Промышленный генератор водорода — купить у производителя

Промышленный генератор водорода - купить у производителя Кислород

.1 Протонобменная мембрана современного электролизёра

Современные электролизёры объединены блоками и дают производительность водорода до 15-20 Нм3/ч. Активная поверхность ячеек достигает 600 см2. Модули (стопки) рабочих блоков содержат до 100 ячеек.

Чтобы увеличить мощности и расширить возможности энергопотребления выше 1 МВт (применительно к процессам накопления возобновляемой энергии), производители электролизёров с протонобменной мембраной стараются достичь:

  1. Увеличение активной поверхности на элемент.
  2. Усиление плотности тока (А/см2), сохраняя при этом эффективность выше 83%.
  3. Наращивание сборки ячеек.

Следовательно, чем выше мощность электролиза, тем ниже стоимость установленного киловатта (или Нм3/ч). Однако на текущий момент технология находится на ранних стадиях применения.

Ещё одним существенным преимуществом электролизёров «ПОМ» является простота общей станционной системы. Электролизёры на твёрдой полимерной мембране питаются водой и электричеством.

Следовательно, нижние области штабелей станционной системы участвуют только на стадии сушки полученных газов. При давлении на выходе около 30 атм., сушка водорода до 4°C приводит к точке росы -33°C при атмосферном давлении.

Схема компонентов классической ячейки ПОМ
Схема компонентов ячейки электролизёра «ПОМ»: 1 – выход кислорода; 2 – вход воды; 3, 9 – поточная плата; 4 – титановый газоразрядный элемент; 5 – иридиевый катализатор; 6 – нафионовая мембрана; 7 – платиновый катализатор; 8 – углеродный газоразрядный элемент; 10 – выход водорода Секрет долгосрочной работы электролизёров «ПОМ» заключается в подготовке воды и контроле качества рабочей жидкости. Взятая из водопроводной сети, вода деионизируется через систему обратного осмоса, чем обеспечивается проводимость ниже 0,1 мкСм/см.

До момента пока мембранные катализаторы не перенасыщены ионами, эффективность клеточного стёка и срок службы обеспечен периодом более 60000 часов. Критические применения, такие как космическая сфера и военная область, показали высокую надёжность технологии.

Благодаря внедрению электролизёров с протонобменной мембраной в области традиционных промышленных применений, например:

  • охлаждение генераторов электростанций,
  • защита атмосферы при термообработке,
  • процессы изготовления листового стекла,

промышленные производства приобретают новое видение понимания технологии получения водорода непосредственно на месте.

к меню ↑

Выгодно ли получать водород в домашних условиях

Ответ на данный вопрос зависит от сферы применения кислородно-водородной смеси. Все чертежи и схемы, публикуемые различными интернет-ресурсами, рассчитаны на выделение газа HHO для следующих целей:

  • использовать hydrogen в качестве топлива для автомобилей;
  • бездымно сжигать водород в отопительных котлах и печах;
  • применять для газосварочных работ.

Главная проблема, перечеркивающая все преимущества водородного топлива: затраты электричества на выделение чистого вещества превышают количество энергии, получаемое от его сжигания. Что бы ни утверждали приверженцы утопичных теорий, максимальный КПД электролизера достигает 50%. Это значит, что на 1 кВт полученной теплоты затрачивается 2 кВт электроэнергии. Выгода – нулевая, даже отрицательная.

Конструкция заводского электролизера – вид изнутри

Вспомним, что мы писали в первом разделе. Hydrogen – весьма активный элемент и реагирует с кислородом самостоятельно, выделяя уйму тепла. Пытаясь разделить устойчивую молекулу воды, мы не можем подвести энергию непосредственно к атомам. Расщепление производится за счет электричества, половина которого рассеивается на подогрев электродов, воды, обмоток трансформаторов и так далее.

