Водородное отопление дома своими руками: Водородное отопление частного дома своими руками: генераторы и котлы

Содержание

Водородный генератор своими руками. Отопление дома водородом


Водородный генератор своими руками. Его ещё называют электролизёром, HHO генератором... А газ называют газом Брауна...


Из такой водородной установки можно сделать систему отопления. Вот лишь несколько таких установок, которые воплотили в жизнь:


Предлагаю вашему вниманию водородный генератор. Используется как сварочный аппарат для отопления дома, для авто.






Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать водородный котел для отопления своими руками

Еще несколько лет назад использование альтернативных источников энергии считалось почти фантастикой. Автомобильные водородные двигатели были изобретены давно, но безопасность их была недостаточной для массового производства, а сегодня Тойота уже выпускает седаны на водороде. Проблема отопления жилья установками на водороде не могла не возникнуть, поскольку по выделению тепла водород втрое опережает природный газ. Новые технологии в отоплении частных домов развиваются быстро, и водородные системы отопления занимают здесь не последнее место. Запасы водорода неисчерпаемы, продуктом горения его является вода, поэтому генератор для отопления считается перспективным оборудованием для обогрева жилья. В статье мы расскажем, как сделать водородный генератор для отопления частного дома своими руками, какие материалы для этого понадобятся и с какими сложностями сталкивается при этом изготовитель.

Плюсы и минусы водородного генератора для отопления

Принцип получения водорода из воды прост: при воздействии электрического тока вода расцепляется на водород и кислород. Водород, как энергоноситель, используется для отопления. Процесс, конечно, сложнее, но здесь описан упрощенно для самого общего понимания.

Преимущества отопления дома водородом:

  • исходный материал (вода) неисчерпаем;
  • экономически водород получать дешевле, чем добывать горючие энергоносители;
  • водород получается без вредных экологических выбросов с выделением водяного пара;
  • установка не использует открытого огня, выделение происходит на основе химических реакций;
  • КПД водородного котла максимальный;
  • работа котла бесшумная;
  • нет необходимости в дымоходе;
  • водородные установки безопаснее газовых.

К недостаткам водородных котлов отнесем:

  • требуется постоянно пополнять катализатор;
  • высокая взрывоопасность при несоблюдении требований эксплуатации;
  • неудобная перевозка газа;
  • недостаток специалистов по монтажу и обслуживанию водородных котлов;
  • недостаток запчастей на водородные котлы из-за неразвитого рынка в России.


На фото водородный котел серийного производства — выглядит опасно

Принцип действия водородного котла

Купить водородный котел для отопления частного дома сложно: серийного производства в России нет, в мире также массовое производство пока не налажено. К выпуску водородных отопительных установок приступили недавно в Италии, поэтому индивидуальный заказ на оборудование сделать можно, но обойдется это очень дорого.

Принцип действия водородного генератора следующий:

  1. Расщепление воды с образованием водорода происходит внутри электролизера после попадания туда электролитического раствора.
  2. Продукты, полученные в результате реакции, возвращаются в емкость из нержавеющей (легированной) стали с предохранительным клапаном от избыточного давления.
  3. Водород через защитный блок попадает далее в камеру сгорания, где, в результате реакции его с кислородом, образуется тепло.
  4. Через теплообменник тепло попадает в систему отопления. Температуры 40 градусов достаточно для нагрева «теплого пола».
  5. Вода, полученная в результате реакции, подается в емкость с электролитом. Часть раствора, таким образом, используется для воспламенения повторно за счет рециркуляции.


На фото схема и принцип действия водородного генератора

Как собрать водородный котел своими руками

Целесообразность изготовления водородного отопительного котла собственными руками следует тщательно выяснить и принять окончательное решение в каждом отдельном случае, определив следующее:

  • Экономическую эффективность производства установки. Главным ресурсом при производстве водорода является электроэнергия. Себестоимость генерации тепла при помощи водорода должна быть экономически оправданной.
  • Технический уровень сборки оборудования должен быть высоким. Выделение водорода должно происходить в специально отведенной емкости, утечка газа из которой может привести к взрыву.

Принципиально водородный генератор для отопления частного дома состоит из:

  1. теплообменника;
  2. электролизера;
  3. камеры сгорания;
  4. двухступенчатого предохранительного блока;
  5. емкости с электролитом для водорода из легированной или нержавеющей стали.

Материалы для изготовления продаются в розничной сети. Для сборки установки понадобится:

  1. блок питания 12 вольт;
  2. ШИМ регулятор на 30 Ампер;
  3. трубки из нержавейки разных диаметров;
  4. емкость из нержавейки.

Сборку водородного генератора отопления дома нужно начинать только после изучения процесса образования газа. Это необходимо для обеспечения правильной настройки и эффективной эксплуатации оборудования.

Подробную инструкцию по сборке водородного котла смотрите на видео ниже.

Выводы

  1. Водородные установки для отопления дома только недавно появились в серийном производстве в Европе.
  2. Перспективы использования водорода для отопления жилья огромны, но производство котлов требует совершенствования технологии выделения водорода и удешевления оборудования.

 

генератор для частного и печь, установка

Твердое топливо, газ, электроэнергия – доступные и популярные источники тепла для обогрева частного дома. Но можно сделать отопление на водороде – это способ с широким списком достоинств, но применяется редко из-за сложностей в получении сырья. К тому же в сравнении с подключением к газовой магистрали, вариант требует больших финансовых расходов, однако они окупаются достаточно быстро. Поэтому способ отопления стоит рассмотреть подробнее.

Принцип работы водородного отопления

Газ выделяет большой объем тепловой энергии, которая образуется при взаимодействии водородных и кислородных молекулярных соединений. Процесс требует много места, выделяет КПД более 80% и при обустройстве схемы необходимо позаботиться о большой емкости, в которой и будет происходить взаимодействие молекул с последующим выделением тепла.

Если хозяин просчитывает, как сделать водородное отопление дома, нужно знать, что при выходе из котла температура теплоносителя может достигать показателей +40 С. Таких параметров хватает для подачи тепла в помещения большого размера. По устройству котлы могут быть модульными, оснащенными катализатором в каждом канале выхода. Это свойство особенно удобно при формировании системы отопления на много лучей – каждый канал можно отрегулировать с подачей теплоносителя по индивидуальным параметрам температуры.

Получается, что если правильно рассчитать показатели, то при монтаже одного котла с водородным отоплением можно провести отопление по нескольким комнатам с учетом разных температурных показателей. Например, один вывод запускается на теплые полы, второй – к трубопроводу под потолок, третий – запускается в гостиную и так далее.

Совет! Чтобы снизить расходы, можно оборудовать обогрев на солнечных батареях, коллекторах, поставить водородный генератор для отопления частного дома. В этом случае затраты на обслуживание потребуются минимальные, регулярных расходов практически не будет.

Преимущества и недостатки

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

Рекомендуем к прочтению:

  1. Нет огня. Тепловая энергия вырабатывается в процессе протекания химической реакции, где не требуется горения любого вида топлива.
  2. Постоянство температурных показателей. Теплоноситель поддерживается в нагретом до +40 С состоянии на всем протяжении времени, пока котел запущен в эксплуатацию.
  3. Универсальность применения. Нет никаких ограничений для формирования системы в любых строениях.
  4. Практичность. Невысокая температура теплоносителя гарантирует отсутствие ожогов, а смонтировать схему отопления сможет домашний мастер с минимальными навыками владения инструментом.
  5. Экологичность. В процессе работы прибор не выделяет вредных газов, продуктов сгорания, частиц отработки и шлака. Котел выделяет нейтральный газ, не загрязняющий атмосферу.

Окупается схема через 3-3,5 года, при условии применения в качестве постоянного и основного источника тепла. Единственной альтернативой может стать газовое отопление, но при всей дешевизне топлива, подключение к магистрали не всегда возможно.

К минусам относят высокую взрывоопасность водорода, поэтому важно обеспечить все степени безопасности при использовании сырья и транспортировку топлива только в низкотемпературных режимах. Именно из-за сложностей в подвозе водорода такая схема отопления применяется сегодня достаточно редко.

Что такое водородный генератор и принцип его работы

Прибор имеет еще одно название – электролизер, функционирует за счет физического и химического процессов. Выглядит генератор водорода для отопления дома как несколько металлических пластин, которые погружены в тару, заполненную дистиллированной водой. Несмотря на простоту схемы, электролизер способен вырабатывать большое количество энергии.

Процесс выглядит следующим образом: электроток проходит через воду между металлическими пластинами разной полярности (анод-катод), это приводит к расщеплению дистиллированной жидкости на молекулы водорода, кислорода. Если площадь металлических элементов большая, проходит много электрического тока и объем газа повышается. Корпус, куда погружены пластины, обязательно оснащается клеммами для подключения источника питания – электрического тока, а также втулкой, куда направляется вырабатываемый газ.

Как сделать водородное отопление своими руками

Сделать отопление на водороде своими руками сможет любой мастер, которому доступны умения работать с металлом.

Для формирования устройства потребуется следующий набор материалов:

Рекомендуем к прочтению:

  • лист нержавейки параметрами 50х50 см;
  • болты 6х150, оснащенные шайбами и гайками;
  • фильтровальный элемент проточной очистки – пригодится от старой стиральной машинки;
  • прозрачная полая трубка длиной 10 м, к примеру, от водяного уровня;
  • обычный пищевой пластиковый контейнер на 1,5 литра с прочной герметичной крышкой;
  • набор штуцеров с «елочкой» с диаметром отверстия в 8 мм;
  • болгарка для резки;
  • дрель;
  • герметик силиконовый.

Чтобы сделать печь на водороде, подойдет сталь 03Х16Н1, а вместо воды можно взять щелочной раствор, который создаст агрессивную среду для прохождения тока, при этом продлит длительность эксплуатации стальных листов.

На заметку! Перед началом работ нужно определить вариант выкладки. Это может быть обустройство теплого пола, выкладка трубопровода по плинтусам, другие варианты. После проекта нужно посчитать требуемую длину трубопровода.

Как сделать отопление дома водородом самостоятельно:

  1. Металлический лист уложить на ровный стол, нарезать на 16 равных частей. Получаются прямоугольники для будущей горелки. Теперь отрезать у всех 16 прямоугольников один угол – это нужно для последующего соединения деталей.
  2. С обратной стороны каждого элемента высверлить отверстие для болта. Из всех 16 листов 8 будет анодами, а 8 катодами. Аноды и катоды нужны для прохождения электрического тока через детали с разной полярностью, это обеспечивает разложение щелочи или дистиллята на водород и кислород.
  3. Теперь в пластиковый контейнер выложить пластины, учитывая полярность, чередуя плюс и минус. Изолятором пластин послужит прозрачная трубка, которую нужно нарезать на кольца, а потом полосками толщиной в 1 мм.

На заметку! Предлагаемый вариант горелки для водородного котла является прибором с параллельным включением.

  1. Металлические пластины фиксируются между собой шайбами таким образом – сначала шайба надевается на ножку болта, затем надевается пластина. После пластины нужно надеть на болт 3 шайбы, потом снова пластину. Таким способом навешивается 8 пластин на анод и 8 пластин на катод.

Совет! Навешивать металлические элементы следует в зеркальном порядке – разворачивая анод на 180⁰C. Так «плюс» заходит в зазоры между элементами с «минусом». А гайки затягиваются после того, как пластины изолированы полосками из прозрачной трубы.

Теперь нужно выяснить точку упора для болта в пищевом контейнере, в этом месте просверлить отверстие. Если болты в емкость не входят, то ножка болта обрезается до нужной длины. После этого болты продеть в дырки, надеть на ножки шайбы и для герметичности зажать конструкцию гайками. Крышку емкости оснастить отверстием для штуцера, вставить элемент в дырку и для герметичности промазать зону стыка герметиком. Теперь продуть штуцер. И если через крышку выходит воздух, то придется герметизировать крышку по всему периметру.

Тестируется генератор подключением любого источника тока с наполнением емкости водой. На штуцер надевается шланг, второй конец которого погружен в емкость. Если в жидкости образуются воздушные пузыри, то схема работает, если нет, нужно проверить мощность подачи тока. Бывает, что в воде пузырьков воздуха не образуется, но в электролизере они появляются обязательно.

Для обеспечения нужного количества тепловой энергии необходимо увеличить выработку и выход газа повышением напряжения в электролите. В воду залить щелочь, например, гидроксид натрия, который есть в средстве для прочистки труб «Крот». Снова подключить источник подачи тока и проверить мощность электролизера.

Самый последний этап – присоединение горелки к трубопроводу магистрали отопления. Это может быть теплый пол, плинтусная разводка. Стыки следует герметизировать силиконом и можно запускать оборудование в работу.

Важно! Для обеспечения бесперебойной и безопасной работы системы необходимо интегрировать в схему фильтр и клапан. Фильтр требуется для формирования водяного затвора и предупреждения взрывов, а клапан устанавливается в точке выхода водорода – чтобы не допустить скопления газа.

Отопление водородом частного дома своими руками, водородный генератор, фото и видео примеры

Home » Отопление водородом частного дома своими руками, водородный генератор, фото и видео примеры

Отопление водородом частного дома своими руками, водородный генератор, фото и видео примеры

Разработки новых и новых систем отопления идут полным ходом, и одним из самых последних достижений в этой отрасли является возможность отапливать дома при помощи водорода, используя его как топливо. При необходимости можно сделать отопление дома водородом своими руками. Несмотря на хорошие качества, система еще не успела завоевать популярность, но большинство домовладельцев очень внимательно присматриваются к ней. 

