Гидролизер своими руками: Электролизер своими руками: принцип работы, порядок создания

Содержание

принцип действия, описание материалов, схема

Уменьшение мировых ресурсов природного газа заставило человечество искать другие варианты энергоносителей — недорогих, доступных и эффективных. В числе наиболее перспективных вариантов – водород. Один из главных химических элементов в составе простой воды сгорает, выделяя в три раза больше тепла, чем дает природный газ. Его природные запасы неисчерпаемы, а вред для окружающей среды при сгорании — нулевой. Те, кто хочет на личном опыте убедиться в преимуществе альтернативного тепла, могут самостоятельно сделать водородный генератор и использовать его для отопления дома в зимнее время.

Особенности получения водорода, на котором работает генератор

При всех своих многочисленных достоинствах, водород имеет существенный недостаток – он встречается в природе только в виде химических соединений. Для получения чистого вещества нужно найти дешевый и эффективный способ его извлечения. Наиболее доступный источник водорода – обычная вода, где вещество находится в окисленном виде.

После многолетних поисков и опытов удалось найти техническое решение для расщепления воды методом электролиза. Специальные устройства – электролизеры – сегодня применяются в ходе газосварочных работ, где воздействие на металл осуществляется с помощью горячей газовой смеси.

Принцип действия сварочного аппарата наглядно иллюстрирует эффективность и высокую теплоотдачу водорода. На металлические пластины устройства, погруженные в воду, подается электрический ток. Реакция электролиза расщепляет воду на кислород и чистый водород с паром. Последний отделяют от чистого вещества в сепараторе, после чего газ поступает на сжигание. Выделяемая тепловая энергия с легкостью разрезает даже твердый металлический сплав.

Главное условие бесперебойной работы электролизера – постоянное пополнение запасов воды для последующего хода процесса электролиза. Специальный датчик замеряет ее уровень, давая сигнал на впрыск дополнительного объема по мере уменьшения рабочего запаса жидкости. Чтобы избежать резкого возрастания давления и возгорания устройства, в конструкции предусмотрены аварийный выключатель и дополнительный клапан для избыточного давления. Исключить случайное воспламенение водорода в случае его обратного хода позволяет наличие специального клапана, направляющего газ только в одну сторону.

Как собрать водородный генератор своими руками? Схема устройства и рекомендации по сборке

Многочисленные варианты водородных генераторов для отопления частного дома, созданных домашними умельцами, часто оказываются неэффективны и не всегда выдерживают критику в плане соотношения затрат и фактической экономии на отоплении. Но есть и исключения. Ниже представлена схема устройства, которое можно изготовить в домашних условиях. Оно успешно проверено на практике и готово стать новым источником тепла в доме.

Согласно представленному чертежу, электролизер водородного генератора своими руками собран из нескольких металлических пластин, стянутых болтами в единую конструкцию. Изоляционные прокладки и наружные детали изготовлены из диэлектрика. В обкладку вмонтирован штуцер, от которого идет труба для подачи газовой смеси последовательно в каждый из двух сосудов с водой. В них происходит накопление и очистка водорода для его последующей подачи на сгорание под давлением. Повысить эффективность реакции электролиза удается за счет пластин из нержавеющей стали с титановым покрытием. Такой металлический сплав выступает катализатором химической реакции расщепления воды на составляющие элементы.

Размеры металлических электродов могут выбираться произвольно. Но стоит помнить: чем больше их площадь, тем выше будет производительность устройства. С другой стороны, обслуживание слишком крупного генератора в домашних условиях крайне затруднено. Большое количество электродов дает быстрое и эффективное расщепление воды, но при этом – потребляет больше электроэнергии. Ток подается через провода, подключенные к источнику питания. Можно поработать с напряжением, подавая его разные объемы через регулируемый блок питания и отмечая результат каждого изменения.

В качестве емкости для электролизера можно использовать пластиковый бак водяного фильтра или любое другое аналогичное приспособление достаточного объема, чтобы в нем можно было разместить систему электродов. Важно, чтобы конструкция закрывалась плотной крышкой – для удачного протекания реакции электролиза герметизация системы обязательна. Все провода и трубки подводятся и выводятся из устройства через небольшие отверстия в крышке.

После сборки конструкции согласно предлагаемой схеме следует протестировать ее с соблюдением требований личной и противопожарной безопасности. Обязательно стоит предусмотреть контроль необходимого уровня воды, чтобы своевременно пополнять ее запасы.

Электролизер. Виды и типы. Устройство и работа. Применение

Электролизер – это специальное устройство, которое предназначено для разделения компонентов соединения или раствора с помощью электрического тока. Данные приборы широко используются в промышленности, к примеру, для получения активных металлических компонентов из руды, очищения металлов, нанесения на изделия металлических покрытий. Для быта они используются редко, но также встречаются. В частности для домашнего использования предлагаются устройства, которые позволяют определить загрязненность воды или получить так называемую «живую» воду.

Основа работы устройства принцип электролиза, первооткрывателем которого считается известный зарубежный ученый Фарадей. Однако первый электролизер воды за 30 лет до Фарадея создал русский ученый по фамилии Петров. Он на практике доказал, что вода может обогащаться в катодном или анодном состоянии. Несмотря на эту несправедливость, его труды не пропали даром и послужили развитию технологий. На данный момент изобретены и с успехом используются многочисленные виды устройств, которые работают по принципу электролиза.

Электролизер

Электролизер работает благодаря внешнему источнику питания, который подает электрический ток. Упрощенно агрегат выполнен в виде корпуса, в который вмонтировано два или несколько электродов. Внутри корпуса находится электролит. При подаче электрического тока происходит разложение раствора на требуемые составляющие. Положительно заряженные ионы одного вещества направляются к отрицательно заряженному электроду и наоборот.

Основной характеристикой подобных агрегатов является производительность. То есть это количество раствора или вещества, которое установка может перерабатывать за определенный период времени. Данный параметр указывается в наименовании модели. Однако на него также могут влиять и иные показатели: сила тока, напряжение, вид электролита и так далее.

Виды и типы
По конструкции анода и расположению токопровода электролизер может быть трех видов, это агрегаты с:
  1. Прессованными обожженными анодами.
  2. Непрерывным самообжигающимся анодом, а также боковым токопроводом.
  3. Непрерывным самообжигающимся анодом, а также верхним токопроводом.
Электролизер, используемый для растворов, по конструктивным особенностям можно условно разделить на:

  • Сухие.
  • Проточные.
  • Мембранные.
  • Диафрагменные.

Устройство

Конструкции агрегатов могут быть различными, но все они работают на принципе электролиза.

Устройство в большинстве случаев состоит из следующих элементов:
  • Электропроводящий корпус.
  • Катод.
  • Анод.
  • Патрубки, предназначенные для ввода электролита, а также вывода веществ, полученных в ходе реакции.

Электроды выполняются герметичными. Обычно они представлены в виде цилиндров, которые сообщаются с внешней средой с помощью патрубков. Электроды изготавливаются из специальных токопроводящих материалов. На катоде осаждается металл или к нему направляют ионы отделенного газа (при расщеплении воды).

В цветной промышленности часто применяют специализированные агрегаты для электролиза. Это более сложные установки, которые имеют свои особенности. Так электролизер для выделения магния и хлора требует ванну, выполненную из стенок торцевого и продольного вида. Она обкладывается с помощью огнеупорных кирпичей и иных материалов, а также делится с помощью перегородки на отделение для электролиза и ячейку, в которой собираются конечные продукты.

Конструктивные особенности каждого вида подобного оборудования позволяют решать лишь конкретные задачи, которые связаны с обеспечением качества выделяющихся веществ, скоростью происходящей реакции, энергоемкостью установки и так далее.

Принцип действия

В электролизных устройствах электрический ток проводят лишь ионные соединения. Поэтому при опускании электродов в электролит и включении электрического тока, в нем начинает течь ионный ток. Положительные частицы в виде катионов направляются к катоду, к примеру, это водород и различные металлы. Анионы, то есть отрицательно заряженные ионы текут к аноду (кислород, хлор).

При подходе к аноду анионы лишаются своего заряда и становятся нейтральными частицами. В результате они оседают на электроде. У катода происходят похожие реакции: катионы забирают у электрода электроны, что приводит к их нейтрализации. В результате катионы оседают на электроде. К примеру, при расщеплении воды образуется водород, которые поднимается наверх в виде пузырьков. Чтобы собрать этот газ над катодом сооружаются специальные патрубки. Через них водород поступает в необходимую емкость, после чего его можно будет использовать по назначению.

Принцип действия в конструкциях разных устройств в целом схож, но в ряде случаев могут быть и свои особенности. Так в мембранных агрегатах используется твердый электролит в виде мембраны, которая имеет полимерную основу. Главная особенность подобных приборов кроется в двойном назначении мембраны. Эта прослойка может переносить протоны и ионы, в том числе разделять электроды и конечные продукты электролиза.

Диафрагменные устройства применяются в случаях, когда нельзя допустить диффузию конечных продуктов электролизного процесса. С этой целью применяют пористую диафрагму, которая выполнена из стекла, асбеста или керамики. В ряде случаев в качестве подобной диафрагмы могут применяться полимерные волокна либо стеклянная вата.

Применение
Электролизер
 широко применяется в различных отраслях промышленности. Но, несмотря на простую конструкцию, оно имеет различные варианты исполнения и функции. Данное оборудование применяется для:
  • Добычи цветных металлов (магний, алюминий).
  • Получения химических элементов (разложение воды на кислород и водород, получение хлора).
  • Очистки сточных вод (обессоливание, обеззараживание, дезинфекция от ионов металлов).
  • Обработки различных продуктов (деминерализация молока, посол мяса, электроактивация пищевых жидкостей, извлечение нитратов и нитритов из овощных продуктов, извлечения белка из водорослей, грибов и рыбных отходов).

В медицине установки используются в интенсивной терапии для детоксикации организма человека, то есть для создания растворов гипохлорита натрия высокой чистоты. Для этого используется устройство проточного вида с электродами из титана.

Электролизные и электродиализные установки нашли широкое применение для решения экологических проблем и опреснения воды. Но эти агрегаты в виду их недостатков используются редко: это сложность конструкции и их эксплуатации, необходимость трехфазного тока и требования периодической замены электродов из-за их растворения.

Подобные установки находят применение и в быту, к примеру, для получения «живой» воды, а также ее очистки. В будущем возможно создание миниатюрных установок, которые будут использоваться в автомобилях для безопасного получения водорода из воды. Водород станет источником энергии, а машину можно будет заправлять обычной водой.

Похожие темы:

Сделать своими руками электролизер воды для пайки, генератор водорода и самодельную водородную гарелку

 

Автор: Ю. Орлов

   Используя принцип получения водорода с помощью электролиза водного раствора щелочи, описанный в журнале«Модалист-конструктор» № 7 за 1980 год

, я решил сделать более простой и компактный аппарат, удобный для работы с небольшими деталями, при пайке твердыми припоями. Благодаря малым наружным габаритам электролизера ему найдется место и на небольшом рабочем столе, а использование в качестве блока электропитания стандартного выпрямителя для подзарядки аккумуляторных батарей облегчает изготовление установки и делает работу с ней безопасной. Относительно небольшая, но вполне достаточная производительность аппарата позволила предельно упростить конструкцию водяного затвора и гарантировать пожаро- и взрывобезопасность. Для тех, кто незнаком с предыдущей публикацией, напомню устройство электролизера. Между двумя платами, соединенными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных пластин-электродов, разделенных резиновыми кольцами. Внутренняя полость батареи наполовину заполнена водным раствором КОН или NaOH. Приложенное к пластинам постоянное напряжение вызывает электролиз воды и выделение газообразного водорода и кислорода. Эта смесь отводится через надетую на штуцер полихлорвиниловую трубку в промежуточную емкость, а из нее в водяной затвор. Газ, прошедший через помещенную там смесь воды с ацетоном в соотношении 
1:1
, имеет необходимый для горения состав и, отведенный другой трубкой в форсунку — иглу от медицинского шприца, сгорает у ее выходного отверстия с температурой около 1800° С. Для плат электролизера я использовал толстое оргетекло. Этот материал легко обрабатывается, химически стоек к действию электролита и позволяет визуально контролировать его уровень, чтобы при необходимости добавлять через наливное отверстие дистиллированную воду. Пластины можно изготовить из листового металла (нержавеющая сталь, никель, декапированное или трансформаторное железо) толщиной 0,6—0,8 мм. Для удобства сборки в пластинах выдавлены круглые углубления под резиновые кольца уплотнения, глубина их при толщине кольца 5—6 мм должна быть 2—3 мм. Кольца, предназначенные для герметизации внутренней полости и электрической изоляции пластин, вырезаются из листовой маслобензостойкой или кислотоупорной резины. Сделать это вручную несложно, и все же идеальный для этого инструмент — «кругорез-универеал», описанный в 
«М-К» № 4 за 1985 год
. Четыре стальные шпильки М8, соединяющие детали, изолированы кембриком диаметром 10 мм и пропущены в соответствующие отверстия диаметром 11 мм. Количество пластин в батарее —9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его мощностью и максимальным напряжением — из расчета  на пластину. Потребляемый ток зависит от количества задействованных пластин (чем их меньше, тем ток больше) и от концентрации раствора щелочи. В более концентрированном растворе ток меньше, но лучше применять 4—8-процентныйраствор — при электролизе он не так пенится.