Важная справочная информация. Удельная теплота сгорания водорода втрое выше, чем у метана, но – по массе. Если сравнивать их по объему, то при сжигании 1 м³ гидрогена выделится всего 3.6 кВт тепловой энергии против 11 кВт у метана. Ведь водород – легчайший химический элемент.

Теперь рассмотрим гремучий газ, полученный электролизом в самодельном водородном генераторе, как топливо для вышеперечисленных нужд:

  1. Конечная цена установки, низкая производительность и КПД делает крайне невыгодным сжигание водорода для отопления частного дома. Чем «наматывать» счетчик электролизером, проще поставить любой из электрокотлов – ТЭНовый, индукционный либо электродный.
  2. Чтобы заменить 1 л бензина для автомобиля, потребуется 4766 литров чистого водорода или 7150 л гремучего газа, треть которого составляет кислород. Самый завравшийся изобретатель в интернете еще не сделал электролизер, способный обеспечить подобную производительность.Сварочный аппарат на водородном топливе
  3. Газосварочный аппарат, сжигающий hydrogen, компактнее и легче баллонов с ацетиленом, пропаном и кислородом. Плюс температура пламени до 3000 °С позволяет работать с любыми металлами, стоимость получения горючего здесь особой роли не играет.

Для справки. Чтобы сжигать гидроген в отопительном котле, придется основательно переработать конструкцию, поскольку водородная горелка способна расплавить любую сталь.

Изготовление водородного генератора собственными руками

В сегодняшнем обществе есть мнение, что очень доступным по стоимости топливом считается сетевой газ. В действительности, ему есть замена — водород. Его можно получить при расщеплении воды. Причем такой вид топлива будет бесплатным, если не иметь в виду тот момент, что нужно будет собрать водородный генератор, элементы которого необходимо приобретать.

Водород считается очень легким газообразным веществом. У него высокая химическая активность. Окисляясь, он даёт немалое количество энергии тепла и при этом образовывает воду.

Водород обладает следующими характеристиками:

Необходимо отметить, что hydrogen и oxygen соединяются довольно легко, а вот поделить их сложно. Для этого придется задействовать электричество для запуска непростой химреакции.

Самый простой газогенератор для добычи водорода собой представляет емкость с жидкостью, в середине которой размещаются две пластины с подключением к электросети. Так как вода отлично проводит ток, электроды вступают в контакт с малым сопротивлением. При прохождении электричества через пластины появляется хим. реакция, сопровождающаяся возникновением водорода.

Прекраснее всего собирать устройство для получения газа Брауна собственными руками по схеме, которую называют традиционной. Тут электролизер имеет несколько ячеек. В любой из них находятся контактные пластины. Продуктивность установки устанавливается поверхностной площадью электродов.

Ячейки следует уместить в отлично отделенный корпус с заблаговременно подключенными патрубками для водообеспечения и отведения водорода. Также, на емкость должен быть разъем для подсоединения электроэнергии.

Также необходимо будет установить сифон и клапан обратный. Они предупредят поступление газа Брауна назад в резервуар. По такой съеме можно собрать гидролизер как для отапливания дома, так же и для автомобиля.

Собрать водородный электрический генератор для дома можно, но выгодной затею назвать тяжело. А дело все в том, что для получения достаточных объемов газа придется задействовать мощную электроустановку. Она будет употреблять много дорогостоящий энергии. Впрочем это не задерживает энтузиастов.

Чтобы собрать электролизер для получения водорода собственными руками дома, потребуется специальный инструмент. К примеру, вряд ли можно обойтись без осциллографа и частотомера.

Вооружившись чертежами, в первую очередь следует собрать ячейку гидролизера. Ее ширина и длина обязаны быть немного поменьше габаритов корпуса. Высота — не больше 2/3 ключевой емкости.

Ячейку в большинстве случаев выполняют из толстого текстолита при помощи эпоксидного клея. При собирании часть находящаяся внизу корпуса остается открытой.