Содержание:

Что такое водород и как он используется

Водород известен людям на протяжении многих столетий. Во времена средневековья проводилось большое количество опытов, и при проведении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись воздушные пузырьки. Водород – это легкий бесцветный газ, не имеющий характерного запаха. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет свойство растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. К тому же, водород совершенно не токсичен. 

Процесс получения водорода осуществляется при помощи электричества и воды: применяя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что дает возможность использовать эти вещества в своих целях. По статистике, водород является самым распространенным веществом в мире.

Его можно найти практически в любых природных ресурсах. Водород имеет некоторые свойства, которые очень сильно отличают его от собратьев: в жидком виде он является самой легкой жидкостью, а при затвердевании является самым легким веществом. Все это обуславливается очень маленькими габаритами атомов водорода. 

Водород активно применяется при производстве различных веществ и материалов, например, для получения аммиака или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его уникальными характеристиками.

Этот элемент используется и в технологиях: например, кислородно-водородная горелка позволяет создать температуру выше двух тысяч градусов, что позволяет плавить кварц. Использовать водород можно даже в домашних условиях: практически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, используются специальные баллоны. 

Водородное отопление

Существует довольно большое количество отопительных систем, которые можно установить своими руками. Совсем недавно этот список пополнился еще одной схемой, которая использует экологически чистый и довольно мощный энергоноситель, позволяющий обогревать большие помещения – отоплением на водородном топливе. Основное участие в разработке водородной отопительной системы приняли итальянские разработчики, разработав водородный генератор для отопления частного дома. Процесс работы длился долгих семь лет, но взамен получилась экологически чистая, бесшумная и крайне эффективная система отопления жилых помещений. 

Если говорить в общем, то отопление дома водородом не является революционной идеей. Проблема прежних разработок была в том, что для сжигания водорода требовалась температуры свыше 1,7 тыс. градусов, что было неприемлемо, поскольку обычные материалы не выдерживали такой нагрузки, а использование термостойких веществ многократно удорожило бы систему.

Современная система водородного отопления позволяет сжигать водород при температуре около 300 градусов, что дает возможность создать отопление частного дома водородом без особых проблем. Продукты сгорания в таких устройствах никуда не выводятся, потому что их нет: при горении водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого влияния на экологию. Добыча водорода является довольно простым и дешевым процессом, и все затраты при этом будут исключительно на электричество, необходимое для расщепления воды. Используя альтернативные источники электроэнергии, можно минимизировать и этот показатель (прочитайте: «

Альтернативное отопление частного дома — выбор достаточно большой

«). 

Самый первый разработанный водородный отопительный котел имел мощность в 30 кВт. Это сравнительно немного, но даже такого количества энергии достаточно для отопления здания площадью до 300 квадратных метров.

Самое большое распространение отопление водородом получило в качестве нагревательного элемента для системы теплых полов, и на сегодняшний день существует большое количество конфигураций котлов, которые можно устанавливать самостоятельно. Во многих странах такое отопление активно внедряется, поскольку его использование позволяет существенно экономить природные ресурсы. 

В состав такой систему входят котел и трубы с внутренним сечением от 25 до 32 мм. Трубы других диаметров, как правило, не используются.

При монтаже системы трубопровода необходимо соблюдать следующий алгоритм:

  • первым делом необходимо установить трубу Д32;
  • следующей трубой будет Д25;
  • на очередном разветвлении будет установлена труба Д20;
  • заканчивать установку необходимо трубой Д16. 

Если эта последовательность будет выдерживаться, то система будет функционировать правильно и без перебоев. 

Преимущества отопления водородом

Водородные отопительные котлы обладают рядом преимуществ по сравнению с другими видами обогревателей:

  1. Водород является экологически чистым материалом, поэтому ущерб окружающей среде при использовании водородных систем будет сводиться к нулю. Единственное вещество, которое будет попадать в атмосферу – это пар, являющийся водой в газообразном состоянии.
  2. Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла используется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая и обеспечивает обогрев дома. Практика показывает, что лучше всего водородные системы подходят именно для обустройства теплых полов.
  3. Запасы водорода практически безграничны, поэтому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет положительное влияние на окружающую среду и экономическую обстановку.
  4. Водородные отопительные системы крайне эффективны: при правильном монтаже КПД такого отопления может доходить до 96%. 

Заключение

Сегодня отопление водородом находится в зачаточной стадии, но эти системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Природные ресурсы в ближайшее время могут просто закончиться, и тогда водород повсеместно придет им на смену, поскольку его можно использовать в неограниченных объемах.


Похожие статьи

практические советы по изготовлению и монтажу. Отопление водородом своими руками

Проблема исчерпания запасов природных ресурсов стала актуальной как никогда. Количество автомобилей постоянно растет, а вместе с тем и потребление нефти. Это значит, что если данная активность будет и дальше возрастать, то скоро все мировые запасы нефти будут исчерпаны. Именно это натолкнуло инженеров всего мира решить проблему путем изобретения автомобильных двигателей, которые могут работать без потребления нефтяных ресурсов. В качестве альтернативы выступают автомобильные двигатели на водородном топливе.

Каким образом используется водород

Если брать во внимание все существующие требования к альтернативным видам топлива, то водородное является самым оптимальным источником энергии. При получении его с помощью воды, можно надеяться в его неисчерпаемость. Кроме того, водородное топливо не приносит вреда окружающей среде.

Уже существует небольшое количество автомобилей с двигателями на водородном топливе, но массовости ещё нет. Хотя со временем это планируется.

За основу работы автомобильного двигателя на водородном топливе берется реакция молекул воды, то есть их деление на кислородные и водородные составляющие. В наше время на основе данной реакции работают два направления:


Водородные двигатели внутреннего сгорания

Относительно этого есть свои определенные нюансы. Во время работы происходит накаливание до высоких температур и соответственно сжатие, которое, в свою очередь, вызывает реакцию газа со всеми металлическими деталями механизма, а также со смазочными веществами. Если происходит даже небольшая его утечка, возможна контактная реакция с горячим коллектором, в результате чего возникает пламя. Для обеспечения безопасности рекомендуется использование роторного мотора. Поскольку между коллекторами есть определенное расстояние.

Принципы работы системы зажигания в автомобильных двигателях на водородном топливе тоже претерпевают некоторые изменения. Между работой автомобильного двигателя с внутренним типом сгорания и работой электродвигателя на основе водородных компонентов есть отличие по КПД. Но все недостатки вполне возможно исправить в будущем, поскольку это новое изобретение.

Агрегаты, работающие от водородных батарей

В основе работы таких агрегатов лежат свойства электромагнитной индукции. Этот принцип также используется при функционировании аккумуляторов из свинца. Процент КПД равен 45.

Осуществить проход через структуру мембраны под силу протонам. Данная мембрана разделяет собой заряды электродов. Таким образом, водород подается на анод, а кислород в свою очередь на катод. Проходящие через структуру мембраны протоны двигаются в сторону катода, в результате чего происходит реакция. Впоследствии происходит образование жидкости и электрического тока. Электричество бежит по проводам к электромотору и, таким образом, питает автомобильный двигатель энергией.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Для того, чтобы сконструировать мощный автомобильный двигатель, работающий на водородном топливе, необходимо начать свою работу с генератора. Емкость, которая является полностью герметичной, с жидкостью и погруженными в неё электродами, и есть тем самым простым генератором. Для функционирования данного приспособления необходим источник с напряжением в 12 В.

Смесь водорода с кислородом отводится через специальный штуцер, который расположен на крышке самодельной конструкции. Это является основой работы генератора для мотора на водородном топливе.

Полноценная работа системы не возможна без специального накопителя и батареи. Под корпус можно взять водопроводный фильтр или же приобрести специальную установку. У специальной установки есть одно весомое преимущество, они оборудованы электродами, обладающими высокой производительностью.

В образовании нужного газа нет никаких больших трудностей - все достаточно просто. Трудности касаются количества газа, достаточно тяжело произвести его в нужном количестве. Увеличить степень эффективности можно за счет медных электродов. Также используют электроды из нержавейки, но они менее продуктивны.

Еще понадобится электронный блок, который стабилизирует подачу тока, поскольку он имеет разную силу. Для нормальных условий реакции необходим постоянный уровень воды в емкости. Поэтому стоит сделать автоматическую подачу жидкости. Благодаря интенсивности реакции электролиза соль выделяется в достаточном количестве.

Важно! Необходимо отметить, что протекание реакции электролиза возможно только в дистиллированной воде.

Для мотора на водородном топливе готовится специальная вода в количестве 10 литров, в которую добавляется гидроксид в количестве 50 грамм.

Устройство водородного двигателя

Для работы мотора на водородном топливе понадобятся запасные емкости и отводная система. Кроме этого нужно вмонтировать специальный прибор контроля уровня жидкости.

Совет! Чтобы избежать ложной реакции нужно установить его внутри корпуса. Датчик будет подавать командные импульсы, которые обеспечат автоматическую подпитку.

Важное значение имеет датчик давления. Его включение происходит на пометке в 40 psi. В момент, когда давление повысится и достигнет пометки 45 psi, происходит отключение подкачки. В случае превышения давления выше пометки 50 psi, срабатывает установленный предохранитель.

Для установки на автомобильный двигатель с водородным типом топлива используют предохранитель, состоящий из вентиля, предназначенного для аварийной откачки и разрывного диска. Активизация разрывного диска происходит в случае, когда давление достигнет показателя 60 psi. Отвод тепла осуществляется при помощи холодной свечи.

Электрическая часть

Регуляцию частоты и ширины импульса в моторе на водородном топливе осуществляет счетчик, работающий по принципу генератора импульсного плана.

Плата мотора оснащается двумя импульсными датчиками. Ближний должен быть оборудован крупным конденсатором. Робота второго начинается при помощи выхода с контакта № 3.

Располагающийся на счетчике последний выход соединен с коммутаторами, имеющими сопротивление 220 и 820 Ом. Увеличение тока до необходимого уровня происходит за счет транзистора. Вся ответственность защиты лежит на диоде 1N4007. Что позволяет придать процессам системы стабильность.

Автомобили на водороде

Людям глубоко заинтересовавшихся идеей автомобильных двигателей на водородном топливе или двигателей с гибридной системой, лидеры авторынка могут предложить некоторые варианты автомобилей, работающих по подобным схемам. В данной сфере заметно преуспели такие концерны как Daimler, Honda, Shanghai, VW. Они выпустили на рынок автомобили с водородным типом топлива, которые достойно представили работу своих инженеров.

Работа данного автомобиля основывается на водородной системе. Он способен достигать скорости равной 160 км/час. Одной водородной заправки хватает для того, чтобы автомобиль преодолел путь в 500 км. Объем бака позволяет заправить 5 килограмм водорода в сжиженном виде. С каждым днем интерес автолюбителей к данной модели автомобиля растет.

Данный автомобиль относится к серии «B-class» и оснащен электромотором на водородном топливе, который увеличил свою мощность на 115 л.с. Одной заправки достаточно для того, чтобы автомобиль преодолел расстояние в 400 километров. На данный момент автомобиль Mercedes F-Cell не порадовал публику своим появлением, и сейчас инженеры работают над его совершенствованием.

Это еще один представитель «семерочной» линейки автоконцерна BMW. Он обладает ДВС гибридного типа. Источниками энергии является водород и бензин. Двигатель на водородном топливе системы Hydrogen заставил своих изобретателей потрать над его созданием около 20 лет. Этот автомобиль достигает отметки спидометра в 100 км/час всего за 9,5 секунд.

Заключение

Обеспокоенность мирового общества возможным появлением дефицита запасов нефти, привело к поискам новых технологических решений, которые стали бы достойной альтернативой. Именно так возникла идея разработки автомобильного двигателя, который смог работать на водородном топливе. Пока она не успела достигнуть широкого распространения, но интерес к такой новинке с каждым днем растет с положительной динамикой.

Водородные топливные элементы. Как это сделано:

Генераторы водорода, которые в настоящее время используются в автомобилях для экономии энергии, бывают двух видов: “мокрый” электролизер и “сухой”. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, но сухой электролизер является разработкой второго поколения устройств, вырабатывающих водород для авто, так как в нем устранены значительные недостатки мокрого предшественника.

При экспериментах своими руками с генерированием водорода следует предельно осторожно соблюдать технику безопасности! Необходимо сначала изучить опыт других исследователей и практиков. Ссылки на ресурсы по данной теме с практическими примерами в конце статьи.

Всякие генераторы и устройства в этом китайском магазине .

На видео показана схема сухого генератора. Подробнее, как его сделать – на втором ролике.

Подробное описание

Для изготовления «сухих батарей» вам понадобится перфорированная нержавеющая сталь марки 316L или 316T. Толщина листа 0,4 мм, или 0,5 мм, не толще,с диаметром отверстий 2 мм, или 3 мм. Шаг отверстий в шахматном порядке, как это показано на картинке. Каждый лист слегка зашкурьте грубой наждачкой так, чтоб поверхность была покрыта царапинами. Это увеличит площадь соприкосновения стали с водой.

