיף לעקוב אחר סדר הפעולות.

דיאגרמת תאי דלק מסוג יבש

1. ייצור גוף תא הדלק. הקירות הצדדיים של המסגרת הם צלחות של קרטון קשיח או פרספקס, חתוכים לגודל הגנרטור העתידי. אתה צריך להבין שגודל המכשיר משפיע ישירות על הביצועים שלו, עם זאת, העלויות של השגת HHO יהיו גבוהות יותר. לייצור תא דלק, הממדים האופטימליים של המכשיר יהיו מ-150x150 מ"מ עד 250x250 מ"מ.
2. בכל אחת מהצלחות נקדחים חור עבור התאמת הכניסה (היציאה) למים. כמו כן, יידרש קידוח בדופן הצד ליציאת גז וארבעה חורים בפינות לחיבור אלמנטי הכור זה לזה.

   

   ייצור קירות צדדיים

3. מנצל את הפינה מַלתָעָה, לוחות אלקטרודה נחתכים מיריעת נירוסטה 316L. הממדים שלהם צריכים להיות קטנים ב-10-20 מ"מ ממידות הקירות הצדדיים. בנוסף, בעת ייצור כל חלק, יש צורך להשאיר משטח מגע קטן באחת הפינות. זה יהיה נחוץ כדי לחבר את האלקטרודות השליליות והחיוביות לקבוצות לפני חיבורן למתח האספקה.
4. על מנת לקבל כמות מספקת של HHO, יש לטפל בנירוסטה בנייר זכוכית עדין משני הצדדים.
5. בכל אחת מהצלחות קודחים שני חורים: עם מקדחה בקוטר 6 - 7 מ"מ - לאספקת מים למרווח שבין האלקטרודות ובעובי של 8 - 10 מ"מ - להוצאת הגז של בראון. נקודות הקידוח מחושבות תוך התחשבות במקומות ההתקנה של צינורות הכניסה והיציאה המתאימים.

   

   יש להכין סט חלקים זה לפני הרכבת תא הדלק

6. הרכבת הגנרטור מתחילה. לשם כך, מותקנים אביזרי אספקת מים ויציאת גז בקירות הקרטון הקשיח. המקומות שבהם הם מחוברים נאטמים בקפידה באמצעות איטום רכב או אינסטלציה.
7. לאחר מכן, מותקנים פינים באחד מחלקי הגוף השקופים, ולאחר מכן מתחילה הנחת האלקטרודות.

   

   הנחת האלקטרודות מתחילה בטבעת איטום

   שימו לב: מישור האלקטרודות של הפלטה חייב להיות שטוח, אחרת אלמנטים בעלי מטענים מנוגדים יגעו ויגרמו לקצר חשמלי!

8. לוחות הנירוסטה מופרדים מהמשטחים הצדדיים של הכור באמצעות טבעות O, שיכולות להיות עשויות מסיליקון, פרוניט או חומר אחר. חשוב רק שהעובי שלו לא יעלה על 1 מ"מ. אותם חלקים משמשים כמרווחים בין הלוחות. במהלך תהליך ההתקנה, ודא כי רפידות המגע של האלקטרודות השליליות והחיוביות מקובצות לתוך צדדים שוניםגֵנֵרָטוֹר

   

   בעת הרכבת הפלטות, חשוב לכוון נכון את חורי היציאה

9. לאחר הנחת הצלחת האחרונה, מותקנת טבעת איטום, שלאחריה הגנרטור נסגר בקיר קשיח שני, והמבנה עצמו מהודק עם דסקיות ואומים. בעת ביצוע עבודה זו, הקפידו לוודא שההידוק אחיד ושאין עיוותים בין הפלטות.

   

   במהלך ההידוק הסופי, הקפד לבדוק את ההקבלה של הקירות הצדדיים. זה ימנע עיוותים

10. באמצעות צינורות פוליאתילן מחברים את הגנרטור למיכל מים ומבעבע.
11. רפידות המגע של האלקטרודות מחוברות זו לזו בכל דרך, ולאחר מכן מחברים אליהן את חוטי החשמל.