На верхней стороне емкости насверливаются отверстия. Через них наружу выводятся хвостовики электродов. Также потребуется 2 добавочных отверстия. Первое очень небольшое для датчика уровня жидкости. Второе диаметром в 15 мм для штуцера. Заключительный необходимо прикрепить механически.

Перед монтажем ячеек корпус водогенератора необходимо приготовить:

После загрузки топливных ячеек, подсоединения питания, соединения штуцера с приемником и установки крышки на корпус, сборку генератора можно считать оконченной. Остается заполнить емкость жидкостью и присоединить добавочные модули.

Собрать генератор кислорода собственными руками — часть дела. Необходимо присоединить к нему добавочные устройства, без которых он работать не будет. К примеру, измеритель уровня жидкости необходимо объединить с помпой для водоподачи через контроллер. Заключительный отслеживает сигналы датчика и если понадобится запускает подачу жидкости в середину топливных ячеек.

Вряд ли можно обойтись и без устройства, позволяющего настраивать частоту тока на клеммах ННО генератора. Более того, вся электрическая часть обязана иметь защиту от перегрузки. Чтобы это сделать в большинстве случаев применяется стабилизатор электрического напряжения.

Что же касается коллектора оксиводорода, то его самый простой вариант собой представляет трубку, на которой закреплены: арматура запорного типа, клапан обратный и прибор для определения величины давления.

Как правило газ из коллектора можно сразу закачивать в печь системы обогрева. В практических условиях это нереально, так как водород выделяет очень много тепла. Благодаря этому перед тем как применить его перемешивают с иным топливом.

Собственными руками собрать данное устройство не очень тяжело. Смогут помочь в этом чертежи с пошаговыми руководствами. Также необходимо будет подготовить сопутствующие материалы: контейнер из пластика или корпус от старого аккумулятора, трубку длиной не меньше метра, болты крепежа и гайки, герметик, лист нержавейки, несколько штуцеров, фильтры и клапан обратный.

Производственный процесс водородного генератора для автомобиля выглядит так:

Самый простой гидролизатор для авто готов. Но перед монтажем в ТС необходимо его проверить. Для этого устройство заполняется водой до отметки болтов для крепежа на пластинах. К штуцеру подсоединяется полиэтиленовый шланг. Его свободный конец опускается в заблаговременно подготовленную емкость с жидкостью.

После подачи энергии на электроды поверхность воды в другом контейнере должна покрыться пузырьками газа. Если такое случилось, то генератор готов к работе. Остается жидкость в нем поменять на щелочной электролит для увеличения объемов производимого газа.

Необходимо иметь в виду,что рукодельный генератор водорода не считается заменой обычному топливу. Его ставят на машины по большей части для экономии бензина. Она достигает 50%. Кроме того, во время использования HHO уменьшаются вредные выбросы, повышаются сроки эксплуатации, уменьшается температура силового агрегата. И это все при ощутимом повышении мощности мотора.

Не обращая внимания на все плюсы подобного решения профессионалы не советуют ставить гидролизаторы на авто. Самодельные устройства ненадежны и опасны.

Дома сделать хорошую водородную установку не легко. Мастеру придется иметь в виду массу показателей. К примеру, необходимо точно выбрать металл для электродов. Он должен владеть некоторыми особенностями.

Всеми возлюбленная нержавеющая сталь — доступное, но недолговечное решение. Топливные ячейки на них очень быстро поломаются.

Также при собирании гидролизатора требуется соблюдать размеры монтажа. Чтобы их получить, необходимо сделать непростые расчеты с учетом качества воды, требуемой мощности на выходе и т. д.

Во время изготовления устройства имеет значение даже сечение проводов, по которой на электроды подается ток. Речь идет не о продуктивности генератора, а про безопасность его эксплуатации, но и этот важный невидимый момент необходимо брать во внимание.

Основная трудность этих устройств — большие расходы электричества для получения оксиводорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания подобного топлива.