В изготовлении «сухих батарей» для автомобиля вам понадобится 20 листов перфорированной стали 10X10 см, с выступом 3X3 см, для электрического контакта; 19 прокладок, толщиной 2 мм, и 2 прокладки, толщиной 10 мм. Их можно вырезать из камер для автомобилей, или листов резины. Нужны также два листа из пластика 16X16 см. Лучше всего изготовить их из стенок ёмкости аккумулятора, отработавшего свой ресурс. Остальные детали вы увидите в видео-показе модели многополярной «сухой батареи». Первая и последняя прокладки 10 мм толщиной, нужны для того, чтобы пластиковые детали для поступления и выхода воды в системе батарей не упирались плотно в первый и последний стальные листы. В стальных пластинах, в выступах для электрических контактов, просверлите отверстие такого диаметра, чтобы болт в них входил как по резьбе, то есть плотно! Пластины должны чередоваться контактами. Одна пластина контактами на правый болт; другая – контактом на левый болт. И так далее.

Система электролиза

Система электролиза состоит из следующих частей: Аккумулятор. «Сухая батарея». Первая ёмкость для дистиллированной воды с примесью гидроксида калия. Гидроксид калия должен иметь 95% насыщенности!. Вторая ёмкость с обычной, чистой водой для очистки газа. Прибор давления. Клапан, предотвращающий возврат газа обратно к системе.

Подсоединение от аккумулятора плюсового и минусового кабеля к «сухой батарее». Поступление воды, с примесью гидроксида калия в батарею. Образующийся газ с остатками воды выходит из батареи и поступает в ёмкость. Затем, через фильтр, предотвращающий выход воды, газ из первой ёмкости поступает во вторую емкость, для очистки через воду. Для этого используется длинная трубка, идущая почти к самому дну второй ёмкости. В первую и вторую емкости можно поверх воды уложить устойчивый к кислотам, не тонущий и пористый материал для предотвращения всплесков воды при качке, тряске и наклонах автомобиля во время езды. Затем через фильтр, предотвращающий выход воды очищенный газ из второй емкости проходит через прибор, показывающий давление газа.

Из прибора давления газ проходит через клапан, который предотвращает возврат газа обратно по системе. Клапан состоит из медной трубки с герметично закручивающимися крышками по оба конца. В крышках устанавливаются ниппеля, пропускающие воздух в одном направлении, то-есть из системы электролиза наружу. А в медную трубку плотно набивается «стальная шерсть» марки 0000. Без этого клапана система электролиза будет взрывоопасна!

Сухие батареи» собираются и разбираются легко. Предложенные параметры стальных пластин избавят вас от головной боли вычислений. Если «сухая батарея», при мощности аккумулятора вашего авто, мало эффективна, тогда снизьте число пластин поровну на плюс и минус. Если же батарея сильно греется, тогда добавьте число пластин также поровну, одна на плюс, другая на минус и так далее. Первую и вторую ёмкости, в системе электролиза, делайте той площадью и формы, чтобы удобней их можно было разместить под капотом. Для надёжности, сделайте к ним и к «сухой батарее» стальные кожухи. Газ подаётся в двигатель через воздухозаборную систему. При этом надо снизить впрыск топлива. Марок автомобилей много, поэтому здесь подход нужен индивидуальный. В общем, думайте, экспериментируйте.

На этом сайте вы найдёте видео и чертежи водного инжектора и высоковольтного реле зажигания. А на этом русскоязычном сайте vodorod-na-avto.com много полезной информации с подробностями и испытаниями генераторов водорода для машин.

Науке известно всего одно абсолютно чистое топливо – это водород, которые используется в космической промышленности. В процессе горения водорода образуются соединения с кислородом, то есть вода. Запасы этого топлива неисчерпаемы, т. к. оно наравне с гелием является основным «стройматериалом» во Вселенной.

Сегодня мы расскажем про водородные генераторы, обретающие в последнее время все большую популярность благодаря доступной стоимости и экологичности.

Отличительные особенности водородного отопления

Данный тип отопления основывается на выработке огромного количества тепловой энергии в результате контакта молекул кислорода и водорода. Что характерно, единственным побочным продуктом в этом случае является дистиллированная вода. И чтобы реализовать этот принцип на практике, проводилось множество разработок по созданию водородного отопительного котла (речь идет о промышленных моделях).

Такие приборы отличались габаритностью и, следовательно, для установки требовалось много места. Да и КПД таких котлов был не самым высоким – порядка 80 процентов. Но с тех пор прибор много раз усовершенствовался и в результате мы получили котел для домашнего отопления, работающий по этому принципу. Для нормальной его работы необходимо соблюдать всего несколько важных условий.

  • Наличие постоянного электропитания. В основе генераторов лежит реакция электролиза, которая, как известно, без электричества невозможна.
  • Постоянное подключение к источнику воды. Зачастую для этого используется водопровод, хотя конкретный расход прибора зависит, конечно же, от его мощности.
  • Катализатор нуждается в регулярной замене. Частота этой замены зависит, как и предыдущий показатель, от мощности, а также от особенностей конкретной модели.

И если сравнивать водородное оборудование, к примеру, с газовым, то оно менее требовательное в плане безопасности. А все дело в том, что реакции образуются и проистекают исключительно внутри генератора. От человека же, как от пользователя, нужен лишь визуальный контроль над основными показателями.

Устройство водородного генератора

А теперь ознакомимся более детально с водородным вариантом обогрева дома. И суть его, как уже отмечалось, в том, чтобы вырабатывать Н2О, этот вариант вполне заслуживает, чтобы его считали альтернативой природному газу. Что характерно, среднестатистическая температура горения в данном случае может достигать 3-х тысяч градусов, поэтому потребуется использование специальной водородной горелки в отопительной системе. Объясняется это тем, что лишь такая горелка способна выдерживать столь значительный нагрев.

Есть несколько компонентов, из которых состоит отопление водородного типа, ознакомимся с ними.

  • Упомянутая выше горелка. Она необходима для одной простой цели – создавать открытое пламя.
  • Водородный генератор – он будет обрабатывать смесь посредством разложения воды на молекулярные составляющие. И для того чтобы оптимизировать химическую реакцию, можно использовать в ее процессе катализаторы.
  • Собственно, котел. Здесь он служит в роли своего рода теплообменника. Саму горелку устанавливают в топочную камеру, благодаря чему носитель тепла в системе и прогревается до требуемой температуры.

Обратите внимание! Тем, кто запланировали изготовить водородные генераторы, напоминаем, что для этого им придется усовершенствовать уже наличествующее оборудование по схеме, указанной ранее. Но зато такое самодельное оборудование более экономично, чем его «магазинные аналоги», купленные за большие деньги.

Сильные стороны водородного отопления

Положительные качества, которыми обладает отопление с помощью водорода, многочисленны. Именно этим и объясняется столь значительная популярность системы.

  • Отличный КПД, коим она характеризуется, может достигать 96 процентов.
  • Экологичность. Объясняется это тем, что единственным побочным продуктом, отходами, если можно так выразиться, является чистая вода, производимая в газообразном состоянии. А водяной пар, как известно, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
  • Для функционирования в системе водорода никакое пламя не требуется. Тепловая энергия появляется вследствие каталитических химических реакций. Соединяясь с воздухом, водород образуется воду, что сопровождается появлением большого количества энергии. Поток тепла (а его температура достигает 40 градусов) подается в теплообменник. Вполне очевидно, что это наиболее оптимальный вариант для системы «теплого пола».

Слабые стороны

Ознакомившись с достоинствами, приступаем к недостаткам водородного отопления.

  • Невзирая на то, что в более продвинутых странах такой способ отопления крайне популярен, в нашей стране ему пока что не уделяют нужного внимания. Именно поэтому приобретение и монтаж данного оборудования столь проблематичен и сопряжен с рядом трудностей.
  • Средняя комнатная температура приводит к тому, что водород приобретает газообразное состояние. Более того, это вещество взрывоопасно, в связи с чем транспортировать его, особенно на большие расстояния, очень сложно.
  • Баллоны, содержащие водород, должны сертифицироваться соответствующими специалистами, на обучение которых требуется достаточно много времени.

Как установить водородный котел?

На данный момент многие предпочитают самостоятельно производить водородные генераторы для своих отопительных систем. И в этом нет ничего удивительного, ведь «магазинные» аналоги не только очень дорого стоят, но и обладают не слишком высоким КПД. А вот если этот прибор сделать своими руками, то эффективность его будет на порядок выше.

Существует несколько вариантов того, как собрать генератор, работающий на водороде. Но в любом случае для его изготовления в домашних условиях потребуются следующие расходные материалы.

  • 12-вольтный источник энергии.
  • Несколько трубок, выполненных из нержавеющей стали и имеющих различный диаметр.
  • Резервуар, в котором будет расположена конструкция.
  • ШИМ-регулятор. Важно, чтобы его мощность составляла как минимум 30 ампер.

Это основные комплектующие, из которых обычно состоят самодельные водородные генераторы. Кроме того, не забывайте о резервуаре под дистиллированную воду – его наличие также обязательно. Воду необходимо подавать в герметичную конструкцию с находящимся внутри диалектиком. В этой же конструкции будет располагаться комплект, сделанный из пластин «нержавейки», примыкающих одна к другой посредством изоляционного материала. Важно, чтобы 12-вольтное напряжение подавалось именно на эти пластины. Если все будет сделано правильно, то при подаче напряжения вода распадется на 2 газообразные элемента.

Обратите внимание! Более эффективной в этом плане является использование постоянного тока (он обязан иметь конкретную частоту), производимого генератором типа ШИМ. В таком случае импульсный ток (либо же переменный) будет заменен постоянным. В результате этого эффективность оборудования существенно повысится.

Какую воду использовать – дистиллированную или из-под крана?

Здесь ничего сложного нет. Водопроводная жидкость может использоваться, но лишь в том случае, если в ней нет примесей тяжелых металлов. Но чтобы оборудование работало более эффективно, лучше использовать все же дистиллированную воду, добавляя в нее небольшое количество гидроксида натрия. Соотношение в данном случае должно быть следующим: по столовой ложке гидроксида на каждые десять литров воды.

Какой именно металл следует использовать?

Этот вопрос спорный. Так, во многих – в том числе весьма авторитетных – источниках говорится, что для водородного отопления необходимо использовать лишь редкие металлы. В действительности это не совсем верно, так как вполне можно использовать и нержавеющую сталь, о чем мы уже говорили выше. Хотя в идеале это должна быть ферримагнитная сталь. Отличается она тем, что не притягивает к себе частички не нужного мусора. Также отметим, что при выборе металла ориентироваться лучше все же на «нержавейку», которая не подвержена процессу окисления.

Как видим, соорудить водородный котел не так сложно, как кажется. Необходимо лишь правильно подобрать расходные материалы и тщательным образом изучить схему отопительной системы такого типа. Установив все необходимое оборудование, произведите проверку, дабы убедиться в том, что оно действительно качественное и достаточно эффективное.

Видео – Изготовление водородного генератора

О законе сохранения энергии

Этот закон гласит, что все в мире взаимосвязано: если где-то убыло, то куда-то обязательно прибудет. И чтобы посредством электролиза можно было получить газ, определенное количество электрической энергии затратить все же придется. А энергия, как известно, получается преимущественно в результате создания тепла при сгорании иных типов топлива. И пусть даже мы возьмем чистую энергию, необходимую для генерирования электричества, и ту, что дает водород после сгорания, то потери будут двукратными (как минимум!) даже на самом современном оборудовании. Выходит, 1/2 средств просто выбрасывается на ветер. Более того, это лишь расходы, связанные с эксплуатацией, а стоимость оборудования, которое, как отмечалось, недешевое, не учитывается. Вспомним хотя бы водородные генераторы.

Если верить исследованиям, проведенным в Америке, то цена одного килограмма водорода (вернее, расходы на его создание) равна:

  • 6,5 доллара при использовании промышленной электрической сети;
  • 9 долларов при эксплуатации ветряных генераторов;
  • 20 долларов в случае применения солярных приборов;
  • 2,2 доллара при использовании твердого топлива;
  • 5,5 доллара, если вещество производится из биомассы;
  • 2,3 доллара, если речь идет об электролизе при высокой температуре, осуществляемом на атомной станции (самый дешевый способ, но самый далекий от обычного бытового применения).

Обратите внимание! Даже самый продвинутый генератор бытового типа будет значительно уступать по всем параметрам аналогичному промышленному прибору. Поэтому, ввиду описанных цен, говорить о том, что водород может составить серьезную конкуренцию природному газу, нельзя. То же относится и к электроэнергии, дизелю и даже тепловым насосам.

Перспективы энергетики с использованием водорода

А теперь попытаемся выяснить, действительно ли существуют шансы снизить себестоимость чистого водорода. Сразу оговоримся, что все шансы для этого есть. Прежде всего, сюда относится технология получения не дорогостоящей электроэнергии с применением возобновляемых ее источников. Кроме того, в процессе катализации могут использоваться более дешевые химические катализаторы. К слову, такие уже давно существуют и используются в водородных ячейках для топлива (речь идет об автомобилях). Хотя здесь, опять же, мы натолкнулись на их чересчур высокую стоимость.