Рис. 1. Устройство электролизера:

 

  1. изолирующая полихлорвиниловая трубка 0 10 мм
  2. шпилька М8 (4 шт.)
  3. гайка М8 с шайбой (4 шт.)
  4. левая плата,
  5. пробка-болт М10 с шайбой,
  6. пластина
  7. резиновое кольцо
  8. штуцер
  9. шайба
  10. полихлорвиниловая трубка диам. 5 мм,
  1. правая плата,
  2. короткий штуцер (3 шт.),
  3. промежуточная емкость,
  4. основание,
  5.  клеммы,
  6. барботажная трубка,
  7. форсунка-игла,
  8. корпус водяного затвора.

 

  Контактные клеммы припаиваются к первой и трем последним пластинам. Стандартное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов ВЛ-2, подключенное на 8 пластин, при напряжении 17 В и токе около 5 А обеспечивает необходимую производительность горючей смеси для форсунки — иглы с внутренним диаметром 0,6 мм. Оптимальное соотношение диаметра иглы форсунки и производительности электролизера устанавливается опытным путем — так, чтобы зона воспламенения смеси располагалась вне иглы. Если производительность мала или диаметр отверстия слишком велик, горение начнется в самой игле, которая от этого быстро разогреется и оплавится.

  Надежным заслоном от распространения пламени по подводящей трубке внутрь электролизера является простейший водяной затвор, который сделан из двух порожних баллончиков для заправки газовых зажигалок. Достоинства их те же, что и у материала плат: легкость механической обработки, химическая стойкость и полупрозрачность, позволяющая контролировать уровень жидкости в водяном затворе. Промежуточная емкость исключает возможность смешивания электролита и состава водяного затвора в режимах интенсивной работы или под действием разряжения, возникающего при выключении электропитания. А чтобы этого избежать наверняка, по окончании работы следует сразу же отсоединять трубку от электролизера. Штуцеры емкостей сделаны из медных трубок диаметром 

4 и 6 мм, устанавливаются в верхней стенке баллончиков на резьбе. Через них же осуществляется заливка состава водяного затвора и слив конденсата из разделительной емкости. Отличная воронка для этого получится из еще одного пустого баллончика, разрезанного пополам и с установленной на месте клапана тонкой трубкой. Соедините короткой полихлорвиниловой трубкой диаметром 5 ммэлектролизер с промежуточной емкостью, последнюю — с водяным затвором, а его выходной штуцер более длинной трубкой — с форсункой-иглой. Включите выпрямитель, подрегулируйте напряжением или количеством подключаемых пластин номинальный ток и подожгите выходящий из форсунки газ. Если вам необходима большая производительность — увеличьте количество пластин и примените более мощный блок питания — с ЛАТРом и простейшим выпрямителем. Температура пламени также поддается некоторой корректировке составом водяного затвора. Когда в нем только вода, в смеси содержится много кислорода, что в некоторых случаях нежелательно. Залив в водяной затвор метиловый спирт, смесь можно обогатить и поднять температуру до 
2600 °С
. Для снижения температуры пламени водяной затвор заполняют смесью ацетона и воды в соотношении 1:1. Однако в последних случаях следует не забывать пополнять и содержимое водяного затвора.

Автор: Ю. Орлов
Адрес: г. Троицк, Московская обл.
Источник: 
«М-К» № 10, 1985 г.

 

Похожие статьи

Популярные статьи

Газогенератор (электролизер) своими руками (эксперимент)

Решил сделать газогенератор по разложению воды на кислород и водород, чтобы можно было паять твердыми припоями и установить в авто для полного сгорания бензина. В интернете много отчетов по уже изготовленным генераторам, якобы даже работающим.

Нашел нержавейку, нарезал болгаркой 11 пластин 15х15 мм, собрал. Из них потом сделал восьмиугольники.

Прокладки резал из авто камеры.

Когда вырезал пластины три штуки оставил с одним углом, чтобы было удобнее подключать питание, 8 – восьмиугольные. Затем пластины я прошел бруском, чтобы лучше образовывались пузырьки газа.

Перед сборкой наклеил с одной стороны на пластины прокладки и во время сборки использовал клей на прокладках. Так собирать удобнее и герметичнее.

Ну раз готов генератор, значит можно его испытывать.

Залил в полторашку воды, подключил выпрямитель на 14 вольт, 7 ампер, а в результате НИЧЕГО.

Залез опять в интернет, оказалось, что не только у меня, но и ни у кого на воде генератор не работает. А чтобы его расшевелить нужно залить в него электролит. Предложений по приготовлению тоже много – Мистер Мускул, Крот, каустическая сода, пищевая сода, главное, чтобы в его составе был NaOH.

На чистой воде генератор работать не хочет. Правда кто-то сделал генератор на воде, но после этого его никто больше не видел, а описание и чертеж не сохранились.

Решил сделать электролит из пищевой соды. Налил кипяченой воды, насыпал соды и мешал, пока она не растворилась полностью (насыщенный раствор).

Подключил по временной схеме полторашку с содой, на выходе трубку с иглой от шприца, подал напряжение и стал ждать результата, который не заставил себя ждать.

Генератор заработал.

Подключение делал по разному и как в журнале Моделист-конструктор первая и последняя пластины (так хуже работает) и минус на 1 и последнюю пластины, а плюс в середине (так газа вырабатывается больше).

Пробовал подключать другой блок питания 18 вольт 13 ампер, с ним генератор работает веселее.

В итоге пришел к выводу, что чем больше площадь пластин и ампер, тем больше газа выделяется.

Эксперимент удался, теперь буду делать газогенератор из 50 пластин размером 20х20 мм. Чтобы уйти от применения гидрозатвора на выходе, хочу использовать бачок омывателя от ВАЗ, то есть подача и обратка внизу бачка, ниже бачка генератор, а выход газа сверху. Будет постоянное пополнение электролитом самого генератора, а так же электролит будет дополнительно выполнять роль гидрозатвора, а сверху бачка-омывателя выход газа на горелку. Делать буду генератор мобильным, чтобы можно было его установить на авто и в любое время можно было его снять и использовать в качестве горелки для пайки.

Рисовать ничего не стал, так как в интернете очень много работ, можете посмотреть там. Думаю, что достаточно фотоотчета.

Николай Евдокимов.

Активатор воды своими руками: схемы изготовления, советы мастеров

И хотя активаторы воды стоят не слишком дорого, иногда случаются ситуации, что человек просто не может приобрести в данный момент времени столь необходимый ему прибор. Это вполне исправимо: простой активатор воды можно сделать своими руками.

Что надо знать перед началом работ

Первое требование к каждому человеку, взявшемуся за подобный труд — разбираться в теме. Это правильно: придется руководствоваться электрическими схемами.

Второе правило — создавать подобное устройство только в самых безвыходных ситуациях. Вот здесь надо пояснить подробнее: никогда электроактиватор воды, собранных в «полевых» условиях, не даст того качественного результата, который гарантирует производитель от предприятия.

Этот вариант, действительно, нужен лишь для экстренных случаев (например, когда на даче закончилась чистая вода). Разница в следующем.

  1. Покупной прибор направлен на глубокую очистку, в том числе от различных примесей. Он способен работать с большими объемами, сохраняя при этом необходимое качество. К тому же, гарантийный срок заявляет о долгосрочности работы устройства.
  2. «Домашний» аппарат дает очень низкие качества по очистке. Использовать его лучше всего в случае разовой необходимости. Самоделка не поможет справиться с жесткостью и железистостью.

По мнению специалистов, постоянное употребление воды, очищенной самодельным способом, нанесет урон здоровью. Часто дома нереально подобрать актуальный материал нержавеющей стали для изготовления одного из анодов. Это приведет к тому, что при прохождении через такой электрод тока, в воду (а потом и в организм) будут поступать ионы вредных металлов никеля, ванадия, хрома, молибдена. Длительное их пребывание и накопление в организме приводи к тяжелым заболеваниям.

После использования промышленных аппаратов-активаторов подобного не бывает — здесь для катодного изготовления используется титановое покрытие или специальный пищевой вид нержавеющей стали. А для анода берут платину или другие спецпокрытия. В домашних условиях, естественно, таких ресурсов нет.

Если после таких предупреждений остались решимость и актуальность в изготовлении самодельного активатора, то стоит ознакомиться с дальнейшим материалом.

Читайте также: что такое электроактиватор воды.

 Способы создания активаторов воды

Самый естественный и эффективный магнитный активатор воды — это помещенный в нее кусок кремния. После этого емкость надо оставить настаиваться на несколько дней. Однако это не всегда удобно, если стоит острая нужда в очистке, но есть и другие, более сложные варианты изготовления.

Прибор с одной емкостью

Для того, чтобы начать создание самодельного прибора, необходимо ознакомиться с его конструкцией и схемой действия. Сам процесс электролиза выглядит следующим образом:

  • водород накапливается на отрицательном катоде;
  • кислород остается на аноде и таким образом вода расщепляется на два отдельных компонента.

Самое сложное в данной ситуации – провести отделение кислой фракции. Для облегчения работы используется специальная диафрагма. Особенность ее в том, что она должна обладать сразу двумя различными свойствами. Во-первых, через диафрагму должен проникать раствор. Во-вторых, через нее не должны проходить продукты электролиза. Чтобы достичь этого, ее обычно изготавливают из брезента, используемого для противогазных сумок или пожарных рукавов.

При изготовлении оборудования особое внимание необходимо уделить электродам. Лучше всего, если они будут изготовлены из нержавеющей стали, которая применяется в пищевых целях. Однако в любом случае сталь, как и все другие металлы, под действием электрического тока будет постепенно растворяться. Все примеси стали при растворении попадают в жидкость. Поэтому лучше всего использовать или графитовые стержни или угольно-кремниевые электроды.

Длина электродов зависит от объема банки

Кроме того, важной частью электролизера является емкость. В нее помещаются электроды, и заливается вода. В самодельных аппаратах для этого может использоваться обыкновенная стеклянная банка. Для работы устройства необходима электросеть переменного тока. Роль выпрямителя играет мощный диод или выпрямительный мостик. Если выбран второй вариант, то производительность устройства будет значительно выше.

К выбору диода следует отнестись серьезно. Важно, чтобы значение прямого тока равнялось 10А, а обратное напряжение было не менее 300 В. Отлично подходит под эти параметры диод типа Д245-Д247. Использовать в электролизере их можно без радиаторов. Длину электродов следует подбирать, исходя из размеров емкости. Главное, на что надо обратить внимание – они не должны соприкасаться с дном банки. Сама емкость закрывается полиэтиленовой крышкой, в которой делаются отверстия для удаления газа.

Так как с помощью одной крышки удержать электроды не получится, сверху ее следует усилить прокладкой. Она должна быть изготовлена из изолирующего материала. Отлично подойдет текстолит.

Размеры и крепление текстолитовой прокладки

В качестве материала для электродов используется нержавеющая сталь со следующими параметрами:

  • толщина – 0,8-3 мм;
  • ширина – 30-40 мм;
  • длина электрода – 150-160 мм (промежуток между ним и дном банки должен быть не менее 10 мм).

Крепятся электроды гайками и небольшими болтами так, чтобы между соседними было расстояние 40-50 мм. К выпрямителю с плюсовой стороны крепится анод. На этой пластине, в свою очередь, закрепляется мешочек из брезента. Он должен находится на уровне 6-7 мм ниже верха банки. Размер мешочка не играет особой роли. Однако для литровой банки чаще всего его делают длиной около 20 см и диаметром около 7 см.

Общая схема прибора

Во время подключения электролизера очень важно помнить, что электричество может быть опасно для жизни. А при его взаимодействии с водой риск повышается многократно. При подключении самодельного устройства необходимо использовать вилку, оснащенную устройством защитного отключения. Как минимум, рекомендуется применять УЗО с креплением под дин-рейку. Так как электролизер работает при высокой влажности, следует брать УЗО с показателем тока утечки в 10 мА.

После завершения электролиза диафрагму, отвечающую за разделение воды на живую и мертвую, необходимо сразу же вытащить. Если этого не сделать, то элементы могут снова смешаться. Поэтому отличным вариантом является изготовление электролизера с двумя отдельными емкостями.

Электролизер с раздельными емкостями

Электросхема данного прибора ничем не отличается от предыдущего варианта. Однако здесь требуется разделить католит и аналит. Для первого необходимо взять стеклянную банку высотой около 160 мм и диаметром 90 мм. Емкость с аналитом должна находится внутри этой банки. Для этого можно приобрести в хозяйственном магазине глиняный цилиндр размерами 60х60х130 мм. Данный материал будет выполнять роль диафрагмы. Контролировать потребление тока можно амперметром со шкалой до 1 А.

Электроды можно изготовить из обыкновенных медицинских шпателей. Достаточно 3-4 штук. Катод также можно сделать из двух шпателей и закрепить его в пластиковой крышке. Для этого в их самых узких частях просверливаются отверстия и через них проводятся П-образные перемычки из жести.

Шпатель для анода со стороны узкой части укорачивается до 125 мм и крепится также, как и катодный электрод. Для большей эффективности анод тоже можно выполнить из двух шпателей, расположенных на расстоянии 30 мм друг от друга. В крышке катода вырезается отверстие, и в него помещается крышка меньшего диаметра с закрепленным анодом.

При самом простом исполнении электролизера крышку с плюсовым электродом можно положить прямо на цилиндр из глины. Главное, обратить внимание на то, чтобы в собранном устройстве анод и катод не соприкасались. Кроме того, можно попробовать собрать устройство для живой и мертвой воды из двух отдельно стоящих емкостей.

Для работы устройства эти емкости соединяются токопроводящей перемычкой. Ее можно сделать из медицинской ваты, скрученной в жгут и обмотанной бинтом. Длина такой перемычки должна быть в пределах 10-15 см. Перед запуском электролизера ее необходимо тщательно смочить водой.

Для контроля процесса электролиза рекомендуется использовать последовательное подключение к прибору лампочки на 15-25 Вт. Во время завершения процесса ее свет будет тускнеть. А если произойдет короткое замыкание, то лампочка перегорит и сыграет роль предохранителя.

Правила эксплуатации

Разрешается использовать воду из-под крана, однако при хлорированном варианте стоит дать ей отстояться пару часов часов. Другой вариант — кипяченая вода. Плюсовой вид электрода опускаем в брезентовый наполнитель (или стакан из керамики), а другой электрод пойдет в банку. Теперь можно подключать к электросети: внутри брезента будет кислая вода с рН, равным 6 и меньшими показателями, а в стеклянной таре она станет щелочной с показателями рН, равными 10 (7).

Обычно после включения аппарата в сеть достаточно от 3 до 8 минут для приготовления воды необходимой концентрации. При этом она обычно нагревается до 70 градусов. После этого вилка отключается от питания, брезент быстро вытаскивается, и «мертвая» вода (+) выливается в другую емкость. Иначе растворы быстро перемешаются и их полезные свойства пропадут.

Иногда в «живой» жидкости могут плавать белые хлопья. Не стоит пугаться, это всего лишь соли жесткости, выделившиеся в активационном. Можно удалить их с помощью фильтра или просто отстоять и слить осадок.

Хранить оба раствора нужно в темной посуде, закрыв плотно крышкой:

  • у «живой» воды свойства сохранятся в течение месяца;
  • у «мертвой» — не более двух часов.

Лучше употребить оба полученных раствора сразу же, а не хранить их долгое время.

Если для электродов использовалась пищевая нержавейка, то процесс можно будет повторить 2-3 цикла. Однако необходимы некоторые меры по поддержанию работоспособности прибора.

  1. Катод и анод время от времени следует менять местами, чтобы происходило электродное самоочищение.
  2. Брезентовый мешок обрабатывают столовым уксусом, погружая его туда на полчаса. Подойдет небольшая посуда, в которой он может уместиться. После такой процедуры материал промывают под проточной водой.
  3. Хранить мешок и банку следует отдельно.

Кроме указанных правил, надо соблюдать следующие меры безопасности.

  1. Включать прибор только, когда он заправлен водой, а электроды расположены внутри банки.
  2. Не прикасаться к корпусу работающего прибора.
  3. Не допускать к нему детей и не оставлять устройство без присмотра.

При первой возможности лучше приобрести модель промышленного изготовления. Например, электроактиватор АП-1. Сделать это надо в целях безопасности собственного здоровья и своих близких.

Делаем водородный генератор для отопления дома своими руками.

Home » Делаем водородный генератор для отопления дома своими руками.

Делаем водородный генератор для отопления дома своими руками.

Водородный генератор (электролизер) это прибор, работающий за свет двух процессов: физического и химического.

В процессе работы под воздействием электротока вода разлагается на кислород и водород. Данный процесс носит название электролиз. Электролизер довольно популярен среди самых известных видов водородных генераторов.

Содержание:

Как устроен прибор

Электролизер состоит из нескольких пластин из металла, погруженных в герметическую емкость с дистиллированной водой.

Сам корпус имеет клеммы, чтобы подключать источник питания и есть втулка, через которую выводится газ.

Работу прибора можно описать так: электроток пропускается через дистиллированную воду между пластинами с разными полями (у одной — анод, у другой — катод), расщепляет её на кислород и водород.

В зависимости от площади пластин электроток имеет свою силу, если площадь большая, то и тока по воде проходит много и больше выделяется газа. Схема подключения пластин поочередная, сначала плюс, потом минус и так далее.

Электроды рекомендуется делать из нержавеющей стали, которая в процессе электролиза не вступает в реакцию с водой. Главное найти нержавейку высокого качества. Между электродами лучше сделать расстояние маленькими, но так, чтобы пузыри газа легко между ними передвигались. Крепеж лучше изготовить из соответствующего металла, что и электроды.

Примите во внимание: в связи с тем, что технология изготовления связана с газом, то во избежание образования искры, необходимо произвести плотное прилегание всех деталей.

В рассматриваемом варианте устройство включает в себя 16 пластин, расположены они друг от друга в пределах 1 мм.

За счет того, что пластины имеют достаточно немалую площадь поверхности и толщину, можно будет пропустить через такое устройство высокие токи, однако нагрева металла не произойдет. Если измерить на воздухе емкость электродов, то она составит 1nF, данный набор использует до 25А в простой воде из водопровода.

Для сбора водородного генератора своими руками можно применить контейнер пищевой, так как его пластик термоустойчив. Затем нужно в контейнер опустить электроды для сбора газа с разъемами изолированными герметично, крышкой и другими соединениями.

Если использовать контейнер из металла, то во избежание короткого замыкания, электроды крепятся на пластике. С двух сторон медных и латунных фитингов устанавливаются два разъема (фитинг – монтировать, собирать) для извлечения газа. Разъемы контактные и фитинги нужно прочно закрепить, применяя герметик из силикона.

Соблюдение мер безопасности

Электролизер представляет собой устройство повышенной опасности.

Поэтому во время его изготовления, монтирования и работы обязательно нужно соблюдение как общих, так и специальных мер безопасности.

Специальные меры включают следующие пункты:

  • следует контролировать концентрацию смеси водорода с кислородом, в целях недопущения взрыва;
  • если уровень жидкости не просматривается в смотровом окне водородного генератора, то его использовать нельзя;
  • во время выполнения ремонта нужно удостовериться, что в конечной точке системы полностью отсутствует водород;
  • противопоказано использование открытого огня, электрических нагревательных приборов и переносных ламп напряжением более 12 вольт рядом с электролизером;
  • во время работы с электролитом следует себя обезопасить, используя средства защиты (спецодежда, перчатки и очки).

Советы специалистов

Квалифицированные мастера считают, что изготавливать самодельные водородные генераторы для автомобилей в домашних условиях рискованное занятие.

Они объясняют это тем, что электролизер для авто имеет сложную и небезопасную систему устройств.

Заниматься изготовлением таких агрегатов нужно, применяя специальные материалы и реагенты.

Примите к сведению: в случае самостоятельного установления электролизера, который был изготовлен своими руками, рекомендуется строгое исключение возможности, когда газ попадает в камеру сгорания при заглушенном двигателе. Во время отключения двигателя, обязательно должен автоматически отключиться водородный генератор от сети электрического питания автомобиля.

Если все-таки решили самостоятельно изготовить автомобильный гидролизер, то обязательно следует оснастить его барботером – это специальный водяной клапан. При его использовании значительно повысится безопасность при вождении автомобиля.

Отопление дома газом Брауна

Водород является самым распространенным химическим элементом, поэтому экономически выгодно его использовать.

Для многих владельцев домов и дач часто встает вопрос, как получить «чистую» и дешевую энергию для нужд в быту. Ответ можно найти в таких инновациях, как водогенератор для отопления жилища.

Ученые, благодаря своим разработкам, позволили многим использовать такое устройство для получения газа. Установка способна генерировать водород (газ Брауна) и этот газ будет использован для получения энергии.

Можно это соединение представить химической формулой, как hho. Данный газ можно получить из воды с помощью метода электролиза. Есть много примеров в жизни, когда люди хотят свой дом отапливать оксиводородом. Но чтобы этот вид топлива получил популярность, надо сначала научиться получать его (газ Брауна) в бытовых условиях.

Пока еще нет технологии водородного отопления частного дома, которая была бы достаточно надежной.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь разъясняет, как сделать водородный генератор своими руками:


Похожие статьи

Электролизер для получения водорода – дешевое отопление дома

Обустройство загородного дома не может считаться полноценным, если вопрос с отоплением в нем остается нерешенным. В настоящее время устроить отопительную систему в частном доме несложно, главное – правильно подобрать вариант обогрева, который будет отвечать назначению сооружения, его функциональности и находиться в рамках бюджета. Так, к одному из самых современных вариантов обогрева можно отнести отопление дома водородом.

Заводской генератор водорода

И, невзирая на то, что этот способ создания комфортных температурных условий в помещения не так популярен, как более традиционные варианты, есть те, которые даже предпочитают делать водородный генератор своими руками. Что это такое и в чем особенности этого оригинального способа – в нашей статье.

Общая информация

Еще несколько веков тому назад Парацельс во время проведения экспериментов, заметил один очень интересный процесс: при взаимодействии металла и серной кислоты образуются пузырьки воздуха. Чуть позже было установлено, что это выделялся не воздух, а водород – бесцветный газ, не имеющий запаха.

Отопление на водороде – хотя и не новый, но относительно непопулярный способ отопления жилья именно по причине приверженности традиций. И если ранее отопление водородом считалось опасным для человека, поскольку слишком высокая температура требуется для сжигания водорода, то сегодня стали применять альтернативные методики. Усовершенствованная система водородного отопления дала возможность сжигать водород при более низкой температуре, что в принципе безопасно.

Как это работает

Для получения одной воды требуется окисление водорода кислородом (экскурс в школьную программу физики 6 класса). При такой химической реакции выделяется объем тепла, троекратно превышающий тот, который выделяется при сгорании газа. При этом водород, в отличие от газа – неисчерпаемый источник энергии. Если проводить аналогию с другим известным химическим элементом гелием, водород является главным и основным строительным материалом на Земле. Как отмечают специалисты, именно за водородным отоплением будущее, тем более, что сейчас не требуется колоссальной энергии для расщепления атомов воды на кислород и водород. На поиск такого простого способа ушло более двух столетий, в конечном итоге именно метод электролиза оказался самым выгодным и оправданным.

ВИДЕО: Водородный генератор – ячейка Стенли Мейера

Стенли Мейер предложил уникальное решение, которое было способно полностью избавить мир от нефтяной «иглы», за что, собственно и был убит, а труды его бесследно пропали. Были найдены лишь отдельные фрагменты, записки и очерки ученого, на основании которых частично была восстановлена технология, впоследствии названная ячейкой Мейера.

Метод электролиза

Для получения водорода были использованы металлические пластины на небольшом удалении друг от друга, находящиеся под высоким напряжением. При подаче энергии на пластины молекулы воды (Н2О) буквально разрываются на части, высвобождая 2 молекулы водорода и 1 одну молекулу кислорода. В этот момент происходит выделение тепла, равное 121 МДж на 1 кг. Этот газ носит название Брауна, что означает гремучий (Browns Gas), и главная его особенность заключается в том, что газ одноатомный, то есть на одну молекулу приходится один атом. Вместе с тем, газ не случайно назван гремучим, так как соединение водорода с кислородом требуется отдельных мер осторожности.

Схема установки для расщепления воды и получения газа Брауна

Применение водорода в системах отопления

В век технического прогресса существует огромное количество способов обустройства отопительной системы в частном доме. И, вне зависимости от того, что любой из нас имеет огромный выбор обогревательных блоков, некоторые все же умудряются собственноручно собирать тепловые установки, экономя тем самым на этом немало финансовых ресурсов. Так, отопление водородом своими руками может собрать сегодня практически каждый, кто хочет обустроить свое жилье экономно выгодным источником теплоэнергии.

Схема работы электролизера – агрегата для расщепления атомов воды

Водородное отопление частного дома – это экологичный, и вместе с тем, достаточно мощный теплоисточник, позволяющий обогреть здание с большой площадью.

Что же касается покупных обогревательных блоков, то самый первый водородный котел отопления был разработан итальянской компанией. Тогда эти блоки, равно как и сейчас, работали практически бесшумно и не выделяли абсолютно никаких токсичных веществ. Именно по этой причине водородное отопление дома, цена которого во многом зависит от марки оборудования, признано экологически чистым, эффективным и бесшумным способом обогрева жилья.

В силу того, что ученые смогли разработать такой метод сжигания водорода, когда температура внутри котла достигает 300°С, появилась возможность изготавливать тепловое оборудование из привычных жаропрочных металлов.

Водородный генератор для отопления частного дома, купить который можно на заводах производителях, не нуждается в обустройстве специального механизма вывода отходов горения. Дело в том, что они попросту отсутствуют. А это в очередной раз подтверждает, что подобные установки являются экологически чистыми. Во время эксплуатации такие тепловые блоки выделяют только пар, которые никоим образом не может нанести вред, как человеческому организму, так и окружающей среде.

Чтобы получить водород своими руками, потребуется, как было казано выше, только вода и свет. И если в вашем доме проведена вода из колодца или любого другого источника, за который не нужно платить, то расходы только пойдут на оплату электроэнергии.

Генератор водорода (электролизер), изготовленный своими руками

Если воспользоваться для электролиза этого газа энергией, полученной из солнечных панелей, то по конечному итогу вы получите практически бесплатное отопление дома своими руками.

В большинстве случаев водородные котлы используются для обогрева напольных поверхностей. Сегодня таких систем очень много, остается только определиться с типом и мощностью, которая зависит от площади обогреваемого помещения.

Современные водородные отопительные установки комплектуются двумя функциональными элементами:

  • нагревательный блок;
  • трубопроводная система, диаметр которой может колебаться от 25 до 32 мм.

Трубопровода других диаметральных размеров крайне редко применяются в таких системах.

Выполнять разводку тепловых контуров можно собственноручно, главное – придерживаться одного важного условия: на каждое последующее разветвление берутся трубы меньшего диаметра.

Примерный порядок подбора диаметров – труба Ø32 мм, труба Ø25 мм. После того, как будет выполнено разветвление – труба Ø20 мм, завершающая труба Ø16 мм. И если следовать этой рекомендации, то водородная отопительная горелка будет функционировать на должном уровне.

С этой статьей читают: Как сделать геотермальное отопление дома своими руками

Преимущества водородных обогревательных систем

Несмотря на незначительную популярность этого оборудования в наших регионов, оно все-таки завоевало доверие тех, кто уже успел оборудовать свой загородный дом подобным отопительным блоком. А все потом, что водородные тепловые узлы имеют несколько очень важных преимуществ:

  1. Экологичная чистота системы. В этом случае при работе оборудования происходит выброс всего одного побочного продукта – воды в виде пара. Паровые массы не способны нанести вред ни человеческому организму, ни окружающей среде.
  2. Функционирование этого газа в системе осуществляется без участия огня. Тепловая энергия производится за счет каталитической реакции. При смешивании кислорода и водорода получается вода, во время чего происходит выделение огромного объем теплоэнергии. Дальше осуществляется переход теплового потока в теплообменник. Как правило, температура в системе колеблется в рамках 35-45°С, что вполне приемлемо для устройства систем «теплый пол».

В скором времени водородные обогревательные установки смогут стать отличной и, что немаловажно, экономически выгодной заменой твердотопливных, электрически и газовых котлов.

  1. Высокий коэффициент полезного действия – порядком 96%, что в сравнении с другими методами обогрева очень выгодно.
  2. Возможность собственноручного сбора и монтажа отопительного блока. При наличии всех необходимых комплектующих и подробной инструкции, любой человек, не имеющий специальных навыков и знаний, сможет без особого труда собрать и оборудовать свой дом водородным отопительным блоком.
  3. Минимальное количество исходного сырья для производства топлива. Понадобится электричество и вода. Если же у вас свой источник воды, то от вас потребуется только электроэнергия. А при обустройстве солнечных панелей на участке, можно и вовсе сократить потребление электричества.

Что же касается недостатков, то среди них можно выделить только один – необходимость специального оборудования для гидролиза этого газа. Кроме указанного, минусов у этого оборудования до сегодняшнего дня не обнаружено.

Вот, собственно, и все тонкости устройства водородных отопительных систем. При грамотном подходе затраты на обогрев помещения с помощью таких установок будут минимальными.

ВИДЕО: Отопление дома водородом


Новый способ получения водородного топлива из морской воды

Эрин И. Гарсиа де Хесус

Исследователи из Стэнфорда разработали способ получения водородного топлива с использованием солнечной энергии, электродов и соленой воды из залива Сан-Франциско.

Хунцзе Дай и его исследовательская лаборатория в Стэнфордском университете разработали прототип, который может производить водородное топливо из морской воды. (Изображение предоставлено Х. Даем, Юн Куангом, Майклом Кенни)

Результаты, опубликованные 18 марта в Proceedings of the National Academy of Sciences , демонстрируют новый способ отделения водорода и кислорода от морской воды с помощью электричества.Существующие методы разделения воды основаны на использовании воды высокой степени очистки, которая является ценным ресурсом и требует больших затрат в производстве.

Теоретически, чтобы приводить в действие города и автомобили, «вам нужно столько водорода, что невозможно использовать очищенную воду», — сказал Хунцзе Дай, J.G. Джексон и Ч. «У нас едва хватает воды для наших текущих потребностей в Калифорнии».

Водород является привлекательным вариантом в качестве топлива, поскольку он не выделяет углекислый газ, сказал Дай.Сжигание водорода дает только воду и должно облегчить усугубление проблем, связанных с изменением климата.

Дай сказал, что его лаборатория продемонстрировала доказательство концепции с помощью демонстрации, но исследователи предоставят производителям возможность масштабировать и массово производить дизайн.

Борьба с коррозией

По идее, разделение воды на водород и кислород с помощью электричества — называемое электролизом — это простая и старая идея: источник энергии подключается к двум электродам, помещенным в воду. Когда включается питание, газообразный водород выходит из отрицательного конца, называемого катодом, а кислород, пригодный для дыхания, выходит из положительного конца — анода.

Но отрицательно заряженный хлорид в морской воде может вызвать коррозию положительного конца, ограничивая срок службы системы. Дай и его команда хотели найти способ не дать компонентам морской воды разрушить затопленные аноды.

Исследователи обнаружили, что если они покрыли анод слоями, богатыми отрицательными зарядами, эти слои отталкивали хлорид и замедляли распад лежащего под ним металла.

Они нанесли слой гидроксида никеля и железа поверх сульфида никеля, который покрывает сердцевину из пены никеля.Пена никеля действует как проводник, переносящий электричество от источника питания, а гидроксид никеля и железа вызывает электролиз, разделяя воду на кислород и водород. Во время электролиза сульфид никеля превращается в отрицательно заряженный слой, который защищает анод. Так же, как отрицательные концы двух магнитов прижимаются друг к другу, отрицательно заряженный слой отталкивает хлорид и не дает ему достичь металла сердечника.

По словам Майкла Кенни, аспиранта лаборатории Dai и соавтора статьи, без отрицательно заряженного покрытия анод работает в морской воде только около 12 часов.«Весь электрод разваливается в крошку», — сказал Кенни. «Но с этим слоем он может работать более тысячи часов».

В предыдущих исследованиях по разделению морской воды для получения водородного топлива использовались небольшие количества электрического тока, поскольку коррозия происходит при более высоких токах. Но Дай, Кенни и их коллеги смогли провести в 10 раз больше электричества через свое многослойное устройство, что помогает ему быстрее вырабатывать водород из морской воды.

«Я думаю, что мы установили рекорд по разделению морской воды на течении», — сказал Дай.

Члены команды провели большую часть своих тестов в контролируемых лабораторных условиях, где они могли регулировать количество электричества, поступающего в систему. Но они также разработали демонстрационную машину на солнечной энергии, которая производила газообразный водород и кислород из морской воды, собранной в заливе Сан-Франциско.

И без риска коррозии из-за солей, устройство соответствует современным технологиям, использующим очищенную воду. «Самое впечатляющее в этом исследовании заключалось в том, что мы смогли работать при таких же электрических токах, как те, которые используются в промышленности сегодня», — сказал Кенни.

На удивление просто

Оглядываясь назад, Дай и Кенни видят простоту их конструкции. «Если бы у нас был хрустальный шар три года назад, это было бы за месяц», — сказал Дай. Но теперь, когда разработан базовый рецепт электролиза с морской водой, новый метод откроет двери для увеличения доступности водородного топлива, работающего на солнечной или ветровой энергии.

В будущем эту технологию можно будет использовать не только для производства энергии. Поскольку этот процесс также производит пригодный для дыхания кислород, водолазы или подводные лодки могут приносить устройства в океан и генерировать кислород внизу, не поднимаясь на поверхность для доступа к воздуху.

Что касается передачи технологии, «можно было бы просто использовать эти элементы в существующих системах электролизера, и это могло бы быть довольно быстро», — сказал Дай. «Это не похоже на начало с нуля — это больше похоже на начало с 80 или 90 процентов».

Среди других со-ведущих авторов — приглашенный ученый Юнь Куанг из Пекинского химико-технологического университета и Юнтао Мэн из Шаньдунского университета науки и технологий. Дополнительные авторы включают Вэй-Сюань Хунг, Иджин Лю, Цзянан Эрик Хуанг, Рохит Прасанна и Майкл МакГихи.

Эта работа финансировалась Министерством энергетики США, Национальным научным фондом, Национальным научным фондом Китая и Национальным проектом ключевых исследований и разработок Китая.

Чтобы читать все истории о науке в Стэнфорде, подпишитесь на еженедельный выпуск Stanford Science Digest.

Водород, полученный путем электролиза воды, теперь является конкурентоспособным по стоимости и дает нам еще один строительный блок для низкоуглеродной экономики.

Выработка дополнительной единицы электроэнергии с помощью фотоэлектрических систем или ветра не требует затрат.Одним из следствий роста возобновляемых источников энергии является то, что цены на электроэнергию на открытом рынке, как правило, будут падать. Как говорят экономисты, цены имеют тенденцию приближаться к предельным издержкам производства. Сегодня мы наблюдаем это на рынках электроэнергии. Это имеет глубокие последствия.