Из-за невысокого КПД цена водородной установки для дома выполняет производство этого газа и его дальнейшее применение для отапливания нерентабельным. Чем напрасно тратить электричество, легче установить любой электрический бойлер. Он будет эффектнее.

Что же касается автотранспорта, то тут картина практически не отличается. Да, можно создать гидролизер для экономии топлива, однако при этом уменьшается безопасность и надежность.

Единственное, где водород можно прекрасно использовать как горючее, — газосварка. Аппараты на hydrogen весят меньше, они компактнее, чем кислородные балоны, но более эффектно. Также цена получения смеси тут не играет большой роли.

Краткая теоретическая часть

Водород, он же hydrogen, – первый элемент таблицы Менделеева – представляет собой легчайшее газообразное вещество, обладающее высокой химической активностью. При окислении (то бишь, горении) выделяет огромное количество теплоты, образуя обычную воду.

  1. Горение водорода – процесс экологически чистый, никаких вредных веществ не выделяется.Бездымное сжигание гидрогена горелкой
  2. Благодаря химической активности газ в свободном виде на Земле не встречается. Зато в составе воды его запасы неиссякаемы.
  3. Элемент добывается в промышленном производстве химическим способом, например, в процессе газификации (пиролиза) каменного угля. Зачастую является побочным продуктом.
  4. Другой способ получения газообразного водорода – электролиз воды в присутствии катализаторов – платины и прочих дорогих сплавов.
  5. Простая смесь газов hydrogen oxygen (кислород) взрывается от малейшей искры, моментально высвобождая большое количество энергии.

Для справки. Ученые, впервые разделившие молекулу воды на hydrogen и oxygen, назвали смесь гремучим газом из-за склонности к взрыву. Впоследствии она получила название газа Брауна (по фамилии изобретателя) и стала обозначаться гипотетической формулой ННО.

Пожар на водородном дирижабле
Раньше водородом наполняли баллоны дирижаблей, которые нередко взрывались

Из вышесказанного напрашивается следующий вывод: 2 атома водорода легко соединяются с 1 атомом кислорода, а вот расстаются весьма неохотно. Химическая реакция окисления протекает с прямым выделением тепловой энергии в соответствии с формулой:

2H2 O2 → 2H2O Q (энергия)

Здесь кроется важный момент, который пригодится нам в дальнейшем разборе полетов: hydrogen вступает в реакцию самопроизвольно от возгорания, а теплота выделяется напрямую. Чтобы разделить молекулу воды, энергию придется затратить:

2H2O → 2H2 O2 — Q

Это формула электролитической реакции, характеризующая процесс расщепления воды путем подведения электричества. Как это реализовать на практике и сделать генератор водорода своими руками, рассмотрим далее.

Процесс изготовления

Изготовить генератор водорода своими руками можно согласно указанной ниже инструкции:

  1. Прежде всего, приготовим лезвия. Для этого нужно зачистим их с одной стороны по неострым краям (на 2-3 миллиметра). Далее лезвия подвергаем лужению.
  2. Через каждые 3-4 миллиметра делаем на линейке пазы для лезвий. Увеличение дистанции между засечками влечет рост потребления тока, а значит, понадобится более мощное питание.
  3. Все лезвия устанавливаем перпендикулярно по отношению к плоскости линейки. Фиксируем их клеем, но таким образом, чтобы не допустить электрического контакта. Внешне конструкция будет напоминать ребристую батарею.
  4. Вслед за высыханием клея нужно добавить новые элементы. Для этого присоединяем к двум проводам лезвия: к одному четные, к другому — нечетные. Это похоже на то, как выглядят пластинки в аккумуляторах.
  5. Сверлим в металлической крышке три отверстия: два — под провода, и третье (чуть большего диаметра) — для транспортировки газа. Точный диаметр третьего отверстия определяется исходя из размерности капельницы, фильтр которой позднее вставим в крышку.
  6. Линейку с установленными в ней лезвиями фиксируем на внутренней плоскости металлической крышки.
  7. После того как вставили провода и капельницу, обрабатываем отверстия клеем, с тем, чтобы закрепить элементы. После закручивания крышка должна покрывать емкостью с полной герметичностью.
  8. Далее понадобится барботер гидрозатвор. Для этого используем пластиковую бутылку. Шланг от банки, пускаем через крышку. Шланг должен дойти до днища бутылки. Второй шланг (через который будет отводиться газа), должен находиться вверху. Не забываем о герметичности мест соединения.
  9. Заливаем воду в пластиковую бутылку (не под самую пробку) и в стеклянную банку. В банку добавляем несколько столовых ложек соли и перемешиваем.
  10. Тщательно закрываем крышки.

Водородный генератор готов. Можно приступать к проверке его работоспособности. После подключения прибора к электросети можно увидеть гидролизный процесс, в результате которого выделяется газ. Если поднести зажженную зажигалку к шлангу на выходе из аппарата, горелка загорится.

Приведенный выше пример генератора — лишь маленькая тестовая модель, которая, однако, показывает принцип работы системы и практическую возможность изготовления генератора своими руками. Ниже рассмотрим создание более серьезного водородного аппарата, который действительно можно использовать в хозяйстве.

Реактор из пластин

Высокопроизводительный генератор водорода, способный обеспечить работу газовой горелки, выполняется из нержавеющих пластин размером 15 х 10 см, количество – от 30 до 70 шт. В них просверливаются отверстия под стягивающие шпильки, а в углу выпиливается клемма для присоединения провода.

Блок реактора из нержавеющих пластин

Кроме листовой нержавейки марки 316 понадобится купить:

  • резина толщиной 4 мм, стойкая к воздействию щелочи;
  • концевые пластины из оргстекла либо текстолита;
  • шпильки стяжные М10—14;
  • обратный клапан для газосварочного аппарата;
  • фильтр водяной под гидрозатвор;
  • трубы соединительные из гофрированной нержавейки;
  • гидроокись калия в виде порошка.

Сборочный чертеж – установка пластин и прокладок

Пластины нужно собрать в единый блок, изолировав друг от друга резиновыми прокладками с вырезанной серединой, как показано на чертеже. Получившийся реактор плотно стянуть шпильками и подключить к патрубкам с электролитом. Последний поступает из отдельной емкости, снабженной крышкой и запорной арматурой.

Примечание. Мы рассказываем, как сделать электролизер проточного (сухого) типа. Реактор с погружными пластинами изготовить проще – резиновые прокладки ставить не нужно, а собранный блок опускается в герметичную емкость с электролитом.

Емкость электролизера с щелочным раствором
Схема водородной установки мокрого типа

Последующая сборка генератора, производящего водород, выполняется по той же схеме, но с отличиями:

  1. На корпусе аппарата крепится резервуар для приготовления электролита. Последний представляет собой 7—15% раствор гидроокиси калия в воде.
  2. В «бабблер» вместо воды заливается так называемый раскислитель – ацетон либо неорганический растворитель.
  3. Перед горелкой обязательно ставится обратный клапан, иначе при плавном выключении водородной горелки обратный удар разорвет шланги и «бабблер».

Создание опытного образца

Чтобы вы поняли, с чем имеете дело, для начала предлагаем собрать простейший генератор по производству водорода с минимальными затратами. Конструкция самодельной установки изображена на схеме.

Разложение воды путем электролиза – схема

Из чего состоит примитивный электролизер:

  • реактор – стеклянная либо пластиковая емкость с толстыми стенками;
  • металлические электроды, погружаемые в реактор с водой и подключенные к источнику электропитания;
  • второй резервуар играет роль водяного затвора;
  • трубки для отвода газа HHO.

Важный момент. Электролитическая водородная установка работает только от постоянного тока. Поэтому в качестве источника питания применяйте сетевой адаптер, автомобильное зарядное устройство или аккумулятор. Электрогенератор переменного тока не подойдет.

