Prisökningen på energiresurser stimulerar sökandet efter effektivare och billigare typer av bränsle, även på hushållsnivå. De flesta entusiastiska hantverkare lockas av väte, vars brännvärde är tre gånger högre än metan (38,8 kW mot 13,8 med 1 kg ämne). Metoden för extraktion hemma, verkar det, är känd - spridning av vatten genom elektrolys. Faktum är att problemet är mycket mer komplicerat. Vår artikel har två mål:
- att analysera frågan om hur man gör en vätegenerator med minimala kostnader;
- överväga att använda en vätegenerator för att värma ett privat hus, tanka en bil och som en svetsmaskin.
Kort teoretisk del
Väte, även väte, - det första elementet i det periodiska systemet - är den lättaste gasformiga substansen med hög kemisk aktivitet. Under oxidation (det vill säga förbränning) avger den en enorm mängd värme och bildar vanligt vatten. Vi karaktäriserar elementets egenskaper och utformar dem i form av avhandlingar:
- Vätebränning är en miljövänlig process, inga skadliga ämnen släpps ut.
- På grund av dess kemiska aktivitet förekommer inte fri gas på jorden. Men i sammansättningen av vatten är dess reserver outtömliga.
- Elementet extraheras i industriell produktion med en kemisk metod, till exempel i förgasningsprocessen (pyrolys) av kol. Ofta en biprodukt.
- Ett annat sätt att få gasformigt väte är elektrolys av vatten i närvaro av katalysatorer - platina och andra dyra legeringar.
- En enkel blandning av gaser väte + syre (syre) exploderar från minsta gnista och släpper direkt en stor mängd energi.
Som referens. Forskare som först separerade vattenmolekylen i väte och syre kallade blandningen explosiv gas på grund av dess tendens att explodera. Därefter fick den namnet Browns gas (med uppfinnarens namn) och blev betecknad av den hypotetiska formeln för icke-statliga organisationer.
Av ovanstående antyder följande slutsats: 2 väteatomer kombineras enkelt med en syreatom, men de är mycket motvilliga att delas. Den kemiska oxidationsreaktionen fortsätter med direkt frisättning av termisk energi i enlighet med formeln:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (energi)
Här ligger en viktig punkt som kommer att vara användbar för oss i den vidare analysen av flygningar: väte reagerar spontant från antändning och värme frigörs direkt. För att separera en vattenmolekyl måste energi användas:
2H2O → 2H2 + O2 - Q
Detta är en elektrolytisk reaktionsformel som kännetecknar processen för att dela vatten genom att tillföra el. Hur man implementerar detta och gör en vätegenerator med dina egna händer kommer vi att överväga ytterligare.
Prototypskapning
För att få dig att förstå vad du har att göra med föreslår vi först att du monterar den enklaste vätegeneratorn till lägsta kostnad. Utformningen av en hemmagjord installation visas i diagrammet.
Vad består en primitiv elektrolysator av:
- reaktor - glas eller plastbehållare med tjocka väggar;
- metallelektroder nedsänkta i en reaktor med vatten och anslutna till en kraftkälla;
- den andra tanken fungerar som en vattenlucka;
- HHO-avgasrör.
En viktig punkt. Den elektrolytiska vätgasanläggningen fungerar endast vid likström. Använd därför nätadaptern, billaddaren eller batteriet som strömkälla. En dynamo fungerar inte.
Funktionen för elektrolysatorn är som följer:
- Två elektroder nedsänkta i vatten matas med spänning, företrädesvis från en justerbar källa.För att förbättra reaktionen läggs lite alkali eller syra till behållaren (hemma - vanligt salt).
- Som ett resultat av elektrolysreaktionen frigörs väte från sidan av katoden ansluten till "minus" -terminalen, och syre kommer att genereras nära anoden.
- Blandning, båda gaserna genom ett rör kommer in i en vattenfälla som utför två funktioner: separera vattenånga och förhindra en blixt i reaktorn.
- Från den andra tanken matas explosiv gas från NNO till brännaren, där den bränns för att bilda vatten.
För att göra generatorkonstruktionen som visas i diagrammet med dina egna händer behöver du 2 glasflaskor med breda halsar och lock, en medicinsk dropper och två dussin skruvar. En komplett uppsättning material visas på fotot.
Av specialverktygen krävs en limpistol för att täta plastskydden. Tillverkningsförfarandet är enkelt:
- Vrid platta träpinnar med skruvar och placera ändarna i olika riktningar. Löd skruvhuvudena ihop och anslut ledningarna - få framtida elektroder.
- Gör ett hål i locket, sätt i det snittade fallet på dropparen och trådarna där och försegla sedan på båda sidor med en limpistol.
- Placera elektroderna i flaskan och skruva fast locket.
- Borra 2 hål i det andra locket, sätt in dropprören och skruva på en flaska fylld med rent vatten.
Häll saltvatten i reaktorn för att starta vätegeneratorn och slå på strömkällan. Reaktionens början präglas av uppkomsten av gasbubblor i båda behållarna. Justera spänningen till det optimala värdet och sätta eld på brun gas som lämnar droppnålen.
Om Meyer vätecell
Om du tillverkade och testade den ovan beskrivna konstruktionen, genom att bränna lågan i slutet av nålen märkte du förmodligen att installationsprestandan är extremt låg. För att få mer explosiv gas måste du göra en allvarligare enhet, kallad Stanley Meyer-cellen till ära för uppfinnaren.
Funktionsprincipen för cellen är också baserad på elektrolys, endast anoden och katoden är gjord i form av rör införda i varandra. Spänningen matas från pulsgeneratorn genom två resonansspolar, vilket gör det möjligt att minska strömförbrukningen och öka vätegeneratorns produktivitet. Enhetens elektroniska krets visas i figuren:
Notera. Detaljer om hur systemet fungerar beskrivs på resursen http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
För att skapa en Meyer-cell behöver du:
- ett cylindriskt fodral av plast eller plexiglas; hantverkare använder ofta ett vattenfilter med lock och munstycken;
- rostfritt stålrör med en diameter på 15 och 20 mm, längd 97 mm;
- ledningar, isolatorer.
Korrosionssäkra rör är fästa vid basen på dielektriken, ledningar anslutna till generatorn är lödda till dem. Cellen består av 9 eller 11 rör placerade i ett hölje av plast eller plexiglas, som visas på fotot.
Elementen är anslutna enligt alla scheman kända på Internet, som inkluderar en elektronisk enhet, en Meyer-cell och ett vattenlås (teknisk namn är bubblaren). Av säkerhetsskäl är systemet utrustat med sensorer för kritiskt tryck och vattennivå. Enligt recensionerna från hantverkare förbrukar en sådan väteinstallation en ström av storleksordningen 1 ampere vid en spänning på 12 V och har tillräcklig prestanda, även om exakta nummer inte är tillgängliga.
Plåtreaktor
En högpresterande vätegenerator som kan säkerställa drift av en gasbrännare är gjord av rostfria plattor som mäter 15 x 10 cm, antalet är från 30 till 70 st. Hål för åtdragningsbultar borras i dem och en terminal för anslutning av tråden skärs ut i hörnet.
Förutom plåtgrad 316 måste du köpa:
- 4 mm tjockt gummibeständigt mot alkali;
- ändplattor tillverkade av plexiglas eller textolit;
- dragstänger M10-14;
- backventil för gassvetsapparater;
- vattenfilter under en hydrolock;
- anslutning av rör från korrugerat rostfritt stål;
- kaliumhydroxid i pulverform.
Plåtarna måste monteras i en enda enhet, isolerade från varandra med gummipackningar med en mittskärning, som visas på ritningen. Dra den resulterande reaktorn tätt med tappar och anslut till elektrolytmunstyckena. Den senare kommer från en separat behållare utrustad med ett lock och avstängningsventiler.
Notera. Vi berättar hur man gör en flödeselektrolysator (torr). Det är lättare att göra en reaktor med nedsänkningsplattor - du behöver inte sätta gummipackningar, och den monterade enheten sänks ned i en tät behållare med elektrolyt.
Efterföljande montering av en väteproducerande generator utförs på samma sätt, men med skillnader:
- På apparatens hölje är en tank för beredning av elektrolyt fäst. Den senare är en 7-15% lösning av kaliumhydroxid i vatten.
- I stället för vatten hälls en så kallad deoxidizer - aceton eller ett oorganiskt lösningsmedel - i "bubblaren".
- En backventil måste placeras framför brännaren, annars, när vätebrännaren stängs av smidigt, kommer ett omvändt slag att bryta slangarna och "bubblaren".
Är det lönsamt att få väte hemma
Svaret på denna fråga beror på omfattningen av syre-väte-blandningen. Alla ritningar och diagram som publicerats av olika online-resurser är utformade för att producera HHO-gas för följande ändamål:
- använda väte som bränsle för bilar;
- bränna rökfritt väte i värmepannor och spisar;
- ansöka om gassvetsning.
Det huvudsakliga problemet som överträffar alla fördelarna med vätebränsle: kostnaden för el för frisättning av rent material överstiger mängden energi som erhålls från förbränningen. Oavsett vad anhängare av utopiska teorier hävdar når elektrolysatorns maximala effektivitet 50%. Detta innebär att 1 kW värme förbrukade 2 kW el. Fördelen är noll, till och med negativ.
Kom ihåg att vi skrev i det första avsnittet. Väte är ett mycket aktivt element och reagerar med syre på egen hand och genererar mycket värme. Genom att försöka separera en stabil vattenmolekyl kan vi inte föra energi direkt till atomer. Uppdelningen utförs med elektricitet, varav hälften sprids genom uppvärmning av elektroder, vatten, transformatorlindningar och så vidare.
Viktig bakgrundsinformation. Den specifika värmen för vätgasförbränning är tre gånger högre än för metan, men - i massa. Om vi jämför dem efter volym kommer bara 3,6 kW värmeenergi att frigöras vid 11 m3 väte jämfört med 11 kW för metan. När allt är väte är det lättaste kemiska elementet.
Betrakta nu den explosiva gasen som erhålls genom elektrolys i en hemmagjord vätegenerator som bränsle för ovanstående behov:
- Det slutliga installationspriset, låg produktivitet och effektivitet gör det extremt olönsamt att bränna väte för uppvärmning av ett privat hus. Det är lättare att placera någon av elpannorna - TEN, induktion eller elektrod - än att "vinda" mätaren med en elektrolys.
- För att ersätta 1 liter bensin för en bil krävs 4 766 liter rent väte eller 7 150 liter detonerande gas, varav en tredjedel syre. Den mest elaka uppfinnaren på Internet har ännu inte gjort en elektrolysator som kan ge liknande prestanda.
- En gassvetsapparat som bränner väte är mer kompakt och lättare än cylindrar med acetylen, propan och syre. Dessutom låter lågtemperaturen upp till 3000 ° C arbeta med alla metaller, kostnaden för att få bränsle här spelar inte en speciell roll.
Som referens. För att bränna väte i en panna måste du omstrukturera strukturen noggrant eftersom en vätebrännare kan smälta allt stål.
Slutsats
Vätet i sammansättningen av NGO-gasen erhållen från en hemmagjord vätegenerator är användbar för två syften: experiment och gassvetsning.Även om vi tar bort elektrolysatorns låga effektivitet och kostnaderna för att montera den tillsammans med den förbrukade elen, finns det helt enkelt inte tillräckligt med produktivitet för att värma byggnaden. Detta gäller även bensinmotorn i en personbil.