Но технологии все время совершенствуются, наука не стоит на месте. В один прекрасный момент нефть все же закончится, а людям придется переходить на какой-то другой, альтернативный энергетический источник. Но на данный момент и, пожалуй, на ближайшие десятилетия можно говорить с уверенностью: энергетика с использованием водорода сама по себе пока что убыточна. К исключениям относятся лишь те случаи, когда водород является побочным продуктом каких-либо других процессов технического плана. Конечно, возможны и различные программы по поддержке и развитию водородной энергетики, но для этого требуется помощь крупных корпораций и, разумеется, государства.

В качестве заключения

Трудно сказать, какая энергетика станет в будущем основной – водородная, ядерный синтез, применение гравитации и проч. Но специалисты уверяют, что первые электролизные реакторы, способные составить конкуренцию современным атомным, появятся как минимум через двадцать-тридцать лет. Некоторые вообще скептически настроены по этому поводу. Но реальные профессионалы верят, что водородные генераторы станут вскоре предметом высоких технологий, а не самоделкой из подручных средств, которую мы описали выше. На этом все, теплых вам зим!

Для отопления частного дома используют разные способы. Они различаются между собой как по способу передачи тепла, так и по типу используемого энергоносителя. При использовании водяного отопления выделяют несколько типов котлов в зависимости от вида топлива:

Водородный генератор для отопления частного дома

  1. Твердотопливные – используют для работы твердое топливо, которое при сгорании выделяет тепло.
  2. Электрические – в таких котлах тепло получают путем преобразования электроэнергии.
  3. Газовые – тепло выделяется при сгорании газа.

Если рассматривать газовые котлы, то они в основном работают на природном газе, хотя есть модели и под сжиженный газ, а в последнее время начинают применять в качестве топлива водород, вырабатываемый из воды в специальных устройствах – водородных генераторах.

Принцип работы

Из школьного курса физики известно, что вода при воздействии на нее электрического тока разлагается на две составляющие: водород и кислород. На основании этого явления построен так называемый генератор водорода. Это устройство представляет собой агрегат, в котором происходит электрохимическая реакция для получения из воды водорода и кислорода. Процесс электролиза воды показан на рисунке ниже.


Процесс электролиза воды

На выходе генератора образуется не водород и кислород в чистом виде, а так называемый газ Брауна, по имени ученого, который впервые получил его. Его еще называют «гремучим газом», так как он при определенных условиях взрывоопасен. Причем при сгорании этого газа можно получить почти в четыре раза больше энергии, чем было затрачено на его производство.

Такая установка для производства водорода изображена на рисунке ниже.


Промышленная установка для производства водорода

Плюсы и минусы

Из достоинств такого вида отопления можно выделить следующие:

  1. Это экологически чистый вид отопления, так как при сгорании водорода в кислородной среде образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких вредных веществ в атмосферу.
  2. Можно без особых переделок подключить генератор к существующей системе водяного отопления частного дома.
  3. Установка работает бесшумно, поэтому не требует какого-то особого помещения.

Недостатки:

  1. У водорода большая температура горения, которая в среде кислорода может достигать 3200°С, поэтому обычный котел может выйти из строя очень быстро. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, поэтому проблему можно считать практически решенной.
  2. При работе с газом Брауна нужно быть очень осторожным, поскольку он взрывоопасен. Это решается использованием в устройстве различных предохранительных клапанов и автоматики.
  3. Требует использования для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
  4. Большая стоимость оборудования. Для решения этой проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода своими руками.

Генератор водорода своими руками

Самодельное устройство схематически представляет собой емкость с водой, куда помещены электроды для преобразования воды в водород и кислород.

Для того чтобы своими руками сделать подобное устройство, понадобятся:

  1. Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдет нержавейка марки 12Х18Н10Т.
  2. Пластины из оргстекла.
  3. Резиновые трубки для подвода воды и отвода газов.
  4. Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
  5. Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.

Сначала нарезают нержавеющие пластины на прямоугольники 200×200мм. Уголки на пластинах нужно срезать для того, чтобы потом стянуть всю конструкцию болтами. В каждой пластине просверливаем отверстие диаметром 5мм, на расстоянии 3см от низа пластин, для циркуляции воды. Также к каждой пластине припаивают провод для присоединения к источнику питания.

Перед сборкой из резины делают кольца с внешним диаметром 200мм и внутренним – 190мм. Еще нужно приготовить две пластины из оргстекла толщиной 2см и размерами 200×200мм, при этом нужно предварительно сделать в них отверстия по четырем сторонам под стягивающие болты М8.

Сборку начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное с обеих сторон герметиком, далее следующую пластину и так до последней пластины. После этого необходимо всю конструкцию стянуть с двух сторон с помощью шпилек М8 и пластин из оргстекла. В пластинах просверливаются отверстия: в одной – внизу для подвода жидкости, в другой – вверху для отвода газа. Туда вставляется штуцер. На эти штуцера одеваются медицинские полихлорвиниловые трубки. В итоге должна получиться конструкция, как на рисунке ниже.


Водородный генератор своими руками

Для того чтобы исключить попадание газа обратно в газогенератор, на пути от генератора к горелке необходимо сделать водяной затвор, а еще лучше два затвора.

Конструкция затвора – это емкость с водой, в которую со стороны генератора трубка опущена в воду, а та трубка, что идет к горелке, выше уровня воды. Схема генератора водорода с затворами изображена на рисунке ниже.


Схема генератора водорода с водяными затворами

В электролизере – герметичной емкости с водой с опущенными электродами при подаче напряжения начинает выделяться газ. По трубке 1 он подается к 1 затвору. Конструкция водяного затвора устроена таким образом, как видно из рисунка, что газ может двигаться только в направлении от электролизера к горелке, а не наоборот. Этому мешает разная плотность воды, которую нужно преодолеть на обратном пути. Далее по трубке 2 газ движется к 2 затвору, который предназначен для большей надежности системы: если вдруг по какой-то причине не сработает первый затвор. После этого газ подается к горелке с помощью трубки 3. Водяные затворы являются очень важной частью устройства, поскольку препятствуют движению газа в обратную сторону.

При попадании газа обратно в электролизер может произойти взрыв устройства. Поэтому ни в коем случае нельзя эксплуатировать прибор без водяных затворов!

Эксплуатация

После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.

После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.

Предварительно работы лучше проводить на открытом воздухе вне дома. Поскольку установка взрывоопасна, все работы следует проводить с особой осторожностью.

При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.

Генератор в системе отопления

После того как проведены испытания можно подсоединять установку к газовому котлу дома. Для этого котел нужно немного переделать, а именно своими руками сделать жиклер с отверстием меньшего диаметра, чем у заводского, рассчитанного на природный газ. Генератор в собранном виде изображен на рисунке ниже.


Генератор водорода в собранном виде

В систему отопления частного дома обязательно должна быть залита вода. Пламя горелки может расплавить котел, если там не будет воды.

После этого регулируют подачу воды в устройство и начинают устранять пробки в системе отопления дома. Затем с помощью регулировки подачи воды и напряжения питания настраивают работу котла.

При эксплуатации установки в течение отопительного сезона проводят окончательное испытание, в ходе которого решаются несколько вопросов:

  1. Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
  2. Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
  3. Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.

На основании этих данных можно к следующему отопительному сезону подготовиться более основательно. Во время эксплуатации можно увидеть, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства нужно переделать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в дальнейшем планируется пользоваться устройством, может, есть смысл приобрести дистиллятор для воды?

Видео про генератор

Как сделать водородный генератор своими руками без электричества, можно узнать из этого видео.

Главный вопрос, который интересует многих, – настолько дорого или дешево обходится такое отопление? Это можно узнать, если вести статистику во время отопительного сезона. Причем необходимо подбивать все затраты, такие как стоимость дистиллированной воды, стоимость щелочи, расходы на электричество, на ремонт котла и на изготовление установки. На основании этого можно принимать решение, подходит такой вид отопления для дома или нет.

Вконтакте

Изобретатели всех мастей, от домашних умельцев до консолидаций академиков, пытаются создать нечто новое. В приоритете – энергосбережение и экономия, новые котлы и новые самые дешевые виды топлива.

Идея создать топливо для дома из воды, или с примесью воды для его удешевления, не нова. Она до сих пор находится на главенствующие позициях среди домашних изобретателей.

Можно ли отапливать свой дом буквально водой?, какие получились результаты?, — далее…

В чем идея

Известно, что вода состоит из водорода и кислорода, Н2О. Сам водород (Н2) горит, выделяя энергии в 3 раза больше чем обычный природный газ. Кислород (О2)– окислитель при горении, очень активное вещество, вступает в реакции с тем же водородом, углеродом (С) образуя воду и углекислый СО2 или угарный СО газы с большим выделением тепла.

Если каким-то образом воду расщепить на составляющие, то можно получить самые нужные топливные элементы.

Возникает вопрос, — что будет, например, если водяной пар подавать в плазму, подмешивать в горящие дрова или уголь…

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Добавляем воду в обычное топливо

По аналогии другой эксперимент от людей, которые называют себя «домашними изобретателями».

Что будет если воду добавить в солярку? Оказывается — смесь горит! Также меньше копоти, возникает некоторая бурность горения, слышен треск.

В бутылку с водой добавляем немного солярки, хорошенько перебалтываем, даем постоять минут пять, затем окунаем в верхушку смеси бумажку, поджигаем, – горит.

Другой эксперимент. Смешиваем солярку с водой в каких-то пропорциях, заливаем в дизель трактора, — заводим агрегат, трактор работает. т.е. тарахтит, стоя на месте…

И еще подобных экспериментов с добавлением воды в какое-либо топливо (горючее вещество) – в бензин, газ, масло, солярку, — можно придумать множество. И при аккуратном исполнении, вероятно получить горение…

Подобные видеоролики от «изобретателей» без труда можно найти в сети. И можно сделать вывод, что водой можно отапливать дом, например…

Что можно поставить под сомнение

В подобных экспериментах не договаривается главное – количество получаемого, тепла, выделившейся энергии и произведенной работы.

Это касается и вечного полена, и сжигания солярки с водой. А «трактор на воде» сможет ли сдвинуться с места, не то что работать месяцы и годы, — не известно.

Ведь все знают, что водой тушат, а не разжигают…. Потому, что у воды большая теплоемкость, она охлаждает горящий объект, обволакивает его, предотвращая доступ кислорода из воздуха к углероду (обычно) в топливе. Поэтому затушить костер водой из бутылки – нет проблем.

Почему нельзя топить водой

Известно следующее. Чтобы разложить воду на кислород и водород, нужно затратить энергии больше, чем выделится при их обратной реакции. Соотношение примерно такое:

  • на расщепление воды – 100% энергии;
  • при сжигании составляющих выделится только 75% энергии.

Поэтому до сих пор на воде ни что не ездит, не летает, не крутится…

Автомобиль, работающий на чистой воде, давно уже создан. Расщепление воды получается посредством электролиза – на одном электроде выделяется Н2, на другом – О2. Затем они же сжигаются в двигателе внутреннего сгорания. Но такой автомобиль оказался самым не экономичным из всех существующих…

Обман чистой воды

Все эксперименты с добавлением воды в обычное топливо (по «сжиганию воды») — чистый обман. Ни какой энергии не добавляется. Наоборот, польза уменьшается, так как большая часть энергии расходуется на испарение воды.

Вода при нагревании от обычного горения ни в какие реакции не вступает– она просто испаряется. И на этот процесс нужно отобрать львиную долю тепла, которое можно было бы использовать с пользой.

Например, при сжигании сухих дров, с влажностью не больше 20%, выделится около 3,9 кВт с одного килограмма топлива.
При сжигании влажной древесины, 50% влажности, — лишь до 2,2 кВт с килограмма.

Что происходит на самом деле

Мы всегда топим с водой

Водяной пар всегда присутствует в воздухе. В жилых помещениях в среднем влажность воздуха составляет 50% , в дождливую погоду на улице влажность 90%. Так что вода и так присутствует при горении любого топлива, она находится в большом количестве непосредственно на раскаленной поверхности вещества, реагирующего с кислородом из воздуха, хотим мы этого или нет. Оказывается, что экспериментов подобных проводить не надо, вода и так всегда присутствует в пламени….

Рекомендуем также

Водородный котел отопления для дома своими руками

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

  • высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +60000С;
  • возможность снижения температуры горения до +3000С, при условии использования катализаторов;
  • безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз;
  • возможность добычи топлива в любой точке планеты;
  • неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

  • теплообменника;
  • камеры сгорания топлива;
  • электролизера;
  • ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит;
  • двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.
Устройство водородного котла

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

  1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H2 и O2, а также водяного пара.
  2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
  3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
  4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

  • мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений;
  • размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров;
  • электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом;
  • все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости;
  • блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.
Пример водородного котла отопления

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

  • необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм;
  • запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции;
  • при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений;
  • для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании;
  • важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

  • отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу;
  • тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется;
  • высокий КПД тепловой установки;
  • отсутствие шума в работе котла;
  • не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

  • небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода;
  • необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва;
  • высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам;
  • для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов;
  • сложности с поиском деталей;
  • большой расход воды.
При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать сложности с поиском деталей

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

  • стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм;
  • очистной водяной фильтр;
  • прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм;
  • герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л;
  • штуцер на шланг 8 мм;
  • два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них;
  • профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

  • болгарка с диском по металлу;
  • отвертка и рожковый ключ под болты;
  • инструменты для нарезания резьбы 6 мм;
  • строительный нож для резания шлангов;
  • дрель с набором свёрл;
  • сварочный аппарат.
Для изготовления водородного котла потребуется болгарка с диском по металлу

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

  1. Создание генератора водорода.
  2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

  1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 450, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
  2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
  3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
  4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
  5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
  6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
  7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
  8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
  9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

  1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
  2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
  3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
  4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
  5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
  6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
  7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
  8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
  9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
  10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
  11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
  12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
  13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
  14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
  15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
  16. Проверяем корпус на герметичность.
  17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

Водородный котел отопления и альтернативные системы отопления частного дома

Много людей думают о том, как переехать жить в свой дом, на это, конечно, нужно много денег, но те, кому удаётся поселиться в доме, а не в квартире, сталкиваются с множеством проблем, с которыми жители дома не имеют дело. Во-первых, к любому дому нужно подключать свет, также необходимо решать проблему со сливом, и, конечно же, отоплением. Сейчас, остановимся на том, какие есть альтернативные системы отопления частного дома, их цены, плюсы и минусы.

Существует множество вариантов отопления загородного дома, например, можно использовать биологическое топливо (дрова), насосы для воды, солнечные коллекторы и водородная система отопления. В старых домах используется углевой котёл.

Особенности водородного котла

Остановимся на том, в чем же особенность водородного котла? Водородный котел отопления, является экологически чистым способом для обогрева дома, а самое главное это почти бесконечная энергия, которую можно использовать очень долго.

Также в таком случае вам не нужно использовать природные ископаемые и другие элементы природы, поэтому окружающая среда, остается нетронутой.

Компании, которые изобрели, такой котел не делали в нем огонь, поэтому там нет продуктов горения. Чтобы от такого котла получить энергию, которая будет давать тепло, необходимо использовать каталитическую реакцию. Когда происходит реакция водорода и воды, образовывается вода, а потом выделяется тепло, а уже его можно использовать для обогрева. Например, таким образом можно обогревать пол, передавая тепло по специальным трубкам.

Производители, которые делают водородный котел отопления, создают их разной мощности, это сделано так потому что, помещение которое необходимо обогреть, может быть разным, у кого-то дом больше, а у кого-то меньше, поэтому и мощность должна быть разной. Водородный котел, отопление которого намного лучше других альтернативных вариантов, имеет еще несколько особенностей – количество каналов, по которым можно подключить водородное отопление.

Максимальное количество таких каналов шесть, это зависит от того сколько, энергии необходимо вырабатывать для обогрева.

Такие котлы в состоянии поддерживать оптимальную температуру для дома (приблизительно до 40 градусов).

 

 

Альтернативное отопление для загородных домов

Водородный котел очень выгодный, но это относительно новое изобретение, поэтому в цене оно достаточно высокое, и некоторые ищут другие альтернативные системы отопления частного дома. Например, можно использовать насосы или солнечный коллектор.

Солнечный коллектор – это один из самых дешёвых вариантов, такой коллектор можно сделать даже в домашних условиях. Он накапливает энергию, а потом ее передает, и соответственно ее можно использовать для обогрева дома. Такие устройства, обычно размещают на крышах домов.

Насосы используют в тех случаях, когда дом обогревают при помощи воды, ее прогоняют по всему дому, перед этим нагревают.

Это очень популярный вариант отопления, но имеет свои недостатки (например, вам по всему дому нужно размещать множество труб). Поэтому, в данном случае, водородный котел отопления, намного компактнее и удобнее в использовании, не считая того, что это очень экологический вариант.

Плюсы и минусы обогрева дома водородным котлом

Водородный котел отопления для домов имеет свои плюсы, но также и минусы:

Просмотрим для начала на лучшую сторону:

  • коэффициент полезного действия свыше 90 %. На данный момент никакой из традиционных видов отопления не может похвастаться даже приближенным показателем;
  • водородная горелка полностью экологически чистая, не засоряет окружающую среду, так как нет процесса горения, и выделяет она только безвредный пар, который в свою очередь также не влияет на здоровье людей, которые живут в доме;
  • тепло выделяется путем химических реакций водорода с кислородом, после их взаимодействия высвобожденная энергия попадает в теплообменник;
  • работа данной горелки совершенно бесшумная;
  • если вы решите установить генератор на водороде самостоятельно, то это не составит вам труда, так как не требуется сооружения и дымоходы.

А теперь перейдем к минусам:

  • водород выглядит газообразно при комнатной температуре, а также водород взрывоопасен и его транспортировка несет в себе опасность.
  • в западных странах такой вид отопления очень распространен, но не в нашей стране, покупка и монтаж котлов может быть сложным процессом;
  • для того чтобы подготовить специалистов для проверки и сертификации баллонов нужно немало времени.

 

Плюсы и минусы водородного отопления в частном доме

Водородный обогрев - это альтернативный тип обогрева, при котором водород используется в качестве источника энергии. Этот химический элемент очень широко распространен в атмосфере и по сравнению с другими видами топлива является наиболее экономичным с финансовой точки зрения.

Кроме своей дешевизны, такое отопление для частного дома или любого другого здания радует экологичностью - водород является частью окружающей среды, которая в процессе горения не выделяет никаких вредных компонентов.
Несколько слов о водороде…

Из всех химических элементов на нашей планете водород является наиболее распространенным - его везде и в избытке. Он имеет очень интересные свойства:

  • При -250 ° C, находясь в жидком состоянии, водород является самой легкой жидкостью;
  • При том же - 250 ° С, но в твердом состоянии это самый легкий кристаллический компонент;
  • При соединении воздуха с водородом, несмотря на то, что атомы последнего имеют меньшие размеры, получается весьма взрывоопасное вещество.

Получение водорода - очень простой процесс, для которого требуется только вода и электрический ток. Ток способствует расщеплению молекул воды на кислород, а также водород. Последние, произведенные этим методом, могут использоваться для различных целей, в том числе для отопления домов.

Плюсы и минусы

Использование водородного отопления в вашем доме даст вам следующие преимущества:

  • Генераторы, работающие на водородных элементах, могут похвастаться удивительно высоким КПД - на 90% больше, чем у других традиционных генераторов.Ни один из традиционных видов обогрева не может дать таких результатов.
  • Водородная горелка известна своей абсолютной экологической безопасностью. Аппарат излучает только пар, совершенно безвредный для окружающей среды и жителей дома. В эпоху глобального потепления это может быть единственной причиной перехода на водородное топливо.
  • Отопление дома водородным топливным элементом не означает наличия пламени. Производство тепла достигается за счет химических реакций с использованием катализаторов - водород соединяется с кислородом, в результате чего выделяется тепловая энергия, которая поступает в теплообменник.Такой способ работы лучше всего подходит для жилых домов.
  • В долгосрочной перспективе, если использование генераторов водорода будет развиваться, мировая экономика будет расти и восстанавливаться беспрецедентным образом. Причина этого в том, что стоимость получения водорода не так высока, как стоимость добычи угля, газа и нефти.
  • Горелки этого типа абсолютно бесшумны, что также следует рассматривать как очень важный фактор, поскольку большинство генераторов издают много шума и причиняют неудобства своим пользователям.
  • Самостоятельная установка водородных генераторов не требует наличия дымоходов, что очень удобно.
  • Водородная вода может быть легко получена в качестве побочного продукта с помощью генератора водородной воды. Это устройство очищает и обогащает питьевую воду водородом в терапевтической концентрации 1–1,3 промилле. Ученые обнаружили, что водород обладает уникальными свойствами, которые делают его наиболее эффективным антиоксидантом. Многие научные работы подтверждают преимущества его применения как наиболее эффективного и безопасного антиоксиданта.

Согласно статье о генераторах на сайте thehomedweller.com, водород - это очень маленькая и мобильная молекула, которая быстро ускользает из обычных контейнеров. Поэтому рекомендуется использовать водородную воду в течение первых 20 минут после получения или соблюдать определенные условия хранения.

Хотя мы подробно описываем преимущества водородного нагрева, было бы несправедливо скрывать недостатки, которые также существуют, когда речь идет о водородном нагреве:

  • При нормальной комнатной температуре водород имеет газообразную консистенцию.К тому же он считается довольно взрывоопасным, поэтому его транспортировка затруднена.
  • Несмотря на то, что использование генераторов водорода становится все более распространенным, могут возникнуть некоторые проблемы с покупкой и установкой котла.
  • Требуется время для подготовки специалистов, которые будут проверять и сертифицировать баллоны с водородом (этот элемент должен храниться в такой «таре» по всем правилам).

Водородные котлы и их работа

Современные модели водородных горелок могут существенно различаться по критериям мощности, что позволяет подобрать оптимальное оборудование для нужд каждого отдельного помещения.Пропускная способность определяется с помощью специальных каналов. Максимальная мощность - 6. Следует отметить, что эти каналы могут работать независимо, что добавляет определенное сходство котельной с водородным генератором.

В каждом канале есть катализатор, запускающий процесс выделения тепла. Затем тепловой поток (40 градусов) перемещается к теплообменнику, расположенному в камере сгорания. Этот вид системы отопления включает в себя два конструктивных элемента - котел и трубы.

Никаких дополнительных устройств для отвода продуктов сгорания при использовании горелок не требуется.Потому что их просто не существует. Единственное, что вырабатывается при работе устройства - это обычный водяной пар, совершенно безопасный и чистый, в отличие от многих обычных обогревателей.

Используемые трубы должны иметь диаметр 1–1,25 дюйма. В принципе возможны и другие размеры, но, как правило, используются именно эти размеры. При прокладке труб соблюдают важный момент: каждое Y-образное соединение должно иметь меньший диаметр, чем предыдущее.

Водородные установки могут использоваться не только как автономное и единственное отопительное оборудование в помещении, но и как дополнение к другим системам отопления.В этой ситуации основные отопительные агрегаты должны работать в низкотемпературном режиме.

Послесловие

В заключение, если влиятельные люди внесут свой вклад в развитие этой технологии, в будущем у нее есть хорошие шансы полностью заменить традиционные виды отопления, поскольку она превосходит их по всем компонентам.

Напомним 3 основных момента: во-первых, водород - абсолютно экологический элемент, во-вторых, он содержится в окружающей среде в неограниченных количествах, в-третьих, его добыча очень проста и требует минимальных финансовых затрат.

Кстати, еще один альтернативный тип нагрева - это использование газа Брауна, который представляет собой соединение 2 атомов водорода и 1 атома кислорода. Сожженный, этот газ дает в несколько раз больше тепла, чем водород!

Категория: Нагреватели

Водородный дом выдерживает шторм

Автор Джон Шимкус, бывший редактор Energy Digital

Не так давно водородная экономика была провозглашена ответом на мировые энергетические проблемы.Тем не менее, водород с тех пор уступил место литий-ионному и сжатому природному газу. В прошлом производство водородного газа было слишком дорогим, и в условиях слабой экономики даже администрация Обамы приостановила исследования и разработки в области водорода. Но когда солнечная энергия, наконец, достигла паритета цен с углем, солнечный водород (использующий солнечную энергию для производства и хранения водорода) теперь стал экономической реальностью. Кроме того, учитывая, что водород может легко интегрироваться с инфраструктурой электричества и природного газа, не говоря уже о помощи с надвигающейся нехваткой пресной воды в мире, скоро мы увидим, что водород снова станет в центре внимания.

В 2006 году Майк Стризки получил международное признание, разработав первый в мире нормативный документ, в котором дом работает на возобновляемых водородных источниках энергии. С тех пор он работает над распространением этой технологии в массы. Идея проста: используйте солнечную энергию для запуска механизма, называемого электролизером, который расщепляет молекулы воды на основные элементы - водород и кислород. Водород хранится в резервуарах, а затем может сжигаться, как природный газ, для приготовления пищи и обогрева, или может быть преобразован в топливный элемент для создания экологически чистой электроэнергии.Домашняя система Стризки даже поставляется в комплекте с водородной заправочной станцией, чтобы заправить бак его автомобиля на топливных элементах… бесплатно!

Hydrogen House на сайте ABC World News

Газообразный водород - это среда для хранения энергии, во многом похожая на батарею, но в отличие от батарей водород не теряет свой заряд и не требует вскрытия редкоземельных металлов, таких как литий. Что лучше, в отличие от ископаемого топлива, когда водород сжигается или преобразовывается в топливном элементе, единственным побочным продуктом является химически чистая вода!

21-киловаттная солнечная батарея Hydrogen House и 45-дневная емкость для хранения водорода позволили Майку Стризки продавать электроэнергию обратно в сеть с ошеломляющей прибылью в среднем 10 000 долларов в год.«Возможность производить собственное топливо бесценна, - говорит Майк Стризки, председатель проекта Hydrogen House и президент Renewable Energy Holdings.

Хотя технология Hydrogen House привлекла известных клиентов для установки систем на своих частных островах, высокая стоимость первоначальных инвестиций сделала эту технологию недоступной для большинства домашних хозяйств и предприятий. Таким образом, в последние годы фокус технологии сместился в другое место.

Водородный дом на канале Дискавери

В 2009 году Strizki и партнеры разработали дополнительный проект, объединяющий солнечно-водородную технологию с системой фильтрации воды, уменьшенной для установки на 16-футовый трейлер.Мобильный водоочиститель и генератор «Гидра» работает на возобновляемом солнечно-водородном топливе и обеспечивает электричество, медицинский кислород и до 75 000 литров очищенной питьевой воды в день из любого источника воды. Hydra идеально подходит для оказания помощи при бедствиях и для военных целей.

Одновременно Стризки разработал революционную стеллажную систему для солнечных панелей под названием Genmounts. В конструкции используется меньше алюминия и требуется меньше времени на установку, чем у большинства конкурентов. Компания быстро расширилась по всей территории США.S. менее чем за два года, а все комплектующие производятся в Америке.

Но летом 2011 года это наконец свершилось ... солнечная энергия достигла паритета цен с углем. Солнечная энергия, наконец, стала доступной, как и солнечная водородная система, которую Майк Стризки впервые применил пятью годами ранее. В свою очередь, Стризки активизировал усилия по коммерциализации солнечной водородной системы через свою компанию Renewable Energy Holdings. Он также перезапустил свою некоммерческую организацию, занимающуюся исследованиями и разработками в области образования.Эта организация, которая теперь называется Hydrogen House Project, знакомит будущие поколения с реалиями экологически чистой водородной экономики.

К сожалению, летом 2011 года ураган Ирен также обрушился на побережье Срединно-Атлантического океана. Сильный ветер обрушил на землю массивные деревья, в результате чего у флагманского прототипа Hydrogen House были повреждены солнечные инверторы и топливный элемент. Тем не менее, в то время как соседи оставались без электричества в течение нескольких дней, Майк Стризки просто подключил топливный элемент своего автомобиля, работающего на водороде, к своей домашней водородной системе, чтобы свет оставался включенным.

Проект Hydrogen House сейчас активно ищет партнеров для модернизации поврежденной водородной системы низкого давления Hydrogen House до системы хранения высокого давления, объединяющей более современные технологии топливных элементов и электролизеров.

Hydra Mobile Water Purifier на CNN

Компания Noveda Technologies, лидер в области программного обеспечения для мониторинга энергетических систем, стала партнером Hydrogen House Project и Renewable Energy Holdings для сбора данных о модернизированном Hydrogen House.Вскоре Hydrogen House сможет предоставить точные данные об эффективности своей новаторской системы. Затем эти числа можно масштабировать и моделировать для продвижения исследований в области водородных технологий и дальнейшего коммерциализации водородных систем.

В рамках проекта Hydrogen House разрабатываются и другие приложения для возобновляемой водородной энергии. Компания Duffy Electric Boat, например, пожертвовала концептуальный электрический скоростной катер стоимостью 1,6 миллиона долларов под названием «Вояджер» для преобразования в привод на возобновляемом водородном топливе.Лодка вместе с автомобилем на топливных элементах, мотоциклом и газонокосилкой (все они спроектированы и построены самим Стризки) будут представлены на выставке яхт в Атлантик-Сити с 1 по 5 февраля 2012 года.

СКАЧАТЬ ПРИЛОЖЕНИЕ ENERGY DIGITAL IPAD APP

Джон Шимкус

Исполнительный директор проекта «Водородный дом

»

www.HydrogenHouseProject.org

Отопление водородом - Ассоциация топливных элементов и водородной энергетики

Водород также можно смешивать с текущим источником тепловой энергии, природным газом, для уменьшения количества сжигаемого ископаемого топлива и сокращения выбросов.Несмотря на то, что в настоящее время проводятся испытания и демонстрация смешения водорода, ожидается, что концентрация водорода до 20% от количества топлива для отопления не потребует замены или изменения существующей инфраструктуры или оборудования. Это может стать отличной отправной точкой для конверсии, в то время как штат или страна увеличивает свои производственные мощности по производству водорода и обновляет свои трубопроводы и домашние системы

Хотя эти изменения могут показаться сложными, такие страны, как Великобритания, предпринимают активные шаги в направлении будущее водородного отопления.Премьер-министр Великобритании Борис Джонсон попытался стимулировать сектор отопления, построив к концу этого десятилетия один город, полностью отапливаемый водородом, в рамках своей «зеленой промышленной революции». Этот водородный город - пробный запуск для более широкого внедрения. Другой небольшой городок в Англии испытывает смесь водорода и природного газа для обогрева более 650 жилых и коммерческих объектов.

Важным ресурсом, которым Соединенные Штаты могут воспользоваться для капитального ремонта водородной экономики, является Дорожная карта к водородной экономике США , разработанная McKinsey and Company в сотрудничестве с Ассоциацией топливных элементов и водородной энергетики и многочисленными компаниями, инвестировавшими в будущее водорода.В отчете говорится, что США должны начать смешивать водород с природным газом для отопления уже в 2026 году, при этом практически не требуется модернизация оборудования или оборудования. Большинство домов в Соединенных Штатах, которые используют природный газ для отопления, расположены на северо-востоке, где есть значительные возможности для расширения трубопроводов и сетей. Также есть многообещающая возможность установки топливных элементов в жилых и коммерческих зданиях для обеспечения возобновляемой энергии. С этими шагами по направлению к низкоуглеродным отопительным ресурсам, подробно описанным в отчете, Соединенные Штаты могут выйти на путь водородного будущего к 2050 году.

В мире водородного отопления есть чего ожидать. Поскольку такие страны, как Великобритания, делают серьезные шаги в направлении универсального углеродно-нейтрального отопления, остальной мир, вероятно, последует их примеру. Его рентабельность, нулевые выбросы возобновляемых источников и потенциальное использование существующей инфраструктуры делают водород главным кандидатом на замену природного газа. Хотя еще предстоит решить логистические проблемы, можно ожидать значительного прогресса по мере приближения мира к своим климатическим целям на 2050 год.

Центр данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение водорода

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

Производство

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

Есть несколько способов производства водорода:

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

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

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

  • Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемое жидкое топливо, такое как этанол, реагирует с высокотемпературным паром с образованием водорода вблизи точки конечного использования.

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

Ряд методов производства водорода находится в стадии разработки:

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

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

Распределение

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

В настоящее время водород распределяется тремя способами:

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

  • Трубные прицепы высокого давления: Транспортировка сжатого водородного газа грузовиком, железнодорожным вагоном, кораблем или баржей в трубчатых прицепах высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль или меньше.

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

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

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

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

Является ли водород лучшим вариантом для замены природного газа в доме? Глядя на числа

Диаграмма любезно предоставлена ​​Lazard

Пол Мартин, эксперт по развитию химических процессов

В последнее время много говорят о водороде в качестве замены природного газа.Схема заключается в постепенном добавлении h3 в сеть природного газа, при этом h3 производится из воды с использованием «избыточной» возобновляемой электроэнергии, когда она доступна. Но, в конечном счете, есть люди, которые думают, что нам следует поставлять в дома чистый водород вместо природного газа, используя те же трубопроводы и распределительную сеть, которые есть у нас сейчас. По их мнению, все, что нам нужно сделать, - это повторно продуть все наши котлы, печи, варочные панели и духовки, и мы уедем на гонки. Не нужно отказываться от всего этого дорогостоящего капитала - мы просто поменяем топливо! Мы будем сжигать бесцветный водород без запаха, производя только водяной пар, и проблема глобального потепления будет на один шаг ближе к решению.

Отлично звучит! Где подписать?

Держись - не так быстро!

Замена газа водородом - неэффективное использование энергии

Первая и самая очевидная критика этой схемы - эффективность. Неважно, начинаете ли вы с природного газа или электричества, лучшее, что вы можете сделать, - это преобразовать около 70% энергии сырья - низкую теплотворную способность (НТС) метана или кВтч электроэнергии - в НТС получаемого водорода. Лучший случай. Если альтернативой является использование природного газа или электричества напрямую, водород не принесет ничего, кроме потерь для этого уравнения.

Очевидно, вся идея здесь состоит в том, чтобы исключить выбросы ископаемых парниковых газов (ПГ), связанные с горением, которое происходит на вашем конце трубы. Водород предлагает такую ​​возможность. Вы можете начать с биометана в результате анаэробного сбраживания, поэтому CO2, который вы выделяете при производстве водорода, является лишь частью естественного углеродного цикла. Или вы можете улавливать весь или часть CO2, образующегося при производстве водорода из ископаемого природного газа на водородной установке, или путем пиролиза метана и продажи углерода в качестве побочного продукта для других целей, кроме сжигания, или вы можете полностью избежать CO2, сделав электричество, которое вы питаете свой электролизер от ветра или солнца, атомной энергии, гидроэнергетики, геотермальной энергии и т. д.Это все способы, с помощью которых вы могли бы получить ископаемое топливо без выбросов парниковых газов для своей горелки - в идеале, если вы можете себе это позволить.

Вы, конечно, могли бы вместо этого подпитывать сеть метаном из биогаза - но хотя я убежден, что биогаз будет важным топливом для тех видов топлива, которые нам действительно нужны в будущем после ископаемого топлива, никто не должен пытаться убедить вас, что это произойдет. ВСЕГДА будет достаточно биогаза, чтобы просто заменить существующие запасы природного газа - или даже небольшую часть этих запасов.Поэтому, если вы хотите сохранить свои горелки и не выбрасывать ископаемые парниковые газы, водород кажется вам единственным вариантом. И это именно то, что газовая промышленность говорит правительствам всего мира.

Конечно, эти газовые компании и поставщики электролизеров не дают своих советов без всяких собственных интересов. Они исходят из того, что им нужно оставаться в бизнесе, а вам нужно сохранить свои горелки - достаточно справедливо! Очевидная альтернатива - заменить ваши горелки напрямую электричеством и исключить посредников по водороду с потерями, но это оставит их вне бизнеса.Для отопления дома и даже для горячего водоснабжения тепловой насос не только сэкономит 30% потерь при преобразовании в водород, но и даст вам около 3 кВт тепла на каждый кВт электроэнергии, которую вы потребляете. Гораздо эффективнее. Но это не дешево - тепловой насос обойдется вам в несколько долларов - и хотя возобновляемая электроэнергия становится дешевле с каждым днем, электроэнергия в сети по-прежнему продается по цене, во много раз превышающей стоимость природного газа за единицу энергии - потому что налоги на выбросы углерода недостаточны, и потому что в некоторых местах ископаемое топливо все еще питает сеть.

Для вашей варочной панели индукционный нагреватель даст вам даже лучшую производительность, чем пламя - вам, возможно, придется выбросить несколько ваших старых алюминиевых кастрюль и сковородок, но в противном случае вы, вероятно, будете очень довольны этим изменением. И ваша духовка прекрасно подойдет к обычному старому резистивному нагревателю - с гораздо лучшим контролем температуры.

Напомните, зачем нам опять нужен топливный газ? Я знаю только один ответ на этот вопрос - в настоящее время природный газ является очень и очень дешевым топливом, ЕСЛИ игнорировать выбросы ископаемых парниковых газов как при его производстве, так и при распределении и сжигании.Заменить использование природного газа домашним отоплением будет нелегко, независимо от того, как мы это сделаем, потому что альтернативы будут стоить дороже, по крайней мере, на начальном этапе.

С другой стороны, водород - недешевое топливо, и точка. И должно быть очевидно, что он НИКОГДА не может быть таким же дешевым, как природный газ или электричество, из которого он производится.

Распределение водорода с убытками и дорогое

Даже если предположить, что вы были настолько привязаны к своим газовым приборам, что не могли с ними расстаться, газовой промышленности все равно придется преодолеть некоторые серьезные проблемы, которые не обсуждаются, прежде чем водород начнет течь через сеть природного газа.

Если мы собираемся производить водород, будь то «синий» водород из природного газа с улавливанием и хранением углерода или «зеленый» водород, полученный из воды с использованием возобновляемой электроэнергии, его все равно нужно доставить в ваш дом оттуда, где он производится. . И это не так просто, как просто изменить то, что течет по трубам.

Сжатие - убийца сделок

Для экономичного перемещения любого газа его необходимо сжимать. Оказывается, это большая проблема с распределением водорода - это причина того, что 85% водорода, производимого, например, в Европе, практически не уносится туда, где он потребляется, потому что он производится прямо на том же месте или по соседству.

Природный газ примерно в 8,5 раз плотнее водорода, а плотные газы легче перемещать (более энергоэффективно), чем менее плотные. Водород частично компенсирует этот факт, будучи более плотным по энергии на единицу массы - примерно в 3 раза больше, чем природный газ. Но, к сожалению, работа (механическая энергия), необходимая для приведения в действие компрессора, линейно связана с количеством молей газа, которые мы сжимаем, а не с их массой или объемом как таковыми. Это также зависит, более слабо и более сложным образом, от соотношения удельных теплоемкостей газа, которое, как оказалось, имеет незначительное значение (в пользу природного газа), которое увеличивается с увеличением степени сжатия.Но когда мы сравниваем НТС водорода на моль с НТС природного газа на моль, мы обнаруживаем, что природный газ примерно в 2,9 раза плотнее по энергии в молярных единицах. Другими словами, требуется примерно , в три раза больше энергии , чтобы сжать тепловую энергию в МДж, если вы подаете ее в виде водорода, чем если бы вы поставляли ее в виде природного газа. И это, ребята, по крайней мере частично, объясняет, почему мы не перемещаем водород по трубопроводам. Вместо этого мы перемещаем природный газ туда, где нужен водород, и строим там водородный завод.(См. Доказательство в конце статьи.)