Принцип работы электролизера следующий:

  1. К двум электродам, погруженным в воду, подводится напряжение, желательно от регулируемого источника. Для улучшения реакции в емкость добавляется немного щелочи либо кислоты (в домашних условиях – обычной соли).Схема разложения воды электричеством
  2. В результате реакции электролиза со стороны катода, подключенного к «минусовой» клемме, станет выделяться водород, а возле анода – кислород.
  3. Смешиваясь, оба газа по трубке поступают в гидрозатвор, выполняющий 2 функции: отделение водяного пара и недопущение вспышки в реакторе.
  4. Из второй емкости гремучий газ ННО подается на горелку, где сжигается с образованием воды.

Чтобы своими руками сделать показанную на схеме конструкцию генератора, потребуется 2 стеклянных бутылки с широкими горлышками и крышками, медицинская капельница и 2 десятка саморезов. Полный набор материалов продемонстрирован на фото.

Комплект материалов для изготовления генератора

Из специальных инструментов потребуется клеевой пистолет для герметизации пластиковых крышек. Порядок изготовления простой:

  1. Плоские деревянные палочки скрутите саморезами, располагая их концами в разные стороны. Спаяйте головки шурупов между собой и подсоедините провода – получите будущие электроды.
  2. Проделайте отверстие в крышке, просуньте туда разрезанный корпус капельницы и провода, затем герметизируйте с 2 сторон клеевым пистолетом.
  3. Поместите электроды в бутылку и завинтите крышку.
  4. Во второй крышке просверлите 2 отверстия, вставьте трубки капельниц и накрутите на бутылку, заполненную обычной водой.Самодельный электролизер в сборе

Для запуска генератора водорода налейте в реактор подсоленную воду и включите источник питания. Начало реакции ознаменуется появлением пузырьков газа в обеих емкостях. Отрегулируйте напряжение до оптимального значения и подожгите газ Брауна, выходящий из иглы капельницы.

Электролизер для получения водорода: чертежи, схема

Рассмотрим, как можно сделать мощную газовую горелку, работающую от смеси водорода с кислородом. Схему такого устройства можно посмотреть на рисунке 8.

Устройство водородной горелки
Рис. 8. Устройство водородной горелки

Пояснение:

  1. Сопло горелки.
  2. Резиновые трубки.
  3. Второй водяной затвор.
  4. Первый водяной затвор.
  5. Анод.
  6. Катод.
  7. Электроды.
  8. Ванна электролизера.

На рисунке 9 представлена принципиальная схема блока питания для электролизера нашей горелки.

Блок питания электролизной горелки
Рис. 9. Блок питания электролизной горелки

На мощный выпрямитель нам понадобятся следующие детали:

  • Транзисторы: VT1 – МП26Б; VT2 – П308.
  • Тиристоры: VS1 – КУ202Н.
  • Диоды: VD1-VD4 – Д232; VD5 – Д226Б; VD6, VD7 – Д814Б.
  • Конденсаторы: 0,5 мкФ.
  • Переменные резисторы: R3 -22 кОм.
  • Резисторы: R1 – 30 кОм; R2 – 15 кОм; R4 – 800 Ом; R5 – 2,7 кОм; R6 – 3 кОм; R7 – 10 кОм.
  • PA1 – амперметр со шкалой измерения не менее 20 А.

Краткая инструкция по деталям к электролизеру.

Ванну можно сделать из старого аккумулятора. Пластины следует нарезать 150х150 мм из кровельного железа (толщина листа 0,5 мм). Для работы с вышеописанным блоком питания потребуется собрать электролизер на 81 ячейку. Чертеж, по которому выполняется монтаж, приведен на рисунке 10.

Чертеж электролизера для водородной горелки
Рис. 10. Чертеж электролизера для водородной горелки

Заметим, что обслуживание такого устройства и управление им не вызывает трудностей.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий