Отопление дома на водороде своими руками, газ брауна
Водород — один из источников отопления дома
В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.
Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.
Использование водорода в отоплении
В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.
Котел отопления на водороде итальянского производства
Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.
Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет.
Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.
Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.
Преимущества отопления на водороде
Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:
•Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
•Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
•КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.
Еще один вариант – использование газа Брауна
Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления.
Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.
Установка для получения газа Брауна
Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.
GD Star Rating
loading…
Водородный генератор своими руками — рекомендации по изготовлению самодельного устройства
Мысль о том, что водоемы планеты буквально переполнены самым безупречным с точки зрения экологии топливом – водородом, — давно бередит умы ученых.
За все время было предложено немало решений, позволяющих получать этот газ в чистом виде.
Как выяснилось, добывать горючее из воды может каждый из нас при помощи простого процесса, называемого электролизом. Далее мы узнаем, как сделать водородный генератор своими руками для отопления.
Содержание
- 1 Особенности водородного генератора
- 2 Преимущества использования
- 3 Негативные стороны водородного типа обогрева зданий
- 4 Создание водородного генератора своими руками
- 4.1 Проект (чертеж)
- 4.2 Подбор электродов
- 4.3 Контейнер
- 5 Водородный генератор для автомобиля своими руками (чертежи)
- 6 Видео на тему
Особенности водородного генератора
Чистый водород выделяется в ходе разнообразных химических реакций, но такой способ его добычи является довольно сложным, а зачастую и слишком дорогим.
Исключение составляют технологические процессы, при которых газ образуется как побочный продукт, но такое его производство имеет пока мизерные объемы.
Гораздо проще выделять водород из воды, пропуская через нее электрический ток – этот процесс и называют электролизом. Сначала молекула Н2О распадается на атом водорода Н и гидроксогруппу ОН, затем происходит окончательное разделение кислорода и водорода.
Первый, имея отрицательный заряд, устремляется к аноду, второй – к катоду. Элементы накапливаются в виде пузырьков, которые, достигнув определенного размера, отрываются от электрода и всплывают. Далее кислород и водород без всякого разделения (эта смесь получила название «газа Брауна») поступают в горелку, где в процессе сжигания снова превращаются в воду. Чтобы подача готового продукта происходила без затруднений, водородные генераторы часто оборудуют воздушным дренажом.
Очевидно, что производительность установки будет возрастать с увеличением площади контакта между водой и электродами. По этой причине последние выполняют в виде пластин. Они собираются в конструкции, напоминающие стальные ребристые радиаторы отопления.
С целью увеличения производительности сегодня применяют цилиндрические электроды, а также имеющие более сложную форму.
Скорость выделения водорода зависит и от материала электродов.
Вместо меди или нержавеющей стали в современных «продвинутых» генераторах применяют особые сплавы, которые стоят достаточно дорого.
Еще одно условие – вода должна пропускать ток. Отметим, что в дистиллированном виде она является диэлектриком. Проводником электричества эту жидкость делают ионы, на которые распадаются растворенные в ней вещества, в первую очередь соли. Чем более крутым является раствор, тем лучше он будет пропускать ток.
С увеличением размеров электрода уменьшается мощность выделения тепла при пропускании через него электрического тока. Это очень важный момент, поскольку при нагреве свыше 65 градусов пластины интенсивно покрываются налетом, который придется постоянно счищать.
Преимущества использования
Главное достоинство водорода как топлива состоит в его абсолютной безвредности: при сгорании этого вещества образуется чистый водяной пар.
Ни один другой вид топлива не может похвастаться этим качеством.
Даже природный газ при сжигании образует углекислоту, которая, как принято сегодня считать, приводит к возникновению парникового эффекта.
Второе преимущество – доступность. Водород является самым распространенным веществом во Вселенной, а добывать его можно прямо из воды, запасы которой на нашей планете можно считать неисчерпаемыми. Правда, как мы увидим далее, доступность эта пока только кажущаяся.
Важным достоинством является и то, что для перехода на водородное топливо газовый котел, как и двигатель внутреннего сгорания, почти не нужно переделывать.
Негативные стороны водородного типа обогрева зданий
В дискуссиях на тему целесообразности применения водородного топлива для систем отопления скептики приводят весомые аргументы:
- Высокая стоимость: даже в самых эффективных электролизных установках, созданных на сегодняшний день, для получения водорода приходится тратить в 2 раза больше энергии, чем дает последующее его сжигание.
- Взрывоопасность: в способности водорода легко взрываться люди убедились во время крушения дирижабля «Гинденбург», баллон которого был заполнен именно этим газом.
- Сложность подготовительного процесса: получить водород из воды – это полдела. Для эффективного использования в теплогенераторах он должен подаваться при стабильном давлении, для чего понадобятся компрессор и дополнительный резервуар с редуктором. Кроме того, нужно будет избавиться от водяного пара, что потребует применения осушителя.
Таким образом, установка для получения водорода превращается в целый комбинат, который далеко не каждый домовладелец сможет приобрести и разместить у себя.
Создание водородного генератора своими руками
Установку для выделения водорода из воды достаточно просто изготовить самостоятельно. По своим характеристикам она не будет сильно уступать покупной, зато обойдется гораздо дешевле. Рассмотрим последовательно этапы создания.
Проект (чертеж)
Для изготовления генератора понадобится герметично закрывающаяся емкость, которая перед началом производства водорода будет заполняться водой.
Расположенные внутри электроды будут иметь вид набора пластин (понадобится 16 штук), установленных с зазором в 1 мм.
Чтобы его обеспечить, между пластинами нужно поместить нейлоновые прокладки (допускается любой другой диэлектрик).
Расстояние в 1 мм является оптимальным: если его увеличить – придется наращивать силу тока; при уменьшении зазора будет затруднен выход газовых пузырьков. Пластины будут поочередно соединяться с анодом и катодом 12-вольтного источника питания. При этом их необходимо надеть на ось, также изготовленную из диэлектрического материала.
Когда электроды будут закреплены на держателе, его необходимо будет прикрепить к крышке корпуса снизу.
Для отбора газовой смеси в крышку корпуса врезается трубка от обычной капельницы. Кроме того, в ней необходимо просверлить еще два отверстия, через которые будут пропущены провода.
После сборки установки все отверстия в крышке нужно будет загерметизировать с помощью силиконового герметика или клея.
Важным компонентом генератора является гидрозатвор. Для его изготовления понадобится небольшая емкость (подойдет обычная бутылка), куда перед применением устройства необходимо будет налить воду. В герметично закрывающейся крышке нужно просверлить два отверстия: в одно пропускаем трубку от генератора (ее необходимо опустить до самого дна), а во второе – еще одну трубку, по которой газовая смесь будет поступать к горелке. Отверстия в крышке гидрозатвора также должны быть герметизированы. Воду в бутылку следует наливать на ¾ ее объема.
Чтобы вода, залитая в корпус генератора, имела лучшую проводимость, в нее нужно добавить пару столовых ложек поваренной соли или каустической соды (гидроксид натрия).
Подбор электродов
Материал, из которого будут изготовлены электроды, должен обладать малым электрическим сопротивлением и быть химически инертным по отношению к кислороду и имеющимся в растворе веществам.
При несоблюдении второго требования будет иметь место химическая реакция с участием подключенных к катодному полюсу электродов, вследствие которой раствор станет насыщаться посторонними веществами.
Именно поэтому медь – один из лучших проводников – в водном растворе применять нельзя. Вместо нее рекомендуется использовать нержавеющую сталь. Оптимальная толщина для пластин-электродов из этого материала – 2 мм.
Контейнер
С учетом опасности взрыва корпус генератора следует изготавливать из прочного и пластичного материала, устойчивого к высоким температурам. Лучше всего этим требованиям соответствует сталь. Необходимо только полностью исключить контакт проводов или электродов с корпусом, следствием которого будет короткое замыкание.
Водородный генератор для автомобиля своими руками (чертежи)
Обогащение топливно-воздушной смеси водородом способствует снижению расхода горючего. По свидетельству некоторых автолюбителей, экономия топлива может составить до 30%.
За основу автомобильного генератора водорода принято устройство, которое было описано в предыдущем разделе. Разница состоит в отсутствии гидрозатвора (полученный водород сразу направляется во впускной коллектор) и наличии блока управления. Последний будет регулировать силу тока между электродами в зависимости от числа оборотов двигателя.
Самостоятельное изготовление такого блока под силу только тем, кто свободно ориентируется в радиоэлектронике, поэтому мы рекомендуем воспользоваться покупным вариантом. Тем более что блоки заводского изготовления всю работу по регулированию производительности водородного генератора берут на себя, не требуя участия пользователя.
Элементы системы для автомобильного генератора
Все что будет нужно – в самый первый раз вручную подобрать значение силы тока (оптимальное) для режимов «холостой ход» и «максимальная нагрузка», а далее блок управления будет сам варьировать производительность установки в заданных пределах.
Необходимо очень тщательно уплотнять все соединения: утечка водорода может привести к пожару.
Герметичность конструкции лучше всего проверять мыльной пеной: утечки, если таковые имеются, проявят себя постоянно появляющимися и растущими пузырями.
Корпус автомобильного генератора водорода можно изготовить из водопроводного фильтра, который является достаточно прочным. Объем его невелик и чтобы установку не приходилось слишком часто заправлять, ее можно дополнительно оборудовать баком для хранения запаса раствора. К рабочей емкости он присоединяется двумя трубками.
Видео на тему
Эта утилита смешивает водород с ископаемым газом. Может…
Затраты и риски Частью пилотного проекта является определение того, как водород изменяет характеристики природного газа в трубопроводах. Водород менее плотный, чем метан, и несет только одну треть энергии на кубический фут. По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, молекулы являются самыми маленькими во Вселенной и могут усугубить трещины в трубопроводе и вызвать охрупчивание, увеличивая риск утечки и взрыва при превышении определенных концентраций.
В июле исследование Комиссии по коммунальным предприятиям Калифорнии показало, что 5% смеси водорода и природного газа безопасны, но превышение этого количества может потребовать модификации печей и водонагревателей. Более того, поскольку зеленый водород содержит меньше энергии, потребуется больше его для замены природного газа, говорится в отчете.
Даже если водород будет производиться из полностью возобновляемых источников, он вряд ли заменит природный газ по разным причинам, сказал Даммель. Производственный процесс поглощает больше энергии, чем производит, с потерями примерно от 30% до 35%. Более крупные зеленые водородные установки должны будут конкурировать за чистую электроэнергию в то время, когда спрос на ветровую и солнечную энергию резко вырос.
«Мы считаем, что просто добавление водорода в систему распределения для замены ископаемого газа имеет экономические и технические ограничения», — сказал Даммель. «Это не будет 100% заменой каждой молекулы ископаемого газа, которая прямо сейчас находится в системе».
Заменить весь потребляемый в стране природный газ зеленым водородом было бы огромным делом, требующим инвестиций в сотни миллиардов долларов в возобновляемые источники энергии, технологию электролиза, трубопроводную инфраструктуру и хранение.
Критики также утверждают, что производство зеленого водорода требует большого количества воды, что является потенциальной проблемой в более засушливых регионах. Тем не менее, одно исследование и рыночные данные показывают, что для его производства требуется гораздо меньше воды, чем для установок, использующих уголь, атомную энергетику, природный газ, биомассу или солнечную энергию.
На данный момент сторонники экологически чистой энергии считают, что наилучшее использование зеленого водорода будет в тяжелых промышленных условиях, где только электричество не может экономически эффективно заменить природный газ, сказал Даммел.
Будущее водорода В настоящее время крупнейшими рынками сбыта водорода являются нефтеперерабатывающие заводы, производители удобрений, предприятия пищевой промышленности и предприятия по обработке металлов.
Однако сторонники водорода считают, что помимо применения в производстве, он может произвести революцию в транспортном секторе.
Ожидается, что в 2023 году федеральное правительство усилит производство водорода. Закон об инвестициях в инфраструктуру и рабочих местах, подписанный в 2021 году, включает стимулы на сумму 9,5 млрд долларов для чистого водорода. Программа Hydrogen Shot Министерства энергетики поставила перед собой цель снизить стоимость 1 килограмма водорода до 1 доллара США за одно десятилетие.
В сентябре Министерство энергетики выпустило 112-страничную дорожную карту чистого водорода, в которой содержится призыв к финансированию региональных водородных узлов, поддержке производственных предприятий и исследованиям по снижению стоимости электролиза.
Закон о снижении инфляции включает налоговый кредит на зеленый водород, который вскоре обеспечит производителям до 3 долларов США за килограмм. Ожидается, что министерство финансов США вскоре примет решение о том, какие критерии необходимо соблюдать, при этом некоторые экологические группы лоббируют необходимость использования возобновляемых источников энергии на месте.
«Сегодня производство водорода обходится дороже, чем использование природного газа, поэтому 3 доллара за килограмм — это большая сделка», — сказал Хир из CenterPoint. Коммунальное предприятие также хочет построить второй, более крупный водородный завод, но сроки этого еще не определены. Ожидается, что пилот позволит избежать 1200 тонн выбросов углерода в год.
Основы водородного топлива | Департамент энергетики
Управление технологий водорода и топливных элементов
Водород — это чистое топливо, при сжигании которого в топливном элементе образуется только вода. Водород можно производить из различных внутренних ресурсов, таких как природный газ, ядерная энергия, биомасса и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия и ветер. Эти качества делают его привлекательным вариантом топлива для транспорта и производства электроэнергии. Его можно использовать в автомобилях, в домах, в портативных источниках питания и во многих других областях.
Водород — энергоноситель, который можно использовать для хранения, перемещения и доставки энергии, произведенной из других источников.
Сегодня водородное топливо можно производить несколькими способами. В настоящее время наиболее распространенными методами являются конверсия природного газа (термический процесс) и электролиз. Другие методы включают солнечные и биологические процессы.
Термические процессы
Термические процессы для производства водорода обычно включают паровой риформинг, высокотемпературный процесс, в котором пар реагирует с углеводородным топливом с образованием водорода. Многие виды углеводородного топлива могут быть преобразованы для производства водорода, включая природный газ, дизельное топливо, возобновляемое жидкое топливо, газифицированный уголь или газифицированную биомассу. Сегодня около 95% всего водорода производится путем паровой конверсии природного газа.
Узнайте больше о:
- Конверсия природного газа
- Газификация угля
- Газификация биомассы
- Конверсия возобновляемого жидкого топлива.
Электролитические процессы
Воду можно разделить на кислород и водород с помощью процесса, называемого электролизом. Электролитические процессы происходят в электролизере, который во многом похож на топливный элемент, но наоборот: вместо того, чтобы использовать энергию молекулы водорода, как это делает топливный элемент, электролизер создает водород из молекул воды.
Узнайте больше о производстве электролитического водорода.
Солнечные процессы
В процессах, работающих на солнечной энергии, в качестве агента для производства водорода используется свет. Есть несколько процессов, управляемых солнечными лучами, в том числе фотобиологические, фотоэлектрохимические и солнечные термохимические. Фотобиологические процессы используют естественную фотосинтетическую активность бактерий и зеленых водорослей для производства водорода. В фотоэлектрохимических процессах используются специальные полупроводники для разделения воды на водород и кислород.