В этой заметке я рассматриваю влияние вероятного продолжающегося падения цен на электроэнергию на открытом рынке на один важный источник выбросов парниковых газов. Я пытаюсь показать, что производство водорода, которое в настоящее время почти полностью осуществляется с использованием метана и пара, будет в значительной степени основано на электролизе воды.Многие комментарии по поводу энергетического перехода оптимистичны в отношении перехода к электрификации транспорта и отопления зданий, но глубоко пессимистичны в отношении сокращения ископаемого топлива, используемого в промышленных процессах. В случае производства водорода этот пессимизм ошибочен.

В более общем плане я предполагаю, что водород станет доминирующим путем к долгосрочному хранению энергии, не в основном в виде самого газа, а в форме метана и жидкого топлива.

Чтобы внести ясность, я думаю, что у автомобилей на водородных топливных элементах очень мало шансов составить конкуренцию автомобилям с аккумуляторными батареями.Однако я верю, что использование водного электролиза для получения водорода, который затем сливается с молекулами углерода (такими как CO2) для создания синтетического природного газа и заменителей бензина и авиационного топлива, вероятно, будет центральной особенностью следующего этапа мировая декарбонизация. Для компаний, работающих на ископаемом топливе, которые пытаются избавиться от зависимости от нефти и газа, синтетические заменители существующего топлива должны стать ключевым направлением их долгосрочного планирования. Производство водорода и создание возобновляемых видов топлива, использующих этот водород, — это деятельность, больше похожая на основной бизнес нефтегазовых компаний, чем на фотоэлектрическую или ветряную.

Я не предполагаю, что правила или международные соглашения приведут к переходу на возобновляемый водород, а скорее, что простая экономика подтолкнет крупных нефтяных компаний, производителей химикатов и других к производству топлива из электролизованного водорода, а не из природного газа или сырой нефти.

Падение оптовых цен на электроэнергию продолжится

6 и 7 июня 2017 года в Северной Европе было ветрено. В течение долгих дней большую часть времени светило солнце.В Германии две трети общей выработки электроэнергии в полдень 7-го числа приходилось на ветровую и фотоэлектрическую энергию. В Великобритании газовые электростанции были сокращены до немногим более 20% выработки электроэнергии. Угольные генераторы большую часть периода простаивали полностью.

Воздействие на рынки электроэнергии было поразительным. Средняя спотовая цена на электроэнергию с почти немедленной поставкой упала до очень низкого уровня. Германия показала отрицательные показатели за ночь и почти нулевые показатели в течение большей части дня. Средняя цена в Великобритании с 15:00 вторника 6-го до 15:00 среды 7-го числа составляла чуть более 13 фунтов стерлингов за мегаватт-час, или 1 мегаватт-час.3 пенса за киловатт-час. Краткосрочные цены в Великобритании большую часть ночи были ниже нуля. До недавнего времени это были действительно очень редкие события, и они случаются всего несколько раз в неделю.

Но по мере того, как установленная мощность возобновляемых источников энергии продолжает расти, эта модель будет происходить все чаще. И Великобритания, и Германия продолжают расширять офшорную ветроэнергетику и в меньшей степени фотоэлектрическую энергию. У Великобритании есть амбиции иметь 30 гигаватт морской ветровой энергии к 2030 году. Полная мощность морской ветроэнергетики сама по себе почти покроет летний полуденный спрос.Вклад фотоэлектрических модулей будет означать, что возобновляемые источники энергии покроют общую потребность в электроэнергии. Очень трудно представить себе, что оптовые цены не отражают этот избыток предложения в долгосрочной перспективе вниз.

Тем не менее, правительство Великобритании продолжает прогнозировать резкий рост оптовых розничных цен на электроэнергию. Ожидается, что со средней 37 фунтов стерлингов за мегаватт-час в 2016 году цена вырастет более чем на 50% до 56 фунтов стерлингов в 2030 году. По прогнозам, к той же дате домохозяйства столкнутся с розничными счетами в размере , эквивалентными 180 фунтам стерлингов за мегаватт-час.Давайте сопоставим это число с сегодняшней средней оптовой ценой: 13 фунтов стерлингов — это чуть более 7% от 180 фунтов стерлингов, невероятно большой разрыв. Прогнозы правительства откровенно бредовые: оптовые цены на электроэнергию снижаются, и они останутся ниже. Без значительного повышения налогов они никогда не достигнут 180 фунтов стерлингов для местных потребителей.

Важно отметить, что эта постоянная дефляция цен на электроэнергию неизбежно повлияет на цены на ископаемое топливо. Что касается генерации, мы привыкли рассматривать затраты на электроэнергию как производную от цен на ископаемое топливо.Например, более высокие затраты на газ используются для автоматического повышения оптовых и розничных тарифов на электроэнергию. Эта ссылка теперь начинает работать в обратном направлении; падение цен на электроэнергию ведет к снижению затрат на природный газ. Если меньше природного газа используется в производстве электроэнергии в результате роста возобновляемых источников энергии, общий спрос на товар будет ниже, и цена упадет. По мере того как электромобили становятся все более распространенными, такая же связь устанавливается с нефтью. Более низкие цены на электроэнергию делают электромобили более привлекательными, снижая потребность в бензине и дизельном топливе.Таким образом, со временем цена на электроэнергию станет важным фактором, определяющим цену на нефть.

Роль электричества в установлении цен на ископаемое топливо можно наиболее четко увидеть, сравнив оптовую цену в Великобритании 6-7 июня со стоимостью газа. Краткосрочная рыночная цена на уровне 13 фунтов была лишь немногим выше эквивалентной цены на оптовый газ, составляющей около 12,50 фунтов стерлингов за мегаватт-час. Другими словами, в течение одного 24-часового периода электричество, которое обычно считается источником энергии премиум-класса, было всего на несколько процентов дороже, чем топливо, которое обычно используется для его производства.(Между прочим, нефть за 50 долларов в энергетическом выражении эквивалентна примерно 25 фунтам стерлингов за мегаватт-час, что в два раза превышает цену газа. В долгосрочной перспективе возобновляемые источники энергии также будут сдерживать рост цен на нефть).

Большая часть электроэнергии покупается и продается по контрактам на несколько дней или месяцев вперед, и эти цены будут значительно выше, чем на спотовом рынке 7 июня. Но, тем не менее, краткосрочные индикаторы являются мощным сигналом для инвесторов, думающих об инвестировании в производство электроэнергии на ископаемом топливе.Поскольку ветер и солнечная энергия становятся преобладающими источниками электроэнергии, использование газа или угля для производства электроэнергии становится все более и более плачевным. Например, новая газовая генерация потребует крупных субсидий по всей Европе, если будут построены электростанции.

Тесная связь между ценами на ископаемое топливо и затратами на возобновляемые источники энергии станет более сильной, поскольку доля электроэнергии в общем потреблении энергии будет все больше. Во-первых, я хочу проиллюстрировать один пример, который, как мне кажется, не привлекает достаточно внимания: вероятный переход от использования метана к электролизу воды в качестве основного способа получения водорода.

Электролизный водород

В мире производится около 50 миллионов тонн водорода в год. (Некоторые источники предполагают, что это нечто большее). Газ используется в качестве добавки на нефтеперерабатывающих заводах, в качестве сырья для производства аммиака и для многих различных промышленных процессов, включая, например, производство маргарина.

Сегодня почти весь водород производится путем так называемого «парового риформинга», обычно из метана (основного компонента природного газа).Поток газа смешивается с высокотемпературным паром в присутствии катализатора. Конечный продукт процесса представляет собой смесь CO2 и водорода. Ценный водород собирается, а CO2 сбрасывается в атмосферу. Если мои расчеты верны, водород, производимый сегодня в процессе парового риформинга, вызывает около 500 миллионов тонн выбросов в год, или более 1% глобальных парниковых газов. [1]

Водород можно также получить электролизом воды. Электричество используется для расщепления молекулы на водород и кислород.Если бы его производили с использованием водного электролиза, на мировое производство водорода сегодня потребовалось бы около 15% мировой выработки электроэнергии. Когда производство h3 переключится с использования метана на использование излишков электроэнергии, водород станет важным методом уравновешивания мировых энергосистем. Когда электричество в избытке, электролизеры будут включены. Их работа прекратится, когда станет мало электричества.

В прошлом электролиз использовался очень редко, потому что источник энергии, электричество, был дороже, чем газ, используемый для парового риформинга.

Это все еще правда? Нам необходимо изучить энергоэффективность парового риформинга, его эксплуатационные и капитальные затраты, а также относительные цены на газ и электроэнергию.

· Грубо говоря, новая электролизная установка сегодня обеспечивает энергоэффективность около 80%. То есть энергетическая ценность производимого водорода составляет около 80% электричества, используемого для расщепления молекулы воды. Эффективность парового риформинга составляет около 65%.

· Однако капитальные затраты на установку парового риформинга в настоящее время ниже стоимости нового электролизера аналогичной мощности.В отчете о проекте по переоборудованию района Лидс в Северной Англии с природного газа на водород для бизнеса и бытового использования предполагалась стоимость установки парового риформинга около 600 000 фунтов стерлингов на мегаватт мощности. Как и многое другое в низкоуглеродной экономике, затраты на электролизеры быстро падают. Некоторые производители предполагают, что стоимость электролизера составит около 700 000 фунтов стерлингов за мегаватт в течение следующего года или около того. ITM Power, производитель электролизера в Шеффилде, заявляет, что его затраты уже ниже 1 млн евро (около 870 000 фунтов стерлингов) на каждый мегаватт мощности.По мере резкого увеличения размеров электролизеров — скоро мы можем увидеть устройства на 10 мегаватт — стоимость единицы мощности будет снижаться. В конечном итоге электролизеры будут значительно дешевле оборудования парового риформинга.

· Электролизеры не требуют значительного обслуживания или большого административного труда. Паровой риформинг требует более высоких эксплуатационных затрат, но мне не удалось получить точных оценок. (Если у вас есть хороший источник, я был бы очень благодарен об этом). Поэтому я проигнорировал это число.

· Независимо от того, производится ли водород путем парового риформинга или электролиза, потребуется хранение как под низким, так и под высоким давлением. Затраты будут эквивалентными, если, например, электролизер не будет работать только при низких ценах на электроэнергию. В этом случае путь электролиза неизбежно потребует большего объема памяти.

Мы можем приблизительно оценить относительные затраты на производство водорода с помощью электролиза при различных ценах на электроэнергию и сравнить их со средней ценой на водород в Европе сегодня.Насколько я могу судить, водород от парового риформинга в настоящее время стоит около 5 пенсов за киловатт-час энергетической ценности, поставляемой пользователю на месте. [2] Это число не связано с какими-либо затратами или налогами на выбросы CO2 в атмосферу. Даже при нынешних низких ценах на углерод это добавит к полностью рассчитанной стоимости h3.

Когда падение цен на электроэнергию сделает более экономичным получение водорода путем электролиза? Давайте посмотрим на элементы, составляющие стоимость водорода при электролизе

· Капитальные затраты на электролизер.Я предполагаю, что закупочная цена (включая установку) составляет 700 000 евро за МВт мощности для использования электроэнергии для производства водорода. Это ниже, чем цена, которая могла бы быть достигнута сегодня, но должна быть возможна к 2019/2020 году. Я предполагаю, что электролизер будет работать около 4000 часов в год, в основном, когда электроэнергия дешевая из-за обильного ветра или солнца. При ставке дисконтирования 7% владельцу необходимо будет зарабатывать 65 000 евро в год, чтобы покрыть расходы в течение 20 лет. Стоимость 1 МВт-ч электроэнергии в течение более 4000 часов составляет 16 евро.25. Для простоты я переведу это в 14,15 фунтов стерлингов за МВтч по сегодняшнему обменному курсу

фунтов стерлингов / евро · Текущие расходы. Оценок для этого немного, но число невелико. Я оцениваю 5 евро за МВтч, или 4,35 фунта стерлингов. Я считаю это консервативным.

· Стоимость электроэнергии. Это критический элемент. До недавнего резкого падения оптовых цен на электроэнергию цена на электроэнергию казалась дорогостоящей. Я взял для анализа достаточно типичный день — вчера, 4 июля 2017 года.В отличие от дней в начале июня, упомянутых в начале статьи, здесь не было особенно солнечно или ветрено. Я думаю, что будет справедливо использовать этот день как образец летних цен на электроэнергию. Средняя цена на краткосрочном балансирующем рынке составила 35,87 фунта стерлингов в течение 24 часов. Однако за 11 часов с самой низкой ценой (22 получасовых периода) это было 23,92 фунта стерлингов. Поскольку я предполагаю, что электролизер работает 11 часов в день (около 4000 часов в год), я использую эту среднюю цену.

Цены на электроэнергию «балансирующего рынка» Великобритании на 4 июля 2017 г.

Гидролиз солей: уравнения | Химия для неосновных

Цели обучения

  • Определите гидролиз соли.
  • Напишите уравнения солей, образующих основные растворы.
  • Напишите уравнения для солей, образующих кислые растворы.
  • Напишите уравнения солей, образующих нейтральные растворы.

Печенье лучше

Выпечка кажется легкой со всеми доступными смесями в коробках («просто добавьте воды и перемешайте»). Однако выпечка включает в себя много химии — независимо от того, работаете ли вы с коробкой или с ингредиентами, которые вы отмеряете.

Одним из важных компонентов любого печенья является бикарбонат натрия (более известный как разрыхлитель).Если у вас рецепт без дрожжей, любая взбитость готового печенья обычно возникает из-за углекислого газа, образующегося из разрыхлителя. Одна популярная марка упакованной смеси использует комбинацию бикарбоната натрия и сульфата натрия и алюминия для производства CO 2 . Реакция видна ниже:

Если все пойдет хорошо, печенье поднимется, блины будут воздушными, и все будут довольны.

Гидролиз солей: уравнения

Соль — это ионное соединение, которое образуется, когда кислота и основание нейтрализуют друг друга.Хотя может показаться, что солевые растворы всегда будут нейтральными, они часто могут быть кислыми или щелочными.

Рассмотрим соль, образовавшуюся при нейтрализации слабокислой фтористоводородной кислоты сильным основным гидроксидом натрия. Молекулярные и чистые ионные уравнения показаны ниже.

Поскольку фторид натрия растворим, ион натрия является ионом-наблюдателем в реакции нейтрализации. Фторид-ион способен в небольшой степени реагировать с водой, принимая протон.

Ион фтора действует как слабое основание Бренстеда-Лоури. Ион гидроксида, который образуется в результате вышеуказанной реакции, делает раствор слегка щелочным. Гидролиз соли — это реакция, в которой один из ионов соли реагирует с водой, образуя кислотный или основной раствор.

Соли, образующие основные растворы

Когда твердый фторид натрия растворяется в воде, он полностью диссоциирует на ионы натрия и ионы фтора. Ионы натрия не обладают способностью к гидролизу, но фторид-ионы гидролизуются с образованием небольшого количества фтористоводородной кислоты и гидроксид-иона.

Соли, полученные в результате нейтрализации слабой кислоты (HF) сильным основанием (NaOH), всегда будут давать солевые растворы, которые являются основными.

Соли, образующие кислотные растворы

Хлорид аммония (NH 4 Cl) представляет собой соль, которая образуется, когда сильная кислота HCl нейтрализуется слабым основанием NH 3 . Хлорид аммония растворим в воде. Образовавшийся хлорид-ион не может гидролизоваться, потому что он является сопряженным основанием сильной кислоты HCl.Другими словами, ион Cl не может принять протон из воды с образованием HCl и OH , как это сделал ион фтора в предыдущем разделе. Однако ион аммония способен незначительно реагировать с водой, отдавая протон и, таким образом, действуя как кислота.

Соли, образующие нейтральные растворы

Соль, полученная в результате реакции сильной кислоты с сильным основанием, образует раствор с pH 7. Примером является хлорид натрия, образующийся при нейтрализации HCl с помощью NaOH.Раствор NaCl в воде не обладает ни кислотными, ни основными свойствами, поскольку ни один ион не способен гидролизоваться. Другие соли, образующие нейтральные растворы, включают нитрат калия (KNO 3 ) и бромид лития (LiBr). В приведенной ниже таблице показано, как определить кислотность или основность солевого раствора.

Соль, образованная из: Солевой раствор
Сильная кислота + сильное основание нейтральный
Сильная кислота + слабое основание Кислый
Слабая кислота + сильное основание Базовый

Соли, образующиеся в результате реакции слабой кислоты и слабого основания, труднее анализировать из-за конкурирующих реакций гидролиза между катионом и анионом.Эти соли не будут рассматриваться в этой концепции.

Сводка

  • Определение гидролиза солей.
  • Описаны реакции гидролиза солей с образованием кислых, основных или нейтральных растворов.

Практика

Решите задачи 1, 2, 3 и 5 в ChemWiki.

Обзор

  1. Каким образом F дает базовое решение?
  2. Как ион аммония производит кислый раствор?
  3. Почему растворенный NaCl дает нейтральный раствор?

Глоссарий

  • гидролиз соли: Реакция, в которой один из ионов соли реагирует с водой, образуя кислотный или щелочной раствор.

Более дешевый способ получения водорода из воды

Одним из основных препятствий, мешающих широкомасштабному использованию топливных элементов, являются дорогие катализаторы, используемые для производства водородного топлива из воды. Исследователи из Университета Калгари говорят, что они разработали новый метод изготовления катализаторов с использованием недорогих металлов.

Два электрода, покрытые пленками Fe40Ni60O, производят водород и кислород из воды с меньшим расходом электроэнергии, чем без катализатора. Предоставлено: Университет Калгари.

Два профессора химии — Кертис Берлингетт и Саймон Трудел — сегодня опубликовали статью в Science , показывающую, как работают их электрокатализаторы, а также более дорогие материалы. Они запатентовали свой метод производства и создали компанию FireWater Fuel, которая планирует выпустить продукт уже в следующем году. Цель состоит в том, чтобы сделать электролизер — устройство, которое расщепляет воду для получения водородного и кислородного топлива — достаточно доступным для предприятий и потребителей.

Их изобретение — создание катализаторов из комбинации соединений металлов, в которых используется железо, кобальт и никель. Процесс, при котором соединения или оксиды металлов обрабатываются светом, не требует высоких температур.

«Открытие в нашей статье — это способность изготавливать каталитические пленки с равномерным распределением нескольких металлов», — говорит Берлингетт. «Мы используем технологию, которая использует свет для разложения экологически безвредных прекурсоров на воздухе в наши каталитические пленки. Этот процесс масштабируем и применим почти к каждому металлу в периодической таблице.”

Обычные катализаторы изготавливаются из редких или дорогих металлов, таких как платина. Метод исследователей из Калгари позволяет получать пленки аморфные по своей молекулярной форме, а не по кристаллической структуре. Эта сильно неупорядоченная структура фактически делает их более реактивными.

Профессор из Гарварда Дэниел Носера, работая в Массачусетском технологическом институте, представил недорогой катализатор на основе аморфного оксида кобальта для расщепления воды с целью получения водородного топлива. Компания под названием Sun Catalytix была образована в 2009 году с использованием венчурного и государственного финансирования для коммерциализации его работы, но она изо всех сил пыталась создать жизнеспособный продукт и с тех пор сместила свое внимание на производство проточных батарей.(См. Sun Catalytix стремится ко второму действию с помощью Flow Battery.)

Берлингетт говорит, что он и Трудел продвинули предыдущие работы, потому что их процесс может быть использован для любого металла Периодической таблицы и сочетает в себе несколько металлов. «Аморфные гетерогенные катализаторы хорошо известны», — говорит он. «Проблема в том, что трудно создавать аморфные материалы со многими другими металлами (кроме оксида кобальта), и бесконечно труднее вводить несколько типов металлов в аморфные пленки».

Коммерчески жизнеспособный электролизер считается ключевым компонентом долгожданной экономии водорода.Хороший катализатор может снизить количество электричества, необходимого для производства водорода и кислорода из воды. Затем водород будет храниться в резервуарах и подаваться в топливный элемент для производства электроэнергии по мере необходимости.

Первоначально FireWater Fuel намеревается разработать электролизер для производства водорода для хранения энергии на ветряных электростанциях. Он намеревается создать коммерческий прототип электролизера размером с морозильную камеру, который к 2015 году преобразует несколько литров воды в день в электричество для потребителей.

Катализаторы | Бесплатный полнотекстовый | Ферментативный синтез эстолидов из касторового масла

1.Введение

Эстолиды представляют собой класс полиэфиров жирных кислот с интересными биологическими свойствами [1]. Кроме того, в последнее время все большее внимание уделяется синтетическим эстолидам. Привлекательные физические свойства, в том числе улучшенная гидролитическая стабильность по сравнению с глицеридами, будучи биоразлагаемыми и происходящими из возобновляемых источников, вызвали интерес к различным промышленным применениям, таким как биосмазочные материалы [2,3,4], пластификаторы [5] и приложения для эмульгирования. или увеличение вязкости [6].Эстолиды могут быть получены из гидроксижирных кислот путем этерификации (рис. 1) или из ненасыщенных жирных кислот путем кислотно-катализируемого присоединения к двойной связи [7,8,9]. Однако суровые условия могут привести к окрашенным продуктам и нежелательным побочным реакциям, которые потребуют дополнительных затрат на очистку. Таким образом, ферментативный синтез эстолидов с использованием липаз был исследован в качестве альтернативы преодолению этого [2,3,10,11,12,13,14,15]. Ферментно-опосредованные реакции предполагают мягкие условия реакции, такие как температура и давление окружающей среды и нейтральный pH.Вместе с высокой селективностью это приводит к очень чистым реакциям. Однако, как и в случае с кислотно-катализируемыми способами, контроль степени полимеризации (длины цепи) продолжает оставаться проблемой. Химическая альтернатива с использованием защитных групп направлена ​​на решение этой проблемы, но кажется громоздкой и дорогостоящей в больших масштабах [16]. Касторовое масло содержит 90% рицинолевой кислоты (12-гидрокси-9-цис-октадеценовой кислоты) и, следовательно, является естественной отправной точкой. для синтеза эстолидов. Однако описанные ферментативные подходы обычно проходят через гидролиз касторового масла с образованием свободной рицинолевой кислоты или начинаются с коммерческой рицинолевой кислоты, которая затем конденсируется до эстолидов [2,3,9,10,14,15].Мы сообщаем о катализируемом липазой синтезе эстолидов непосредственно из касторового масла путем переэтерификации в экологически чистом процессе с использованием только воды в качестве растворителя и производством только глицерина в качестве побочного продукта.

3. Обсуждение

CALA известна своей способностью работать с объемными вторичными спиртами [17]. Здесь липаза также демонстрирует заметное предпочтение липофильным реакциям переноса ацила. Следовательно, несмотря на очень высокие концентрации воды, переэтерификация касторового масла предпочтительнее гидролиза.Это уникально для CALA по сравнению с другими протестированными липазами и составляет основу одностадийного синтеза эстолидов непосредственно из касторового масла. Большинство опубликованных способов получения эстолидов, катализируемых липазой, начинаются с получения гидроксижирных кислот на отдельной стадии [2,3,12] или использования дорогостоящей коммерчески доступной рицинолевой кислоты [10,14,15]. Конденсация до эстолидов обычно достигается с помощью липазы Candida rugosa (CRL) в свободной или иммобилизованной форме. В иммобилизованной форме систему можно высушить до очень низкой активности воды, которая, как сообщается, запускает реакцию.В такой системе Фрейре и его коллеги достигли EN = 7, как определено с помощью спектроскопии ЯМР 13 C [2]. Число эстолидов, полученное в настоящем исследовании, ниже (примерно 2,5, что соответствует тримерам и тетрамеру в среднем), но неясно, что это означает для потенциальных применений.

Неотъемлемой проблемой при получении эстолидов реакциями полимеризации является то, как контролировать распределение полученных продуктов. Производство эстолидов непосредственно из касторового масла является простым и экономичным, но при этом в смесь продуктов добавляются новые компоненты, а именно глицериды.Интересно, что мы обнаружили, что сочетание различных специфичностей липазы в многоступенчатых ферментативных реакциях может модифицировать продукты для достижения определенных свойств. Следовательно, глицерин количественно удаляется гидролизом глицеридов, катализируемым TLL, без воздействия на эстолиды. Кроме того, предварительные результаты указывают на потенциал CALB при этерификации концевых карбоновых кислот с образованием эстолидов с низким AV, например, для применения в биосмазочных материалах.

Эстолиды были проанализированы с помощью гель-проникающей хроматографии [18], ВЭЖХ, ГХ и ряда других аналитических методов [19].В настоящем исследовании было обнаружено, что 1 H ЯМР является быстрым и количественным методом для получения средних EN-чисел непосредственно из интегралов, а также информации о чистоте и степени этерификации в 3-ферментном процессе. Он дополняется также быстрым и простым методом MALDI MS для получения информации об отдельных видах в смесях продуктов. MS-анализ такой сложной смеси изомеров, очевидно, затруднен тем фактом, что несколько видов имеют точно такую ​​же молекулярную массу (см. Рисунок 2).Однако предварительные результаты продемонстрировали потенциал методов MS и для различения таких изобарных веществ.

Чтобы биотехнологические инновации перешли от лабораторных проверок концепции к промышленным масштабам производства, новый процесс должен предлагать уникальные преимущества, например свойства продукта или экономию затрат по сравнению с известными методами. Такие факторы, как безопасность и устойчивость, также становятся все более важными. Фактически, применение липолитических ферментов для модификации растительных масел хорошо зарекомендовало себя в промышленности.Основываясь на этом, настоящая работа обрисовала в общих чертах возможную простую и недорогую процедуру превращения касторового масла непосредственно в эстолиды. Процесс может проводиться в условиях окружающей среды в реакторах с мешалкой с известным коммерчески доступным ферментом в жидкой форме. Иммобилизованные ферменты, хотя их легко отделить и повторно использовать, они значительно дороже, часто создавая барьер для реализации ферментативных процессов. Использование жидкого фермента (ов) открывает возможность одноразового процесса, хотя его также можно рециркулировать в водной фазе.

4. Материалы и методы

4.1. Общие процедуры

Все химические вещества были приобретены у Merck-Sigma-Aldrich (Сент-Луис, Миссури, США), а касторовое масло было предоставлено Jayant Agro-Organics Ltd. (Мумбаи, Индия). Все ферменты были предоставлены Novozymes A / S (Багсваерд, Дания). Ферменты в жидкой форме включали NovoCor AD L (CALA), липозим CALB L (CALB), липолазу 100 л (TLL), палатазу 20000 л (RML), Stickaway (HIC) и экспериментальную липазу из Geotrichum Candidum (GCL).Иммобилизованные ферменты включали Novozym 435 (CALB), а также вышеупомянутые жидкие ферменты, иммобилизованные до загрузки 100 мг / г путем адсорбции на гранулах смолы Lewatit VP OC 1600. Мелкомасштабные эксперименты проводились параллельно в герметичном 24-луночном планшете с круглым дном и глубокими лунками с использованием специально разработанной мешалки-нагревателя. Перемешивание обеспечивалось магнитной мешалкой с поперечными головками в каждой лунке. Стандартные условия: касторовое масло (2 г), вода (1 мл), липаза (0,1 мг ферментного белка, EP, на г касторового масла), 40 ° C, 500 об / мин в течение 24 часов.Перед анализом образцы инактивировали при 99 ° C, 600 об / мин в течение 15 мин на ThermoMixer (Eppendorf, Гамбург, Германия). Для отделения масляной фазы мелкомасштабные образцы центрифугировали на микроцентрифуге MiniSpin (Eppendorf, Гамбург, Германия), тогда как крупномасштабные образцы центрифугировали на большой настольной центрифуге Multifuge 3 S-R (Heraeus, Ханау, Германия).

4.2. Аналитические процедуры. Образцы ЯМР
получали смешиванием образца масла (50 мкл) с хлороформом-d (700 мкл) и анализировали на приборе Bruker Avance III HD 400 МГц (Bruker Biospin, Фелланден, Швейцария).EN рассчитывали из интегралов рицинолевого сигнала -CH-OH при 3,65 м.д. и этерифицированного сигнала -CH-OR при 4,85 м.д. как: В процессе с тремя ферментами процент концевых групп карбоновых кислот, этерифицированных 1-гексанолом. был рассчитан из сигнала гексилового эфира -CH 2 O- при 4,05 м.д., предполагая, что на каждый свободный гидроксил рицинолевой кислоты приходится одна концевая группа карбоновой кислоты:

% гексилового эфира = 100% × I 4.o5 /2 / I 3.65

MALDI-MS-анализы выполняли на масс-спектрометре Bruker UltrafleXtreme MALDI-TOF (Bruker Daltonik, Бремен, Германия).Образцы разбавляли до конечной концентрации 1 мг / мл в MeCN-H 2 O (1: 1) и наносили на планшет-мишень с матрицей Super-DHB. Для анализа ЖХ-МС использовали прибор Bruker amaZon SL, элюируя колонку C18 RP градиентом от 50% до 100% метанола (растворитель B) по сравнению с 0,1 мМ водным NaCl (растворитель A), и детектируя с помощью ESI MS в положительный режим. Титрование проводили растворением масла (примерно 0,5 мл, без водной фазы) в 2-пропаноле (10 мл). После добавления 1% фенолфталеина (0.5 мл), по каплям добавляли 0,1 М NaOH до появления стойкого розового цвета. Для холостого образца масло (1 мл) титровали 0,025 М NaOH. Кислотное число (AV) (мг / г) рассчитывали как:

AV = c NaOH × V NaOH × M KOH / m образец

4.3. Мультиферментные процессы

Для расширенного двухферментного процесса касторовое масло (50 г) смешивали с водой (25 мл) и добавляли NovoCor AD L (0,73 мл, 12,5 мг EP). Смесь инкубировали в круглодонной колбе при быстром перемешивании на магнитной мешалке (500 об / мин) при 40 ° C в течение 24 ч.Затем образец инактивировали при 99 ° C в течение 15 минут и центрифугировали в течение 15 минут. Затем масляную фазу (43 г) снова смешивали с водой (21 мл) и добавляли липолазу 100 л (0,64 мл, 10,8 мг ферментного белка). Реакционную смесь перемешивали еще 24 ч при 40 ° C. Инактивацию и центрифугирование второй стадии выполняли аналогично первой стадии, в результате чего получали 35 г смеси эстолидов. Для трехферментного процесса смесь эстолидов из двухстадийного процесса (4 г) смешивали с 1-гексанолом (2 мл) и Novozym 435 (10 мг) в небольшой круглодонной колбе и инкубировали в течение 24 часов при 40 ° C. ° C.Реакцию останавливали инактивацией фермента. Разделения фаз не наблюдалось. Иммобилизованный фермент удаляли фильтрованием, а избыток 1-гексанола удаляли роторным испарением.

Как сделать ваше предприятие более безопасным? • BiogasWorld

ОБНОВЛЕНО: 2020/12/18

Меры безопасности для систем анаэробного сбраживания

Независимо от того, проектируете ли вы, строите или эксплуатируете биогазовую установку, вам необходимо определить риски для здоровья и безопасности и соответствующим образом спланировать меры по их устранению или смягчению, чтобы сделать ваше предприятие максимально безопасным.Это важный шаг во избежание травм и смертей.

Однако часто причиной несчастных случаев являются человеческие ошибки, поломки оборудования или неправильное использование оборудования. Таким образом, несчастных случаев часто можно избежать, если вы предвидите риски или тщательно планируете свой проект.

Краткое изложение ниже определяет основные опасности, связанные с объектом AD, представляет некоторые необходимые меры безопасности, показывает схемы объекта AD и дает несколько примеров прошлых аварий, которые произошли в отрасли.

Биогаз

Биогаз, производимый установкой анаэробного сбраживания, состоит из горючих газов метана (50-75%), диоксида углерода (25-50%), воды (h3O), азота (N2), кислорода (O2), сероводорода (h3S). ), аммиак (Nh4) и микроэлементы (галогенорганические соединения, силоксаны и др.). h3S, CO2 и вода делают биогаз очень агрессивным.

Состав может варьироваться в зависимости от типа поступающих субстратов и условий эксплуатации.

Свойства биогаза

Источник: Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) — Переведено

.
Состав биогаза в зависимости от источника

Источник: Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) — Переведено

.

Риски для здоровья и безопасности, связанные с биогазовой установкой

Все следующие риски легко снизить, если принять во внимание здоровье и безопасность на всех этапах разработки биогазового проекта.К рискам относятся, например:

  • Пожар и взрыв
  • Опасности замкнутого пространства
  • Риск удушья
  • Риск отравления газом (H 2 S, NH 3 )
  • Риск утечки газа или жидкости под высоким давлением
  • Риски, связанные с вращающимся механическим оборудованием
  • Риски, связанные с возбудителями (болезнями)
Пожар и взрыв

При определенных условиях биогаз в сочетании с воздухом может образовывать взрывоопасную газовую смесь.Риск пожара и взрыва особенно высок вблизи варочных котлов и газовых резервуаров. Это может произойти из-за утечки газа, образования взрывоопасной зоны, сварки, засорения или замерзания труб или других причин.

Для создания взрывоопасной атмосферы одновременно выполняются следующие условия:

  • Наличие горючего газа: метан (Ч5)
  • Наличие окислителя: кислород воздуха
  • Наличие источника возгорания
  • Концентрация горючего газа, входящего в его взрывоопасный диапазон (LIE-LSE)
  • Наличие заключения.
Треугольник взрыва для биогаза

Источник: Немецкая ассоциация биогаза

Для биогаза, состоящего из 60% метана и 40% углекислого газа, диапазон концентраций биогаза в воздухе, необходимый для достижения взрывоопасного диапазона, составляет от 8,5 до 20,7.

Риск удушья

Производство, транспортировка и сжигание биогаза может привести к дефициту кислорода в атмосфере. Накопление биогаза в замкнутом пространстве может значительно снизить уровень кислорода (аноксия) и вызвать симптомы отравления или удушья, даже смерть.

Минимальное нормативное содержание кислорода составляет 19%. Удушающие агенты, которые являются типичными составляющими биогаза, — это углекислый газ (CO2) и метан (Ch5).

Химические опасности

Из-за своих токсикологических свойств аммиак, сероводород или диоксид углерода подвергают операторов опасности. Чтобы снизить риски, важно поддерживать пороговое предельное значение (ПДК).

Тот, кто подвергается воздействию h3S с концентрацией более 50 частей на миллион, может получить серьезные травмы или умереть.Такие концентрации также вызывают коррозию труб или стальных резервуаров или выход из строя биогазового двигателя.

Пределы воздействия на рабочем месте основных опасных газов в биогазе

Источник: Национальный институт исследований и безопасности (INRS) — Переведено

Утечка газа или жидкости под высоким давлением

Утечка газа или жидкости под высоким давлением происходит, когда давление в резервуарах становится ниже или выше нормального. Например, поломка резервуара может вызвать затопление участка дигестатом.Дигестат распространяется на близлежащие земли, если вовремя не остановить наводнение.

Биологические опасности (патогены)

Отходы животного и человеческого происхождения, используемые в качестве сырья для БА, содержат различные патогенные бактерии, паразиты и вирусы. Патогенными видами, которые регулярно присутствуют в навозе животных, навозной жиже и бытовом мусоре, являются бактерии (например, Salmonellae, Enterobacter, Clostridiae, Listeria), паразиты (например, Ascaris, Trichostrangylidae, Coccidae), вирусы и грибы.

Например, при разливе резервуара в резервуар для жидкого навоза могут образовываться выбросы и аэрозоли, содержащие микроорганизмы.

Обзор опасностей на биогазовых установках

Источник: Немецкая ассоциация биогаза

Взрывоопасные зоны

Источник: Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques (INERIS) — Переведено

Правила техники безопасности
Общие
  • Используйте коррозионно-стойкий материал для воды или серных продуктов
  • Оборудование должно быть спроектировано таким образом, чтобы не допускать попадания или выхода биогаза
  • Электроустановки должны соответствовать нормам и правилам

Относительно пожарной опасности:

  • Составляющие материалы, в частности варочные котлы или установка для сжигания, должны быть негорючими
  • Установки должны соответствовать положениям статьи R4216 Трудового кодекса: предусматривать специальные системы пожаротушения внутри помещений систем обнаружения.
  • Избегать хранения внутри помещений
  • Хранение нефтепродуктов должно соответствовать Указу от 1 июля 2014 г., устанавливающему технические правила и применимые меры безопасности для хранения нефтепродуктов
Варочные котлы, пост-варочные котлы и резервуары для хранения биогаза
  • Установить устройство для защиты от опасности взрыва
  • Предохранительный клапан: варочные котлы и резервуары для хранения биогаза должны быть оборудованы предохранительными устройствами (предохранительными клапанами), предотвращающими чрезмерный вакуум или избыточное давление
  • Шлюзовые затворы: имеют 2 шлюзовых затвора для одного варочного котла на случай, если один из них выйдет из строя.Кроме того, должна быть возможность заблокировать одну из шлюзовых ворот вручную
  • Смеситель: получите резервный источник питания.
Десульфуризация биогаза путем нагнетания воздуха
  • Внутри варочного котла или пост-варочного котла насос-дозатор воздуха должен быть настроен таким образом, чтобы воздушный поток не превышал 8% от объема биогаза, произведенного за тот же период
  • Входной трубопровод реактора
  • должен быть оборудован обратным клапаном, который предотвращает обратный поток биогаза.
Факелы

Факелы необходимы для контроля рисков на биогазовой установке. Если возникают проблемы или установка находится на этапе запуска, факелы должны очищать биогаз. Биогаз нельзя отправлять в атмосферу.

  • Газовые факелы должны быть оборудованы пламегасителем
  • Должен иметь вентиляционное устройство
Конденсатор
  • Убедитесь, что во время сброса пара нет утечки биогаза за пределы
  • Установить датчики высокого и низкого уровня, подключенные к остановке насоса
Резервуар для хранения дигестата
  • Если бак накрыт, важно обеспечить его достаточную вентиляцию
  • Установить детектор высокого уровня, подключенный к подаче дигестата.
Технические помещения

Технические помещения должны иметь достаточную вентиляцию.

Трубопровод

Отдельный трубопровод для биогаза и субстрата. Трубопровод биогаза тоже должен быть:

  • Герметично и протестировано перед первым использованием
  • Устойчив к воздействию жидкостей, давлений и коррозии
  • Легкодоступный и предпочтительно размещаемый на поверхности
  • Должен состоять из сварных секций и не выходить за пределы ограниченного пространства, особенно помещения
  • Обеспечьте уклоны для отвода коррозионных веществ и конденсата
  • Трубопровод, удерживающий подсобное помещение, должен быть защищен от замерзания
  • Предохранительные клапаны должны быть размещены перед установками, предназначенными для производства, хранения, обработки и использования биогаза
  • Системы срабатывания предохранительных клапанов следует устанавливать в легкодоступных местах

Как минимизировать риски и обеспечить безопасность на каждом этапе вашего биогазового проекта?

Оператор и проектировщик установки должны принимать определенные меры на каждом этапе проекта.Цель — обеспечить безопасность и минимизировать риски.

Заводское проектирование

Этот шаг особенно важен для обеспечения безопасности биогазовой установки. Оператору и проектировщику установки следует обратить внимание на:

  • Нормы, руководства и все другие своды правил, применимые к биогазовым установкам
  • Классификация взрывоопасных зон, поскольку электрическая система, установленная на биогазе, должна соответствовать рискам взрыва
  • Избегать замкнутого пространства
  • Возможные риски, которые могут возникнуть во время работы установки
Строительство объекта
  • Обязательно тщательно спланируйте проект
  • Нанять эксперта на месте, чтобы убедиться, что рабочие применяют установленные меры по охране труда и технике безопасности
Ввод биогазовой установки в эксплуатацию

Ввод в эксплуатацию биогазовой установки может быть самым опасным этапом проекта.

Аварии, которые могут произойти, включают:

  • Разрушение конструкции редко случается при наполнении резервуара или испытании труб высокого давления
  • Случайный гидравлический выброс во время предпусковых испытаний насосов и клапанов
  • Отсутствие калибровки оборудования по охране труда
  • Более высокий риск взрыва, когда воздухозаборники открыты и воздух достигает биогаза
Работа биогазовой установки

На этом этапе происходит множество аварий и инцидентов.Чтобы их избежать, оператору необходимо:

  • Обучить каждого оператора установки работе в замкнутом пространстве, портативному обнаружению газа, использованию технологических процессов и оборудования
  • Применяйте строгие процедуры для блокировки оборудования
  • Регулярно проверяйте оборудование для обеспечения здоровья и безопасности, чтобы убедиться, что оно откалибровано и обеспечивает точные измерения
  • Проведите визуальный осмотр всего оборудования для обнаружения утечек и проверки состояния оборудования
  • Убедитесь, что все работники принимают меры по охране здоровья, чтобы избежать болезнетворных микроорганизмов
  • Обучить всех заводских рабочих базовым навыкам пожаротушения и СЛР

Примеры прошлых аварий на биогазовых установках

В период с 2005 по 2015 год в Европе произошло около 800 аварий на биогазовых установках.К счастью, менее дюжины из них имели последствия для людей. Вот несколько примеров.

Фермерский завод, Сен-Фаржо, Франция

В 2018 году произошел взрыв, за которым последовал пожар на уровне газометра в пост-дигестор фермы в Сен-Фаржо, Франция. Авария произошла во время первоначальной проверки работы мешалки при замене ее пропеллера.

Последствия
  • Поломка газометра
  • Оплавление кабеля питания мешалок
  • Повреждение герметизирующей вуали
Причины
  • Ошибка при установке мешалки
  • Опорная система мешалки не заземлена
  • Электрическая дуга при отключении питания мешалки, зажигания и источника пламени
  • Неэффективный мониторинг со стороны сертифицированных организаций во время первичных и периодических посещений
Биогазовая установка Радерайстед, Германия

В 2005 г. произошла утечка большого количества h3S в зарядном цехе биогазовой установки в Радерайстедте, Германия.Рабочие не соблюдают процедуру разгрузки грузовика из-за поломки крышки, закрывающей цистерну. Резервуар с отходами животноводства и молочных продуктов остается открытым.

Последствия
  • Смерть водителя грузовика и еще трех рабочих
  • Травмы и госпитализация другого рабочего
Предпринятые действия
  • Примите меры безопасности, чтобы избежать работы мешалок, когда крышка резервуара остается открытой
  • Сделайте новые потоки, чтобы избежать попадания жидкого дигестата через траншею
  • Оптимизировать систему вентиляции
  • Установить детекторы газа
  • Избегайте промежуточного хранения в траншее по ночам и в выходные дни
  • Избегайте смешивания материалов
  • Обучать рабочих

Дополнительные рекомендации по рискам и мерам безопасности на установках для анаэробного сбраживания

Существует ряд руководящих указаний по необходимым мерам безопасности для установок анаэробного сбраживания.Вы можете прочитать их, чтобы получить дополнительную информацию по этой теме.

В документе «Правила безопасности сельскохозяйственных биогазовых установок» (l’Institut national de l’environnement Industriel et des risques de la France) (только на французском языке) содержится информация об эксплуатации и техническом обслуживании биогазовых установок. Он содержит важные меры по предотвращению рисков во время эксплуатации, приема, запуска, тестирования и обслуживания биогазовых установок, вмешательства в замкнутых пространствах, в дигесторах, дигесторах и резервуарах для хранения.

В зависимости от вашего региона вот несколько руководств, которые могут вам пригодиться:

Нужна дополнительная информация?

Biogasworld — ваш информационный ресурс в области производства биогаза и биометана / ГСЧ. Наша команда обладает глубокими знаниями рынка, что позволяет нам делиться наиболее актуальными данными по стратегически важным темам.

Наша библиотека ресурсов включает такие темы, как риски и меры безопасности при использовании биогазовых установок.Загрузите краткий обзор нашего отчета о мерах безопасности здесь.

Brunton HYDROLYSER Бытовая техника Эксплуатация и руководство пользователя Просмотр / загрузка в формате PDF

Как хранится водород?

Водород хранится в небольших картриджах (HYDROCORE) при низком давлении. При заправке газообразный водород направляется в картридж

под высоким давлением и адсорбируется на поверхности специального металлического сплава, который содержится внутри картриджа

, превращаясь, таким образом, в твердое тело (гидрид).При подключении к топливному элементу картриджи HYDROCORE

медленно выделяют водород, используя процесс теплообмена с температурой окружающей среды.

Как заправить картриджи HYDROSTIK водородом?

Добавьте воды в резервуар для воды устройства, подключите адаптер AC-DC и вставьте картридж HYDROCORE.

HYDROLYSER расщепляет воду на водород и кислород, отправляя водород в картридж HYDROCORE. Это займет около

Каков уровень чистоты водорода, производимого ГИДРОЛИЗАТОРОМ?

Чистота водорода, производимого HYDROLYSER, составляет 99%.Гидриды металлов, содержащиеся в картридже

, сначала адсорбируют водород, а затем высвобождают его с более высокой чистотой в топливный элемент.

Когда мне нужно долить воду в резервуар для воды?

Когда нужно опорожнять дренажный бак?

Когда резервуар для отходов заполнится, слейте сточную воду и снова наполните резервуар для воды.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Светодиодный индикатор мигает между красным в течение 1 секунды и не горит в течение 3 секунд.

РЕШЕНИЕ: Попробуйте добавить в резервуар для воды воду от 40 ° C до 70 ° C.

Светодиодный индикатор мигает между красным в течение 1 секунды и не горит в течение 1 секунды.

РЕШЕНИЕ: Проверьте уровень воды в резервуаре для воды и резервуаре для сточной воды. Либо добавьте

воды в резервуар для воды, либо удалите воду из резервуара для сточной воды, если необходимо.

Q:

3.

4.

5.

4

6.

T

РЕШЕНИЕ A:

г.

РЕШЕНИЕ B: Проверьте температуру воды (см. 4.РЕШЕНИЕ A)

РЕШЕНИЕ A

РЕШЕНИЕ B: отсоедините картридж и подсоедините его к продукту топливного элемента, чтобы подтвердить

, что в картридже есть водород.

Q:

A:

Q:

A:

Q:

A:

2.

РЕШЕНИЕ A: сгладьте

, и HYDROCORE полностью вставлен в резьбу.

РЕШЕНИЕ B:

РЕШЕНИЕ C: Снимите и повторно подключите адаптер AC-DC.

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Не трогайте и не разбирайте HYDROFILL

• Держите HYDROLYSER вдали от огня, открытого пламени или источников тепла

• Храните HYDROCORE вдали от источников огня или других источников тепла. источники тепла

• Храните HYDROLYSER в недоступном для детей месте

• Добавляйте осторожно, чтобы избежать переполнения резервуара для воды

WARNING

1

HYDROLYSER

Крышка резервуара для воды

Индикатор состояния

HYDRO2000 (

a)

HYDROLYSER

Бак для сточной воды

Бак для воды

Тип стеллажа

Вход воды

Электролизная ячейка с протонообменной мембраной

Деионизированная или дистиллированная

вода с объемом

x

Г x В)

145 x 153 x 208 мм (5.7 x 6 x 8,2 дюйма)

Входное напряжение

Постоянный ток: 10–19 В

Вода

Прибл. 20 мл / час (1,2 дюйма / час)

Вес 1,8 кг ± 5% (3,97 фунта ± 5%)

99% (только для HYDROCORE)

Purity

Спецификация выхода

на

Только для HYDROSTIK 10 -40 ° C (50-104 ° F)

3

Номинальная мощность

≤23 Вт

Заправка

ME на один HYDROCORE

Около 4 часов (при температуре окружающей среды 25 ° C)

ОБЗОР СИСТЕМЫ HYDROCORE

D В системе используется протонообменная мембрана

(PEM), электролизер для перезарядки металла HYDROCORE от Horizon

Тихая, безопасная и удобная подача водорода

Продукты

, такие как HYDROGEN REACTOR

Высокая чистота водорода 99%

Подключается к источнику переменного тока

90 002 ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ

(

b)

Адаптер AC-DC

(

c)

Руководство пользователя

В ЭТОМ ЯЩИКЕ

a.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.