Это 3-кратное увеличение работы по сжатию не только требует затрат энергии, но и обойдется газовой компании в большие деньги, поскольку это будет означать, что каждый компрессор в их сети необходимо будет заменить новым агрегатом с мощностью в 3 раза большей. , а также физически большего размера - с 3-кратным объемом всасывания. А поскольку водород настолько известен своей негерметичностью, объемный расход водорода выше для данного теплового потока в трубопроводе и т. Д., Компрессоры должны быть совершенно другими машинами - значительно более дорогими.

Водород - это уже круглые числа, примерно на 37% лучший вариант эффективности цикла при запуске и завершении работы с электричеством. В то время как природный газ и электричество примерно одинаковы по стоимости и эффективности для распределения на единицу энергии, водород будет стоить примерно в 3 раза больше, чем природный газ в потерях энергии, просто для того, чтобы переместить газ. А поскольку оборудование, расположенное ниже по потоку, снова производит электричество с эффективностью только на 50–60%, вам придется переместить примерно 90–150, вдвое больше водородной энергии , к месту назначения, чтобы выполнить ту же работу, как если бы вместо этого вы перемещали электричество.При этом забываем о дополнительных капитальных затратах, которые также придется потратить.

Падение давления в трубопроводе - промывка

Вы могли подумать, что переносите водород по трубопроводу с дополнительным штрафом, как только вы доведете его до желаемого давления - это, безусловно, было моим первым впечатлением. Но, как выясняется, ответ на этот вопрос довольно сложен и зависит от того, в каких условиях вы проводите вычисления. Водород менее плотный, менее вязкий и более плотный по энергии на единицу массы, чем природный газ.Но когда вы выполняете расчеты перепада давления при таких скоростях и перепадах давления, которые используются в трубопроводах, несущих газы на большие расстояния (где перепады давления составляют порядка 5 фунтов на квадратный дюйм на милю трубы, а не 5 фунтов на квадратный дюйм на 100 футов трубы) что может быть типичным для трубопроводов химического завода), водород и природный газ выходят почти даже при заданной скорости LHV тепла, доставляемой в час по трубе заданного размера.

Это действительно меняется в разных точках системы распределения, и в первом приближении среднее значение соответствует существующей газовой трубе, способной передавать около 90% энергии в виде водорода, которую она могла бы переносить, если бы была подавали в среднем природного газа, на которое он был рассчитан.Скорость будет примерно в три раза выше, но плотность будет в 1 / 8,5 раза больше, и вместе с умеренно более низкой вязкостью эти факторы почти компенсируют друг друга. Однако, поскольку каждый киловатт-час энергии, потерянной из-за трения в трубопроводе, должен поступать от компрессора, это по-прежнему означает, что водород стоит примерно в 3 раза больше на единицу энергии для перемещения от источника к месту назначения в трубопроводе.

«Линейный пакет» - что это? Другая проблема…

Как я и обещаю своим читателям, я редактирую свои статьи, когда они учат меня новому или указывают на мои ошибки.Хорошо осведомленный специалист обратил мое внимание на эту довольно серьезную проблему, которая является результатом более низкой плотности энергии водорода на единицу объема. «Линейный пакет» - это название, данное количеству природного газа, хранящегося в самой системе распределения трубопроводов. И если мы не увеличим давление в распределительной системе - чего мы не сможем сделать без новой трубы - мы потеряем это хранилище. Типичная газовая система, по-видимому, может справиться со средней потребностью в 3-4 часа, просто используя запасенный газ в линиях.Чистый водород, имеющий 1/3 плотности энергии на единицу объема, сократит это время до ~ 1 часа. Это может означать огромную разницу в надежности распределительной системы, частоте и продолжительности отключений, а также способности существующей сети справляться с колебаниями спроса - большим всплеском, когда все приходят домой, запускают свои печи или котлы и выключаются. на их варочных панелях, например.

Я уже знаю, что иногда подразделения перерастают скорость, с которой газовые компании могут прокладывать к ним новые линии.Соответственно, некоторые коммунальные предприятия испаряют сжиженный природный газ из резервуаров в точки ниже по потоку от «узкого места», чтобы печи и варочные панели продолжали гудеть в часы пик. Делать это с водородом было бы очень дорого и очень опасно, учитывая, что жидкий водород потребляет около 40% энергии водорода только для его сжижения, кипит при 24 Кельвина (24 градуса выше абсолютного нуля - жидкий метан кипит при приятной температуре 112 Кельвинов). или -161 ° C) - а в жидком виде он все еще составляет всего 71 кг / м3 - метан составляет около 600 кг / м3 по сравнению с жидкостью.

Трубопроводы и оборудование

Если не нагревать его слишком сильно, водород вполне безопасно переносить в трубопроводах из низкоуглеродистой стали - даже до довольно значительных давлений. Часто обсуждаемая «водородная хрупкость» не является фактором для труб из мягкой мягкой стали или низколегированной стали, которые используются в большинстве трубопроводов химических заводов.

Однако трубопроводы природного газа, особенно трубопроводы, по которым природный газ транспортируется на большие расстояния или под водой, не изготавливаются из мягких сталей.Они сделаны из более твердых и прочных сталей, а эти стали, согласно многим отчетам, подвержены водородному охрупчиванию или другим механизмам повреждения, связанным с водородом, особенно в их сварных швах и зонах термического влияния - даже при довольно умеренных давлениях и температурах.

Согласно достоверным отчетам, написанным самими газораспределительными компаниями, таким как этот превосходный, большая часть системы распределения природного газа высокого и среднего давления должна быть полностью заменена для работы с чистым водородом.(См. Стр. 12 этого справочника, где это сказано таким же количеством слов - и эти ребята, владеющие трубами, должны знать лучше!) все равно заменили на электричество.

Обратите внимание, что водородное повреждение и водородное охрупчивание - сложные металлургические темы, и что возникающий водород (атомы водорода, генерируемые электрохимическим действием, например, во время коррозии) вызывает повреждения, которые молекулярный водород не может, пока это не станет возможным благодаря сочетанию высокого давления и высокой температуры.Но сообщения о проблемах совместимости h3 с трубопроводами, используемыми для природного газа, довольно хорошо продемонстрированы людьми, которые знают этот вопрос намного лучше меня.

Распределительная система низкого давления в основном состоит из низкоуглеродистой стали и трубы из полиэтилена высокой плотности, и через нее достаточно легко пропускать водород. Однако трубопровод, не допускающий утечки природного газа, может пропускать много водорода из-за низкой плотности и высокого коэффициента диффузии водорода. И, к сожалению, ароматизирующие вещества, такие как тиолы (меркаптаны), используемые в природном газе для обнаружения утечек, несовместимы с водородом, и особенно с водородом, который используется для питания топливных элементов PEM, таких как те, которые используются в транспортных средствах.Катализаторы в этих топливных элементах чрезвычайно чувствительны к таким соединениям серы. Учитывая чрезвычайно широкий диапазон взрывоопасности водорода - любая смесь между 4% и 75% водорода в воздухе является взрывоопасной - отсутствие запаха, помогающего обнаруживать утечки, кажется очень сложной проблемой для распределения этого топлива по домам и предприятиям.

Смеси водорода и природного газа

Все первоначальные проекты пытаются сгладить эти проблемы путем добавления небольшого количества h3 в природный газ вместо того, чтобы делать большой скачок к чистому водороду.И когда вы слышите о «замене 20% природного газа водородом», вы подумаете, что это будет иметь большое значение!

Подумай еще раз.

20% -ная смесь h3 в природном газе составляет 20% -ную смесь по объему. Эта смесь имеет только 86% энергии среднего природного газа, а это означает, что вам придется сжечь на 14% больше объема газа , чтобы получить такое же количество джоулей или БТЕ тепла. Экономия выбросов парниковых газов нигде не составляет почти 20% - они ближе к 6%, просто глядя на горение, и меньше, если учесть сжатие и потерю давления, указанные выше.Такое снижение уже привело бы к крику пользователей, чувствительных к теплоносителю, так что забудьте о переходе на 30% h3! При заданном количестве поставленной энергии 20% -ная смесь водорода в природном газе потребует на сжатие на 13% больше энергии и потеряет примерно на 10% больше давления на единицу длины трубы, чем если бы вы использовали природный газ - потому что газ должен течь быстрее, но его плотность недостаточно, чтобы это компенсировать. Эти факторы съедят часть вашей экономии на выбросах парниковых газов. И хотя промышленные пользователи будут защищены - они платят за BTU или джоуль LHV или HHV, которые поставляет газовая компания, - некоторые пользователи могут оказаться в дефиците, поскольку вместо этого они платят за единицу объема.

Но как насчет «отраслей, где трудно декарбонизировать»?

Еще одно оправдание, которое мы слышим в пользу необходимости замены природного газа водородом, - это «высокотемпературное промышленное отопление». По какой-то причине кажется, что люди просто предполагают, что, поскольку мы запускаем какое-то оборудование прямо сейчас, сжигая топливо, мы не можем вместо этого использовать электричество. Часто упоминаются примеры производства стали и цемента, но есть и другие.

Здесь я должен принести то, чем я зарабатываю на жизнь.Я проектирую и строю пилотные установки, которые являются прототипами для тестирования новых химических процессов. Эти заводы могут варьироваться от крошечных лабораторных единиц до довольно больших предприятий, которые для обычного человека выглядят как любое другое реальное химическое предприятие. Но единственное, чего почти полностью без исключения будет не хватать на опытной установке, - это любого огневого оборудования . Существуют исключения, но помимо функции удаления потоков отходов горючих материалов, каждая функция, которая выполняется на коммерческом химическом заводе с использованием огневого оборудования, выполняется с использованием электроэнергии, а не на пилотной установке.Это почему? Причин много:

1) Электричество намного безопаснее и легче контролировать, чем огонь, особенно в небольших масштабах. Электрический обогрев обеспечивает быстрое и точное управление и снижает вероятность возникновения горячих точек, снижает риски для строительных материалов и т. Д.

2) Электроэнергия стоит больше, чем топливо в качестве источника тепла, но стоимость энергии пилотной установки редко является самым важным фактором для ее операторов.

3) Для топочных обогревателей обычно требуются разрешения на выбросы в атмосферу и могут потребоваться испытания дымовых газов - затраты, которых пилотная установка позволяет избежать за счет использования электрического обогрева.

4) Чтобы нагреть поток до высоких температур с помощью горелки, у вас остается высокотемпературный дымовой газ, выходящий из агрегата. Химические заводы используют этот горячий дымовой газ для нагрева множества других потоков, чтобы не допустить его утилизации, или используют его для производства пара для привода оборудования или поддержания тепла. На экспериментальной установке просто не стоит заниматься такой интеграцией тепла

5) Топочное оборудование дороже, чем оборудование с электрическим обогревом

6) Когда вам нужны самые высокие температуры, иногда электрический обогрев является единственным возможным вариантом.

В сталелитейном производстве реальная потребность в водороде вовсе не в нагреве - электродуговые печи для выплавки стали уже довольно популярны. Водород необходим для замены химического восстановителя оксида углерода, получаемого из угольного кокса, который используется для восстановления оксида железа до металлического железа. Также в стадии разработки находятся методы прямого электрохимического восстановления, поэтому возможно, что мы сможем производить сталь вообще без использования водорода.

Во многих других приложениях можно легко использовать электрическое отопление, чтобы избавиться от необходимости сжигать топливо.Однако это потребует модификации основных единиц оборудования, что может повлечь за собой значительную стоимость. Но если альтернативой является потратить несколько раз этой стоимости на водород, полученный из электричества, эта экономия может окупить довольно небольшой капитал.

Фактически, если подходить к делу со свежим листом бумаги и без топки на голове, большинство применений в промышленном отоплении в настоящее время обслуживаются с помощью огня из соображений стоимости (поскольку топливо дешевле, если вы можете сбрасывать ископаемый CO2 в атмосферу) можно было бы легко преобразовать вместо этого на электрическое отопление.

Все, что нам действительно нужно, - это установить цену на выбросы ископаемого углерода по ставке, достаточно высокой - и достаточно длительной - для того, чтобы соответствующие капитальные вложения окупились с экономической точки зрения для затронутых отраслей.

Водород для сезонного накопления энергии

Еще один аргумент, который я часто слышу, заключается в том, что из-за двойного удара, заключающегося в увеличении потребности в энергии для отопления и снижении выработки солнечной энергии зимой, нам понадобится водород, чтобы восполнить дефицит. Летом нам нужно будет производить огромное количество водорода и хранить его в соляных пещерах до зимы.Хотя какое-либо хранимое топливо, вероятно, является полезной частью плана реагирования на чрезвычайные ситуации в будущем после ископаемого топлива, для меня это не следствие того, что только потому, что можно использовать водород для этой цели, это действительно сделало бы энергичным или энергичным. экономический смысл. Метан, будь то из биогаза или даже из ископаемого природного газа, кажется более логичным выбором в качестве газа для хранения, учитывая, что у нас уже есть стратегические и аварийные запасы природного газа. И мы могли бы так же легко накапливать годовой биогазовый метан, как могли бы найти способ производить избыток водорода летом.