    

    על ידי הרכבת מספר תאי דלק וחיבורם במקביל, ניתן להשיג כמות מספקת של גז חום

12. תא הדלק מסופק במתח מגנרטור PWM, ולאחר מכן המכשיר מוגדר ומותאם לתפוקת הגז המקסימלית של HHO.

להפקת גז חום בכמויות מספיקות לחימום או בישול, מותקנים מספר מחוללי מימן הפועלים במקביל.

וידאו: הרכבת המכשיר

וידאו: הפעלה של מבנה מסוג "יבש".

נקודות שימוש נבחרות

קודם כל אני רוצה לציין את זה שיטה מסורתיתשריפת גז טבעי או פרופאן אינה מתאימה במקרה שלנו, מכיוון שטמפרטורת הבעירה של HHO גבוהה יותר מפי שלושה מזו של פחמימנים. כפי שאתה עצמך מבין, פלדה מבנית לא תעמוד בטמפרטורה זו לאורך זמן. סטנלי מאייר עצמו המליץ ​​להשתמש במבער עיצוב יוצא דופן, שהתרשים שלו מופיע להלן.

סכימה של מבער מימן שתוכנן על ידי ש. מאייר

כל הטריק של המכשיר הזה הוא ש-HHO (מסומן על ידי המספר 72 בתרשים) עובר לתוך תא הבעירה דרך שסתום 35. תערובת המימן הבוערת עולה דרך תעלה 63 ובמקביל מבצעת את תהליך הפליטה, נושאת איתה אוויר בחוץדרך חורים מתכווננים 13 ו- 70. מתחת למכסה המנוע 40 נשמרת כמות מסוימת של מוצרי בעירה (אדי מים), הנכנסת לעמוד הבעירה דרך ערוץ 45 ומתערבבת עם הגז הבוער. זה מאפשר לך להפחית את טמפרטורת הבעירה מספר פעמים.

הנקודה השנייה שאליה אני רוצה להסב את תשומת לבכם היא הנוזל שיש לשפוך לתוך המתקן. עדיף להשתמש במים מוכנים שאינם מכילים מלחי מתכות כבדות. האפשרות האידיאלית היא תזקיק, שניתן לרכוש בכל חנות רכב או בית מרקחת. עֲבוּר עבודה מוצלחתאשלגן הידרוקסיד KOH מתווסף למי האלקטרוליזר בקצב של ככף אבקה אחת לכל דלי מים.

במהלך פעולת המתקן, חשוב לא לחמם יתר על המידה את הגנרטור. כאשר הטמפרטורה תעלה ל-65 מעלות צלזיוס או יותר, האלקטרודות של המכשיר יזוהמו בתוצרי לוואי של תגובה, מה שיפחית את התפוקה של האלקטרוליזר. אם זה אכן יקרה, יהיה צורך לפרק את תא המימן ולהסיר את המשקעים באמצעות נייר זכוכית.

והדבר השלישי שאנו שמים עליו דגש מיוחד הוא בטיחות. זכרו שלא במקרה התערובת של מימן וחמצן נקראה חומר נפץ. HHO הוא כימיקל מסוכן שעלול לגרום לפיצוץ אם לא מטפלים בו כראוי. עקבו אחר כללי הבטיחות והיזהר במיוחד בעת ניסויים במימן. רק במקרה זה, ה"לבנה" שממנה מורכב היקום שלנו תביא חום ונוחות לביתך.

יש להקפיד על כללי בטיחות לא רק בעת התקנת מחולל מימן. בעת הרכבה והפעלה של ביו-ריאקטור, צריך גם להיות זהירים במיוחד, שכן ביו-גז הוא חומר נפץ..html הודות לתחביבים המגוונים שלי, אני כותב על נושאים שונים, אבל האהובים עלי הם מכונות, טכנולוגיה ובנייה. אולי בגלל שאני מכיר הרבה ניואנסים בתחומים האלה לא רק מבחינה תיאורטית, כתוצאה מלימודים באוניברסיטה טכנית ובבית ספר לתארים מתקדמים, אלא גם עם צד מעשי, כי אני מנסה לעשות הכל במו ידיי.

לחימום בית פרטי הם משתמשים דרכים שונות. הם נבדלים זה מזה הן בשיטת העברת החום והן בסוג נושא האנרגיה המשמש. בעת שימוש בחימום מים, ישנם מספר סוגים של דוודים בהתאם לסוג הדלק:

מחולל מימן לחימום בית פרטי

1. דלק מוצק - משמש לעבודה דלק מוצק, המשחרר חום בעת שריפה.
2. חשמל - בדודים כאלה מתקבל חום על ידי המרת חשמל.
3. גז - חום משתחרר כאשר גז בוער.

אם נשקול דודי גז, אז הם פועלים בעיקר על גז טבעי, אם כי יש דגמים לגז נוזלי, ולאחרונה החלו להשתמש במימן המופק ממים במכשירים מיוחדים - מחוללי מימן - כדלק.

עקרון הפעולה

מהקורס בפיזיקה בבית הספר ידוע שכאשר נחשפים למים זרם חשמלימתפרק לשני מרכיבים: מימן וחמצן. על בסיס תופעה זו נבנה מה שנקרא מחולל מימן. מכשיר זה הוא יחידה שבה מתרחשת תגובה אלקטרוכימית לייצור מימן וחמצן ממים. תהליך האלקטרוליזה של מים מוצג באיור למטה.

תהליך אלקטרוליזה של מים

במוצא הגנרטור לא נוצרים מימן וחמצן טהורים, אלא מה שנקרא גז בראון, הקרוי על שם המדען שהשיג אותו לראשונה. זה נקרא גם "גז נפץ" מכיוון שהוא חומר נפץ בתנאים מסוימים. יתרה מכך, כאשר שורפים את הגז הזה, ניתן להשיג כמעט פי ארבעה יותר אנרגיה ממה שהושקע בהפקתו.

מפעל לייצור מימן כזה מוצג באיור שלהלן.

מפעל תעשייתי לייצור מימן

יתרונות וחסרונות

היתרונות של סוג זה של חימום כוללים את הדברים הבאים:

1. זהו סוג של חימום ידידותי לסביבה, שכן בעירת מימן בסביבת חמצן נוצרת מים בצורת קיטור, ואין עוד שחרור של חומרים מזיקים לאטמוספירה.
2. אתה יכול לחבר את הגנרטור ל מערכת קיימתחימום מים של בית פרטי.
3. ההתקנה פועלת בשקט, כך שהיא אינה דורשת חדר מיוחד.

פגמים:

1. למימן טמפרטורת בעירה גבוהה, שבסביבת חמצן יכולה להגיע ל-3200 מעלות צלזיוס, כך שדוד רגיל עלול להיכשל מהר מאוד. IN מכשירים מודרנייםמדענים השיגו את התוצאה של שריפת גז בטמפרטורה של 300 מעלות צלזיוס, כך שהבעיה יכולה להיחשב כפתורה באופן מעשי.
2. אתה צריך להיות זהיר מאוד כשאתה עובד עם הגז של בראון מכיוון שהוא חומר נפץ. זה יכול להיפתר על ידי שימוש במגוון שסתומי בטיחותואוטומציה.
3. מצריך שימוש במים מזוקקים או במים עם אלקלי לצורך ההפעלה.
4. עלות גבוהה של ציוד. כדי לפתור בעיה זו, רבים מנסים להרכיב מפעל לייצור מימן במו ידיהם.

מחולל מימן עשה זאת בעצמך

המכשיר תוצרת בית מייצג באופן סכמטי מיכל מים בו ממוקמות אלקטרודות כדי להמיר מים למימן ולחמצן.

לעשות את זה במו ידיך מכשיר דומה, תצטרך:

1. יריעת מתכת אל חלד בעובי 0.5-0.7 מ"מ. דרגת נירוסטה 12Х18Н10Т מתאימה.
2. לוחות פרספקס.
3. צינורות גומי לאספקת מים ופינוי גזים.
4. יריעות גומי עמיד בנזין ושמן בעובי 3 מ"מ.
5. מקור מתח – LATR עם גשר דיודה להפקת זרם ישר. זה צריך לספק זרם של 5-8 אמפר.

ראשית, לוחות נירוסטה נחתכים למלבנים בגודל 200x200 מ"מ. יש לחתוך את הפינות על הלוחות כדי להדק את כל המבנה עם ברגים. בכל צלחת אנו קודחים חור בקוטר 5 מ"מ, במרחק של 3 ס"מ מתחתית הלוחות, לזרימת מים. לכל צלחת מולחם גם חוט לחיבור למקור החשמל.

לפני ההרכבה, טבעות גומי מיוצרות בקוטר חיצוני של 200 מ"מ ובקוטר פנימי של 190 מ"מ. אתה גם צריך להכין שתי לוחות פרספקס בעובי 2 ס"מ ובגודל של 200x200 מ"מ, ועליך תחילה לעשות בהן חורים מארבעה צדדים עבור ברגי הידוק M8.

ההרכבה מתחילה כך: תחילה הניחו את הצלחת הראשונה, ואז טבעת גומי, מצופה באיטום משני הצדדים, ואז הצלחת הבאה וכך הלאה עד הצלחת האחרונה. לאחר מכן, יש צורך להדק את כל המבנה משני הצדדים באמצעות חתיכים M8 וצלחות פרספקס. בצלחות קודחים חורים: באחד בתחתית לאספקת נוזלים, בשני בחלק העליון לפינוי גז. מוכנס שם אביזר. צינורות PVC רפואיים מונחים על אביזרי אלה. התוצאה הסופית צריכה להיות עיצוב כמו זה באיור למטה.

מחולל מימן עשה זאת בעצמך

על מנת למנוע כניסת גז חזרה לגנרטור הגז, יש צורך לבצע איטום מים בדרך מהגנרטור למבער, או אפילו יותר טוב, שני אטמים.

עיצוב התריס הוא מיכל מים, שלתוכו בצד הגנרטור מורידים את הצינור למים, והצינור שעובר למבער נמצא מעל מפלס המים. התרשים של מחולל מימן עם שערים מוצג באיור למטה.

תרשים של מחולל מימן עם אטמי מים

באלקטרוליזר - מיכל אטום של מים עם אלקטרודות מונמכות, גז מתחיל להשתחרר עם הפעלת מתח. דרך צינור 1 הוא מסופק לשסתום 1. עיצוב אטם המים מתוכנן בצורה כזו, כפי שניתן לראות באיור, שגז יכול לנוע רק בכיוון מהאלקטרוליזר למבער, ולא להיפך. הדבר נפגע על ידי צפיפויות המים השונות, שעליהן יש להתגבר בדרך חזרה. לאחר מכן, דרך צינור 2, הגז עובר לשסתום 2, שמיועד לאמינות מערכת גדולה יותר: אם פתאום מסיבה כלשהי השסתום הראשון לא עובד. לאחר מכן, הגז מסופק למבער באמצעות צינור 3. אטמי מים הם חלק חשוב מאוד במכשיר, שכן הם מונעים מהגז לנוע בכיוון ההפוך.

אם גז חוזר לתוך האלקטרוליזר, המכשיר עלול להתפוצץ. לכן, בשום פנים ואופן אין להפעיל את המכשיר ללא אטמי מים!

מִבצָע

לאחר ההרכבה, אתה יכול להתחיל לבדוק את המכשיר. לשם כך, התקן מבער ממחט רפואית בקצה הצינור והתחל לשפוך מים. אתה צריך להוסיף KOH או NaOH למים. מים צריכים להיות מזוקקים או מומסים כמוצא אחרון. מספיק ריכוז של 10% של תמיסה אלקלית כדי שהמכשיר יפעל. לא אמורות להיות דליפות בעת שפיכת מים. עדיף לפוצץ את המבנה באוויר, לחץ עד 1 atm, לפני המזיגה. אם מחולל המימן יכול לעמוד בלחץ הזה, אז אתה יכול למלא אותו במים אם לא, אתה צריך לתקן את הדליפות.

לאחר מכן, LATR עם גשר דיודה מחובר לאלקטרודות בהתאם למעגל. במעגל מותקנים מד זרם ומד מתח לניטור הפעולה. התחל עם מתח מינימלי ולאחר מכן הגדל אותו כל הזמן, תוך התבוננות בהתפתחות הגז.

עדיף לבצע עבודה מקדימה על בָּחוּץמחוץ לבית. מכיוון שההתקנה היא חומר נפץ, יש לבצע כל עבודה בזהירות רבה.

במהלך הבדיקה, שים לב לפעולת המכשיר. אם יש להבת מבער קטנה, אז אולי יש פליטת גז נמוכה בגנרטור, או שאולי יש דליפת גז איפשהו. אם התמיסה נעשית עכורה או מלוכלכת, יש להחליף אותה. כמו כן, יש לוודא שהמכשיר לא יתחמם יתר על המידה והמים לא רותחים. כדי לעשות זאת, לווסת את המתח במקור הנוכחי. ועוד דבר - כאשר מחוממים, הצלחות מתעוותות מעט ויכולות להיצמד אחת לשנייה. כדי למנוע זאת, אתה צריך לעשות אטמי גומי. יריקת מים עלולה להתרחש גם - כדי למנוע זאת, אתה צריך להפחית את מפלס המים.

גנרטור במערכת החימום

לאחר ביצוע הבדיקות, ניתן לחבר את המתקן דוד גזבתים. לשם כך, יש לשנות מעט את הדוד, כלומר, במו ידיך, ליצור סילון עם חור בקוטר קטן יותר מזה של המפעל, המיועד עבור גז טבעי. גנרטור פנימה צורה מורכבתמוצג באיור למטה.

מחולל מימן מורכב

מערכת החימום של בית פרטי חייבת להיות מלאה במים. להבת המבער יכולה להמיס את הדוד אם אין בו מים.

לאחר מכן, הם מסדירים את אספקת המים למכשיר ומתחילים להסיר חסימות במערכת החימום של הבית. לאחר מכן, על ידי התאמת אספקת המים ומתח האספקה, מותאמת פעולת הדוד.

בעת הפעלת היחידה עבור עונת החימוםערכו מבחן אחרון, שבמהלכו נפתרות מספר בעיות:

1. האם יש מספיק גז לחימום הבית? אם זה לא מספיק, אז אתה יכול לעשות התקנה של פרודוקטיביות רבה יותר במו ידיך.
2. עד כמה דוד מימן עובד, כלומר כמה זמן יחזיק הדוד?
3. עלות חימום כזה – לשם כך ניתן לנהל יומן בו מנהלים חישובים של עלויות החימום והטמפרטורה בבית ומחוצה לו בזמן פעולת הדוד. בהתבסס על נתונים אלה, אנו יכולים להסיק עד כמה משתלם לחמם בית עם מימן.

בהתבסס על נתונים אלו, ניתן להתכונן בצורה יסודית יותר לעונת החימום הבאה. במהלך הפעולה, ניתן לראות מה טעון שיפור, אולי חלק מהמכשיר צריך לעבור חידוש. אולי הדוד עצמו צריך עיבוד מחדש ומודרניזציה כדי שלא ייכשל במהירות. כמו כן, אם אתם מתכננים להשתמש במכשיר בעתיד, אולי הגיוני לרכוש מזקק מים?

סרטון על הגנרטור

אתה יכול ללמוד איך ליצור מחולל מימן במו ידיך ללא חשמל מהסרטון הזה.

השאלה העיקרית שמעניינת רבים היא כמה יקר או זול חימום כזה? ניתן לגלות זאת אם אתה שומר נתונים סטטיסטיים במהלך עונת החימום. זאת ועוד, יש צורך להוסיף את כל העלויות, כגון עלות מים מזוקקים, עלות אלקלי, עלות חשמל, עלות תיקון הדוד וייצור המתקן. על סמך זה תוכלו להחליט האם סוג זה של חימום מתאים לבית שלכם או לא.

אפילו מדען ימי הביניים Paracelsus, במהלך אחד הניסויים שלו, שם לב שכאשר חומצה גופרתית באה במגע עם פרום, נוצרות בועות אוויר. למעשה, זה היה מימן (אך לא אוויר, כפי שהמדען האמין) - גז קל, חסר צבע, חסר ריח, שבתנאים מסוימים הופך לנפיץ.

בזמן הנוכחיחימום מימן עשה זאת בעצמך - דבר נפוץ מאוד. ואכן, מימן ניתן לייצר בכמויות כמעט בלתי מוגבלות, העיקר שיש מים וחשמל.

שיטת חימום זו פותחה על ידי אחת החברות האיטלקיות. דוד מימן פועל ללא יצירת פסולת מזיקה, ולכן הוא נחשב לדרך הידידותית והשקטה ביותר לסביבה לחמם בית. החידוש של הפיתוח הוא שמדענים הצליחו להשיג בעירה של מימן בטמפרטורה נמוכה יחסית (כ-300ᵒC), וזה איפשר לייצר דומה דודי חימוםמחומרים מסורתיים.

במהלך הפעולה, הדוד פולט רק קיטור לא מזיק, והדבר היחיד שדורש עלויות הוא חשמל. ואם משלבים את זה עם פאנלים סולאריים(מערכת סולארית), אז ניתן להפחית את העלויות הללו לחלוטין לאפס.

לָשִׂים לֵב! דודי מימן משמשים לעתים קרובות לחימום מערכות חימום תת רצפתי, אשר ניתן להתקין בקלות במו ידיך.

איך כל זה קורה? חמצן מגיב עם מימן וכפי שאנו זוכרים משיעורי כימיה בחטיבת הביניים, יוצר מולקולות מים. התגובה מעוררת על ידי זרזים, וכתוצאה מכך שחרור של אנרגיה תרמית, חימום מים לכ-40ᵒС – טמפרטורה אידיאליתעבור "רצפה חמה".

התאמת כוח הדוד מאפשרת להשיג טמפרטורה מסוימת הנדרשת לחימום חדר של אזור נתון. ראוי גם לציין כי דוודים כאלה נחשבים מודולריים, מכיוון שהם מורכבים מכמה חבר עצמאימערוצים אחרים. בכל אחד מהערוצים יש את הזרז שהוזכר לעיל, כתוצאה מכך, נוזל הקירור נכנס למחליף החום, שכבר הגיע לערך הנדרש של 40ᵒC.

לָשִׂים לֵב! תכונה של ציוד כזה היא שכל ערוץ מסוגל לייצר טמפרטורות שונות. לפיכך, אחד מהם יכול להתבצע כדי " רצפה חמה", השני לחדר הסמוך, השלישי לתקרה וכו'.

היתרונות העיקריים של חימום מימן

לשיטה זו של חימום בית יש מספר יתרונות משמעותיים, שאחראים לפופולריות הגוברת של המערכת.

1. יעילות מרשימה, מגיעה לרוב ל-96%.
2. ידידותיות לסביבה. תוצר הלוואי היחיד המשתחרר לאטמוספירה הוא אדי מים, שאינם מסוגלים לפגוע בסביבה באופן עקרוני.
3. חימום מימן מחליף בהדרגה את המערכות המסורתיות, ומשחרר אנשים מהצורך להפיק משאבים טבעיים - נפט, גז, פחם.
4. מימן פועל ללא אש אנרגיה תרמית נוצרת באמצעות תגובה קטליטית.

האם אפשר לעשות חימום מימן בעצמך?

באופן עקרוני זה אפשרי. אלמנט עיקריניתן ליצור מערכות - דוד - על בסיס מחולל NNO, כלומר אלקטרוליזר רגיל. כולנו זוכרים ניסויים בבית הספר כאשר תקענו חוטים חשופים המחוברים לשקע באמצעות מיישר לתוך מיכל מים. אז, כדי לבנות דוד תצטרך לחזור על הניסוי הזה, אבל בקנה מידה גדול יותר.

לָשִׂים לֵב! דוד מימן משמש עם "רצפה חמה", כפי שכבר דנו. אבל הסדר של מערכת כזו הוא נושא למאמר אחר, ולכן נסתמך על העובדה ש"הרצפה החמה" כבר מותקנת ומוכנה לשימוש.

בניית מבער מימן

בואו נתחיל ליצור מבער מים. באופן מסורתי, נתחיל בהכנה הכלים הדרושיםוחומרים.

מה יידרש בעבודה?

1. יריעת נירוסטה.
2. שסתום סימון.
3. שני ברגים 6x150, אומים ודסקיות עבורם.
4. מסנן זרימה (ממכונת כביסה).
5. צינור שקוף. מפלס מים הוא אידיאלי עבור זה - בחנויות חומרי בניין הוא נמכר עבור 350 רובל לכל 10 מ'.
6. מיכל מזון אטום מפלסטיק בנפח 1.5 ליטר. עלות משוערת- 150 רובל.
7. אביזרי אדרה ø8 מ"מ (אלה מושלמים לצינור).
8. מטחנה לניסור מתכת.

עכשיו בואו להבין באיזה סוג של נירוסטה להשתמש. באופן אידיאלי, אתה צריך לקחת פלדה 03Х16Н1 בשביל זה. אבל קניית גיליון שלם של "נירוסטה" היא לפעמים יקרה מאוד, כי מוצר בעובי 2 מ"מ עולה יותר מ-5,500 רובל, וחוץ מזה, זה צריך להיות מועבר איכשהו. לכן, אם יש לך חתיכה קטנה מפלדה כזו שוכבת איפשהו (0.5 על 0.5 מ' זה מספיק), אז אתה יכול להסתדר איתה.

אנו נשתמש בנירוסטה, כי פלדה רגילה, כידוע, מתחילה להחליד במים. יתרה מכך, בתכנון שלנו אנו מתכוונים להשתמש באלקלי במקום במים, כלומר, הסביבה היא יותר מתוקפנית, וגם בהשפעת זרם חשמלי, פלדה רגילה לא תחזיק מעמד זמן רב.

וידאו - מחולל גז חום דגם תא פשוט של 16 לוחות נירוסטה

הוראות ייצור

שלב ראשון.

כדי להתחיל, קח יריעת פלדה והנח אותה על משטח שטוח. מגיליון של הממדים המצוינים לעיל (0.5x0.5 מ') אתה צריך לקבל 16 מלבנים עבור מבער המימן העתידי, לחתוך אותם עם מטחנה.

לָשִׂים לֵב! ניסרנו אחת מארבע הפינות של כל צלחת. זה הכרחי על מנת לחבר את הצלחות בעתיד. צד הפוךשלב שני. עִם צלחות, לקדוח חורים עבור הבורג. אם תכננו לעשות אלקטרוליזר "יבש", היינו קודחים חורים מלמטה, אבל במקרה זה אין צורך בכך. העובדה היא כי העיצוב "יבש" הוא הרבה יותר מסובך, וכןאזור שמיש

צלחות בו לא ישמשו 100%. נכין אלקטרוליזר "רטוב" - הלוחות יהיו שקועים לחלוטין באלקטרוליט, וכל שטחם ישתתף בתגובה.

שלב שלישי.

עקרון הפעולה של המבער המתואר מבוסס על הדברים הבאים: זרם חשמלי העובר דרך לוחות הטבולים באלקטרוליט יגרום למים (הם צריכים להיות חלק מהאלקטרוליט) להתפרק לחמצן (O) ומימן (H).

לכן, חייבים להיות לנו שני לוחות בו זמנית - הקתודה והאנודה.

ככל שהשטח של הלוחות האלה גדל, נפח הגז גדל, אז במקרה זה אנו משתמשים בשמונה חתיכות לכל קתודה ואנודה, בהתאמה.

לָשִׂים לֵב! המבער שאנו מסתכלים עליו הוא עיצוב מקביל, שלמען האמת, הוא לא הכי יעיל. אבל קל יותר ליישום.

שלב רביעי.

שלב שישי.

אנחנו מסתכלים איפה בדיוק נחים הברגים במיכל, וקודחים חורים במקום הזה. אם פתאום הברגים לא מתאימים למיכל, אז אנחנו חותכים אותם לאורך הדרוש. לאחר מכן אנו מכניסים את הברגים לחורים, שמים עליהם דסקיות ומהדקים אותם עם אגוזים - לחיזוק טוב יותר. לאחר מכן, אנו עושים חור במכסה עבור האביזר, מבריגים את האביזר עצמו (רצוי על ידי ציפוי הצומתאיטום סיליקון

). נשוף לתוך האביזר כדי לבדוק את אטימות המכסה. אם אוויר עדיין יוצא מתחתיו, אנו מצפים את החיבור הזה באיטום. שלב שביעי.לאחר השלמת ההרכבה, אנו בודקים

גנרטור מוכן

. לשם כך, חבר אליו כל מקור, מלא את המיכל במים וסגור את המכסה. לאחר מכן, שמים צינור על האביזר ומורידים אותו למיכל מים (כדי לראות בועות אוויר). אם המקור אינו חזק מספיק, אז הם לא יהיו במיכל, אבל הם בהחלט יופיעו באלקטרוליזר.

לאחר מכן, עלינו להגביר את עוצמת תפוקת הגז על ידי הגדלת המתח באלקטרוליט. כאן המקום לציין כי מים בצורתם הטהורה אינם מוליך - זרם עובר דרכו בשל הזיהומים והמלחים שהם מכילים. נדלל מעט אלקלי במים (לדוגמה, נתרן הידרוקסיד מצוין - הוא נמכר בחנויות בצורה של חומר הניקוי "שומה").

לָשִׂים לֵב! בשלב זה עלינו להעריך כראוי את יכולות מקור הכוח, ולכן לפני הזרקת האלקלי נחבר מד זרם לאלקטרוליזר - כך נוכל לנטר את עליית הזרם.

וידאו - חימום במימן. סוללות תאי מימן

לאחר מכן, בואו נדבר על רכיבים אחרים של מבער המימן - המסנן למכונת הכביסה והשסתום. שניהם להגנה. השסתום לא יאפשר למימן דלוק לחדור חזרה לתוך המבנה ולפוצץ את הגז שהצטבר מתחת למכסה האלקטרוליזר (גם אם יש שם רק מעט ממנו). אם לא נתקין את השסתום, המיכל ייפגע והאלקלי ידלוף החוצה.

ליצירת אטם מים יידרש מסנן שישמש מחסום המונע פיצוץ. בעלי מלאכה שמכירים ממקור ראשון את העיצוב של מבער מימן תוצרת בית מכנים את השסתום הזה "בולבולטור". למעשה, זה בעצם יוצר רק בועות אוויר במים. עבור המבער עצמו אנו משתמשים באותו צינור שקוף. זהו, מבער המימן מוכן!

אלטרנטיבה, גם אם שנויה במחלוקת רבה, היא הגז של בראון, תרכובת כימית המורכבת מאטום חמצן אחד ושני אטומי מימן. הבעירה של גז כזה מלווה ביצירת אנרגיה תרמית (יתר על כן, חזקה פי ארבעה מאשר בתכנון שתואר לעיל).

אלקטרוליזרים משמשים גם לחימום בית בגז בראון, מכיוון שגם שיטה זו להפקת חום מבוססת על אלקטרוליזה. נוצרים דוודים מיוחדים שבהם, בהשפעת ACמולקולות יסודות כימייםנפרדים, ויוצרים את הגז הנחשק של בראון.

וידאו - גז חום מועשר

בהחלט ייתכן שמשאבי אנרגיה חדשניים, שרזרבותיהם כמעט בלתי מוגבלות, יחליפו בקרוב משאבי אנרגיה שאינם מתחדשים. משאבי טבע, משחרר אותנו מהצורך בכרייה קבועה. למהלך אירועים זה תהיה השפעה חיובית לא רק על הסביבה, אלא גם על האקולוגיה של כדור הארץ בכללותו.

קרא גם את המאמר שלנו - חימום בקיטורבמו ידיך.

וידאו - חימום מימן