Основной экономической проблемой зеленого водорода как носителя энергии является стоимость электролизеров и оборудования для хранения - и, как мы видели в этой статье, стоимость распределения также не будет такой низкой, как некоторые ожидают. Умножение коэффициента низкой мощности ветряной или солнечной установки на другой сезонный коэффициент мощности, скажем, 0,5 или меньше, не приводит к низким капитальным затратам на килограмм хранимого водорода. Это хранимое топливо было бы действительно очень дорого, даже если бы сама энергия была довольно дешевой.

Почему мы делаем это снова?

В целом, мне кажется совершенно очевидным, что роль водорода в качестве замены природного газа больше связана с необходимостью для компаний по добыче и распределению газа оставаться в бизнесе, имея что-то для продажи, чем с реальной выгодой от выбросов парниковых газов или значительными техническими преимуществами. необходимость. И если они хотят сделать необходимые инвестиции полностью за счет собственного никеля, чтобы обеспечить по-настоящему экологичный или даже «голубой» водород через модернизированную сеть, чтобы заменить природный газ, возможно, меня это устраивает.К сожалению, кажется совершенно очевидным, что их лимиты уже достигнуты, они обращаются к государственному сектору для финансирования необходимых инвестиций в инфраструктуру. Лично я считаю, что это будет разбрасывать хорошие деньги за плохими.


ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Это мое личное мнение, основанное на моих знаниях и практике в области химического машиностроения за последние 30 лет. Мое мнение является моим собственным, и его не следует путать с мнением моего работодателя Zeton Inc. или его клиентов. Они мотивированы только искренним желанием избавить нас от ископаемого топлива и тем самым устранить ископаемые парниковые газы и токсичные выбросы, связанные с их сжиганием, с минимальными затратами и воздействием на общество, с которыми мы можем справиться.Мои комментарии никоим образом не мотивированы личными финансовыми интересами с моей стороны или со стороны моего работодателя или его клиентов. Каждая статья, которую я пишу, может разозлить того или иного из моих клиентов - можете не сомневаться!

Я приложил все усилия, чтобы быть точным в том, что я сказал, выполняя свои собственные подтверждающие вычисления. Я могу предоставить информацию о них любому, кто спросит. Но я человек и, следовательно, склонен к ошибкам. Я также ни на минуту не утверждаю, что знаю все, что нужно знать об этой теме, в которой некоторые люди провели всю свою карьеру.Если вы можете показать мне, где я ошибся в своем анализе или расчетах, ссылками или надежными примерами, я с благодарностью отредактирую свою статью, чтобы отразить эти новые знания с моей стороны.

Вот еще несколько моих статей, которые могут быть для вас актуальными и интересными:

Водород из возобновляемых источников энергии - наше будущее?

Mirai FCEV против модели 3 BEV


ПРИЛОЖЕНИЕ:

Вот сокращенная логика, объясняющая, почему для перемещения заданного количества h3 LHV требуется в 3 раза больше энергии компрессора, чем для перемещения того же количества Дж или БТЕ природного газа LHV.б)

Согласно закону идеального газа, P1V1 = nRT1, где n - количество молей газа, R - постоянная идеального газа, а T1 - начальная температура.

Взяв газы 1 и 2 с почти равными значениями a и b (чтобы избежать получения результатов, которые зависят от r), и взяв их при одинаковом начальном давлении, объеме и температуре, можно показать, что:

W1 / W2 = ~ n1 / n2

Водород имеет молярную низкую вязкость 240 кДж / моль, а у среднего автомобильного природного газа LHV может составлять 695 кДж / моль.Соотношение работы, таким образом, составляет ~ 2,9: 1 для водорода по сравнению с природным газом, если бы мы перемещали постоянное количество кДж НТС за такт сжатия или за единицу времени.

Фактические значения a и b (относящиеся к соотношению Cp / Cv) для h3 и природного газа при коммерчески значимых степенях сжатия регулируют это соотношение 2,9: 1 примерно до 3: 1.

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica - или покровителем Patreon.


Реклама
У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

Что такое водород? | National Grid Group

Здесь, на Земле, огромное количество атомов водорода содержится в воде, растениях, животных и, конечно же, в людях. Но хотя он присутствует почти во всех молекулах живых существ, в виде газа его очень мало - менее одной части на миллион по объему.

Водород можно производить из различных ресурсов, таких как природный газ, ядерная энергия, биогаз и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая. Задача состоит в том, чтобы в больших масштабах использовать водород в качестве газа для питания наших домов и предприятий.

Почему водород важен как источник чистой энергии будущего?

Топливо - это химическое вещество, которое можно «сжигать» для получения полезной энергии. Горение обычно означает, что химические связи между элементами в топливе разрушаются, и элементы химически соединяются с кислородом (часто из воздуха).

На протяжении многих лет мы использовали природный газ для обогрева наших домов и предприятий, а также на электростанциях для выработки электроэнергии; в настоящее время 85% домов и 40% электроэнергии в Великобритании работают на газе. Метан - основная составляющая «природного газа» нефтяных и газовых месторождений.

Мы продолжаем использовать природный газ, потому что это легкодоступный ресурс, он рентабелен и является более чистой альтернативой углю - самому грязному ископаемому топливу, которое мы исторически использовали для отопления и выработки электроэнергии.

При сжигании природного газа выделяется тепловая энергия. Но отходами наряду с водой является углекислый газ, который при выбросе в атмосферу способствует изменению климата . Когда мы сжигаем водород, единственным отходом является водяной пар.

В чем разница между синим водородом и зеленым водородом?

Голубой водород производится из невозобновляемых источников энергии с использованием одного из двух основных методов. Реформирование метана с водяным паром - наиболее распространенный метод производства водорода в больших объемах, на который приходится большая часть мирового производства.В этом методе используется установка риформинга, которая реагирует паром при высокой температуре и давлении с метаном и никелевым катализатором с образованием водорода и окиси углерода.

В качестве альтернативы автотермический риформинг использует кислород и диоксид углерода или водяной пар для реакции с метаном с образованием водорода. Обратной стороной этих двух методов является то, что они производят углерод в качестве побочного продукта, поэтому улавливание и хранение углерода (CCS) имеет важное значение для улавливания и хранения этого углерода.

Зеленый водород получают путем использования электричества для питания электролизера, который отделяет водород от молекул воды.Этот процесс производит чистый водород без вредных побочных продуктов. Дополнительным преимуществом является то, что, поскольку в этом методе используется электричество, он также дает возможность направить любое избыточное электричество, которое трудно хранить (например, излишки энергии ветра), на электролиз, используя его для создания газообразного водорода, который можно хранить в будущем. энергетические потребности.

Водород уже используется в качестве топлива?

Да. Уже существует автомобилей , которые работают на водородных топливных элементах. В Японии есть 96 общественных заправочных станций водородом, что позволяет заправляться так же, как бензином или дизельным топливом, и в те же сроки, что и традиционный автомобиль на топливе.В Германии 80 таких водородных станций, а Соединенные Штаты занимают третье место с 42 станциями.

Водород также является прекрасным легким топливом для автомобильных, воздушных и морских перевозок. У международной транспортной компании DHL уже есть парк из 100 панельных фургонов h3, способных проехать 500 км без дозаправки.

Каковы потенциальные препятствия для ускорения использования водорода в качестве чистой энергии?

Чтобы водород стал жизнеспособной альтернативой метану, его необходимо производить в больших масштабах, экономично, а существующую инфраструктуру необходимо адаптировать.

Хорошая новость заключается в том, что водород можно транспортировать по газопроводам, сводя к минимуму сбои и уменьшая количество дорогостоящей инфраструктуры, необходимой для строительства новой сети передачи водорода. Также не было бы необходимости в изменении культуры в нашей домашней жизни, поскольку люди привыкли использовать природный газ для приготовления пищи и обогрева, и появляются его эквиваленты в водороде.

Что делает National Grid для продвижения водорода в качестве альтернативного зеленого топлива?

Мы взяли на себя обязательство достичь к 2050 году чистых нулевых значений , что означает, что нам нужно начать подготовку к изменению нашего использования газа в ближайшие годы.Один из предлагаемых нами способов сделать это - использовать водород.

Текущая Национальная система передачи (NTS) транспортирует природный газ по всей Великобритании, и люди, предприятия и промышленность полагаются на нашу сеть.

NTS - это уникальная и сложная сеть, в которой используются стальные трубы для транспортировки природного газа под высоким давлением. Нам необходимо полностью понять влияние, которое воздействие водорода под высоким давлением может оказать на трубы, прежде чем сеть сможет быть преобразована. Необходимы обширные испытания и подробные испытания, чтобы установить, какие модификации могут потребоваться для безопасной транспортировки водорода.

Под лозунгом HyNTS - Hydrogen in the NTS - мы уже реализовали несколько проектов, изучающих физические возможности NTS по транспортировке водорода. В этих проектах изучается не только влияние водорода на наши трубопроводы, но и все сопутствующее оборудование, такое как компрессоры и клапаны, а также то, каким образом водородная сеть может работать по-другому в будущем.

Голубой водород - что это такое и должен ли он заменить природный газ?

Синий водород часто рекламируется как низкоуглеродное топливо для выработки электроэнергии и хранения энергии, питания автомобилей, грузовиков и поездов, а также отопления зданий.Но согласно новому отчету исследователей Корнельского и Стэнфордского университетов в США, для климата это может быть не лучше - и, возможно, немного хуже - чем продолжать использовать ископаемый природный газ, который в настоящее время поддерживает тепло в 85% британских домов. В США около половины всех домов используют природный газ для отопления помещений и нагрева воды.

Итак, что такое водородное топливо и что делает его синим?

По данным Международного энергетического агентства, 96% водорода, производимого во всем мире, производится с использованием ископаемого топлива - угля, нефти и природного газа - в процессе, известном как риформинг.Это включает в себя объединение ископаемого топлива с паром и их нагрев примерно до 800 ° C. В конце концов, вы получаете диоксид углерода (CO₂) и водород.

Затем эти два газа разделяются. CO₂ часто выбрасывается в атмосферу, где он способствует глобальному нагреву, а водород извлекается и используется во всем, от автомобильных двигателей до котлов, выделяя водяной пар.

Водородная радуга

Серый водород - наиболее распространенная форма. Цвет просто обозначает, как он сделан, и этот вид генерируется из природного газа (который в основном состоит из метана и этана), ископаемого топлива, которое используется в большинстве газовых котлов и печей и которое ученые определили как важный источник выбросов углерода, который правительства нужно устранить.

Природный газ (метан) является предпочтительным топливом для котлов и газовых плит в большинстве мест. Вова Шевчук / Shutterstock

Коричневый водород использует бурый уголь (также известный как бурый уголь, образовавшийся в течение миллионов лет из спрессованных торфяных отложений) или нефть. Черный водород производится из битуминозного угля - смолистого вещества.

В процессе извлечения водорода из всех этих вариантов выделяется CO₂ в разной степени, поэтому они не являются подходящим путем для достижения нулевых чистых выбросов водорода.

Зеленый водород, тем временем, производится с использованием безуглеродного электричества, например, вырабатываемого ветряными турбинами или солнечными батареями, для разделения воды на водород и кислород. Этот процесс является углеродно-нейтральным, но зеленый водород очень дорог, и ожидается, что он останется таковым как минимум до 2030 года.

Но синий водород, как надеются, особенно правительства США и Великобритании, отличается. Синий водород производится с использованием того же процесса риформинга, который используется для создания серого, коричневого и черного водорода, но обычно выделяющийся CO₂ улавливается и хранится под землей.Оборудование для улавливания и хранения углерода является дорогостоящим, что увеличивает стоимость топлива, но оно, по крайней мере, обеспечивает производство низкоуглеродного топлива по более низкой цене, чем зеленый водород.

Или нет?

Совершенно неожиданно

Процесс производства голубого водорода также требует много энергии. На каждую единицу тепла в природном газе в начале процесса только 70-75% этого потенциального тепла остается в водородном продукте. Другими словами, если водород используется для обогрева здания, вам потребуется на 25% больше природного газа для производства голубого водорода, чем если бы он использовался непосредственно для обогрева.

И, как сообщает Агентство по охране окружающей среды США, метан - основной компонент природного газа и побочный продукт его использования для производства голубого водорода - является гораздо более мощным газом для глобального потепления, чем CO₂, в более короткие сроки. На 100-летней основе потенциал глобального потепления у метана в 28-36 раз выше, чем у CO₂, поэтому одна молекула метана в атмосфере имеет тот же эффект, что и около 30 молекул CO₂.

В первом исследовании такого рода, в котором рассматривается влияние голубого водорода на окружающую среду на протяжении всего его жизненного цикла, американские исследователи обнаружили, что выбросы метана, выделяемые при добыче и сжигании ископаемого природного газа, намного меньше, чем выбросы голубого водорода.Для производства голубого водорода необходимо извлекать больше метана, и он должен проходить через риформеры, трубопроводы и корабли, обеспечивая больше возможностей для утечек: исследования показывают, что этого достаточно, чтобы сделать синий водород на 20% хуже для климата, чем просто использование ископаемого газа.

Новое исследование ставит под сомнение роль голубого водорода в сокращении выбросов парниковых газов в таких секторах, как отопление и тяжелая промышленность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *