كيفية تجميع مولد الهيدروجين في المنزل. كيفية صنع مولد الهيدروجين . الامتثال لتدابير السلامة

في مجتمع حديثهناك رأي مفاده أن الوقود الأكثر بأسعار معقولة هو الغاز الطبيعي. في الواقع، هناك بديل له - الهيدروجين. ويمكن الحصول عليها عن طريق تقسيم الماء. علاوة على ذلك، سيكون هذا النوع من الوقود مجانيا، إذا كنت لا تأخذ في الاعتبار حقيقة أنه سيتعين عليك جمعها مولد الهيدروجين، والتي يجب شراء مكوناتها.

اساس نظرى

الهيدروجين مادة غازية خفيفة جدًا. لديها نشاط كيميائي عالي. مؤكسد، فهو يعطي عدد كبير منالطاقة الحرارية وفي نفس الوقت تشكل الماء.

الهيدروجين لديه الخصائص التالية:

ومن الجدير بالذكر أن الهيدروجين والأكسجين يتحدان بسهولة شديدة، لكن فصلهما ليس بالأمر السهل. للقيام بذلك، سيتعين عليك استخدام الكهرباء لبدء تفاعل كيميائي معقد.

إن أبسط مولد غاز لإنتاج الهيدروجين عبارة عن حاوية بها سائل يوجد بداخلها لوحتان متصلتان الشبكة الكهربائية. نظرًا لأن الماء موصل جيد، فإن الأقطاب الكهربائية تتلامس مع مقاومة منخفضة. عند مرور الكهرباء عبر الألواح يحدث تفاعل كيميائي يصاحبه ظهور الهيدروجين.

هيدروجين. فيلم تعليمي لأطفال المدارس في الكيمياء

من الأفضل تجميع جهاز للاستقبال يسمى الكلاسيكي. هنا يتكون المحلل الكهربائي من عدة خلايا. كل واحد منهم يحتوي على لوحات الاتصال. يتم تحديد إنتاجية التثبيت من خلال مساحة سطح الأقطاب الكهربائية.

ينبغي وضع الخلايافي مسكن معزول جيدًا بأنابيب متصلة مسبقًا لإمدادات المياه وإزالة الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تحتوي الحاوية على موصل للاتصال طاقة كهربائية.

ستحتاج أيضًا إلى تثبيت مانع تسرب الماء و فحص الصمام. سيمنع ذلك غاز براون من التدفق مرة أخرى إلى الخزان. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك تجميع محلل مائي لتدفئة المنزل والسيارة.

من الممكن تجميع مولد كهربائي هيدروجيني لمنزلك، لكن من الصعب أن نطلق عليه مشروعًا مربحًا. والحقيقة هي أنه للحصول على كميات كافية من الغاز، سيتعين عليك استخدام قوية التركيبات الكهربائية. سوف تستهلك الكثير من الطاقة باهظة الثمن. ومع ذلك، هذا لا يتوقف عن المتحمسين.

لتجميع محلل كهربائي لإنتاج الهيدروجين بيديك في المنزل، ستحتاج إلى أداة متخصصة. على سبيل المثال، لا يمكنك الاستغناء عن راسم الذبذبات ومقياس التردد.

الخطوة الأولى، المسلحة بالرسومات، هي تجميع خلية المحلل المائي. يجب أن يكون عرضه وطوله أصغر قليلاً من أبعاد الجسم. الارتفاع - لا يزيد عن 2/3 من الحاوية الرئيسية.

عادة ما تكون الخلية مصنوعة من مادة النسيج السميكة باستخدام غراء الايبوكسي. أثناء التجميع، يظل الجزء السفلي من السكن مفتوحًا.

يتم حفر ثقوب في الجانب العلوي من الحاوية. يتم إخراج سيقان الأقطاب الكهربائية من خلالها. ستحتاج أيضًا إلى فتحتين إضافيتين. الأول صغير جدًا بالنسبة لمستشعر مستوى السائل. والثاني بقطر 15 ملم للتركيب. يجب تأمين هذا الأخير ميكانيكيا. تمتلئ جميع فتحات الألواح بعد تثبيت الأخيرة براتنج الإيبوكسي. يتم وضع الوحدة داخل الهيكل ويتم إغلاقها تمامًا بنفس راتنجات الإيبوكسي.

قبل تركيب الخلايا، يجب وضع غلاف مولد الماء ينبغي أن تكون مستعدة:

بعد تحميل خلايا الوقود، وتوصيل الطاقة، وتوصيل التركيب بجهاز الاستقبال وتثبيت الغطاء على السكن، يمكن اعتبار مجموعة المولد كاملة. كل ما تبقى هو ملء الحاوية بالسائل وتوصيل وحدات إضافية.

إن تجميع مولد الأكسجين بيديك هو نصف المعركة. بحاجة للاتصال به أجهزة إضافية، والتي بدونها لن ينجح. على سبيل المثال، يجب توصيل مستشعر مستوى السائل بمضخة لتزويد المياه من خلال جهاز التحكم. يقوم الأخير بمراقبة إشارات المستشعر، وإذا لزم الأمر، يبدأ في إمداد السائل داخل خلايا الوقود.

لا يمكنك الاستغناء عن جهاز يسمح لك بتنظيم تردد التيار عند أطراف مولد NNO. وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تتمتع جميع الأجزاء الكهربائية بحماية من التحميل الزائد. وعادة ما يستخدم مثبت الجهد لهذا الغرض.

كيفية صنع مولد الهيدروجين بيديك

أما بالنسبة لمجمع الهيدروجين أوكسي هيدروجين فهو كذلك أبسط خيارإنه أنبوب متصل به: صمامات الإغلاق وصمام الفحص ومقياس الضغط.

من الناحية النظرية، يمكن ضخ الغاز من المجمع على الفور إلى فرن نظام التدفئة. من الناحية العملية، هذا غير ممكن لأن الهيدروجين يولد الكثير من الحرارة. لذلك، قبل الاستخدام، يتم خلطه مع الوقود الآخر.

ليس من الصعب تجميع مثل هذا الجهاز بيديك. الرسومات سوف تساعد في هذا تعليمات خطوه بخطوه. ستحتاج أيضًا إلى إعداد المواد اللازمة: حاوية بلاستيكية أو مبيت من بطارية قديمة، وأنبوب بطول متر على الأقل، ومسامير تثبيت وصواميل، ومانع تسرب، وصفائح من الفولاذ المقاوم للصدأ، والعديد من التركيبات، والمرشحات، وصمام فحص.

عملية تصنيع مولد الهيدروجين للسيارة على النحو التالي:

أبسط محلل مائي للسيارة جاهز. ولكن قبل تثبيته في السيارة، عليك التحقق منه. للقيام بذلك، يتم ملء الجهاز بالماء إلى مستوى مسامير التثبيت على اللوحات. يتم توصيل خرطوم البولي ايثيلين بالتركيب. يتم إنزال نهايته الحرة في حاوية سائلة معدة مسبقًا.

بعد تطبيق الطاقة على الأقطاب الكهربائية، يجب تغطية سطح الماء في الحاوية الثانية بفقاعات الغاز. إذا حدث هذا، فإن المولد جاهز للتشغيل. كل ما تبقى هو استبدال السائل الموجود فيه بالكهرباء القلوية لزيادة حجم الغاز المنتج.

يجب أن يكون مفهوما أن مولد الهيدروجين محلي الصنع ليس بديلاً للوقود التقليدي. يتم تركيبه على السيارات بشكل أساسي لتوفير البنزين. يمكن أن تصل إلى 50٪. بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام HHO، يتم تقليل الانبعاثات الضارة، وزيادة عمر الخدمة، وتقليل درجة حرارة وحدة الطاقة. وكل هذا مع زيادة ملحوظة في قوة المحرك. يعد الفولاذ المقاوم للصدأ المفضل لدى الجميع حلاً ميسور التكلفة ولكنه قصير الأمد. سوف تفشل خلايا الوقود الموجودة عليها بسرعة كبيرة.

أيضًا، عند تجميع المُحلل المائي، يجب مراعاة أبعاد التثبيت. للحصول عليها، تحتاج إلى إجراء حسابات معقدة مع مراعاة نوعية المياه، القوة المطلوبةعند الخروج الخ

عند تصنيع جهاز، حتى المقطع العرضي للأسلاك التي يتم من خلالها توفير التيار إلى الأقطاب الكهربائية. نحن لا نتحدث عن أداء المولد، ولكن عن سلامة تشغيله، ولكن يجب أيضًا مراعاة هذا الفارق الدقيق المهم.

المشكلة الرئيسية لهذه الأجهزة - ارتفاع التكاليفالكهرباء لإنتاج أكسيد الهيدروجين. إنها تتجاوز الطاقة التي يمكن الحصول عليها من حرق هذا الوقود.

ونظرًا لانخفاض الكفاءة، فإن سعر تركيب الهيدروجين للمنزل يجعل إنتاج هذا الغاز واستخدامه لاحقًا للتدفئة غير مربح. بدلاً من إهدار الكهرباء، من الأسهل تركيب أي غلاية كهربائية. سيكون أكثر فعالية.

أما بالنسبة للنقل البري فالصورة لا تختلف كثيرا. نعم، يمكنك صنع محلل مائي لتوفير الوقود، لكن هذا يقلل من السلامة والموثوقية.

المكان الوحيد الذي يمكن فيه استخدام الهيدروجين بشكل فعال كوقود هو اللحام بالغاز. أجهزة الهيدروجين تزن أقل وأكثر إحكاما من اسطوانات الأكسجين، ولكن أكثر فعالية بكثير. بالإضافة إلى ذلك، فإن تكلفة الحصول على الخليط لا تلعب أي دور هنا.

الهيدروجين (H2)، "توليد الماء"، هو العنصر الأكثر شيوعا في الكون. وفقا للعلماء، فهي تمثل ما يقرب من 90٪ من جميع الذرات في الكون. الهيدروجين، الذي يوفر الطاقة لشمسنا أثناء تفاعل الاندماج النووي الحراري، يمكن أن يكون بمثابة وقود ممتاز على الأرض. هذا هو الوقود الوحيد غير الضار على الإطلاق والصديق للبيئة: عند حرق الغاز، يدخل في تفاعل كيميائي مع الأكسجين، ومنتج الاحتراق هو الماء المقطر. يعتبر الهيدروجين وقودًا مثاليًا من جميع النواحي، كما أنه مثالي أيضًا لتدفئة المنزل. علاوة على ذلك، يمكن تحويل غلاية الغاز التقليدية إلى غلاية تسخين الهيدروجين عن طريق الإضافة فقط تغييرات طفيفةفي تصميمه. مشكلة واحدة: على الرغم من انتشار الهيدروجين (نحن أنفسنا نصف مصنوعين منه)، فإنه لا يوجد تقريبًا على كوكبنا في شكله النقي. هذا الغاز غير متاح للبيع بشكل علني، فمن أين نحصل عليه بكميات كافية؟ يعطينا الإنترنت إجابة واضحة ودقيقة: شراء أو تجميع مولد الهيدروجين للتدفئة المنزلية.

تقنيات إنتاج الهيدروجين النقي

هناك العديد من التقنيات لإنتاج الهيدروجين. دعونا نذكر فقط تلك التي تجد تطبيقًا عمليًا خارج أسوار المختبرات:

• التفاعل الكيميائي للماء مع المعادن. الوقود هو الماء، والكاشف عبارة عن سبيكة من الألومنيوم والجاليوم. وتكفي 150 كيلوغراماً من خلايا الوقود لقيادة سيارة هيدروجينية مسافة 500 كيلومتر، ومن ثم يجب إزالة المعدن وإرساله للاسترداد، الأمر الذي يتطلب التعرض لدرجات حرارة عالية.
• تحويل غاز طبيعي، تغويز الفحم، الانحلال الحراري للخشب. ومن خلال التسخين فوق 1000 درجة مئوية، يمكن الحصول على الهيدروجين النقي من الهيدروكربونات لتدفئة المنزل.
• التحليل الكهربائي للماء. يعتبر التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية أكثر فعالية.
• إنتاج الهيدروجين من الكتلة الحيوية. يمكن أن تكون المواد الخام هي السماد والقش والعشب والطحالب والنفايات الزراعية الأخرى. يمكن أن يحتوي الغاز الحيوي على ما بين 2 إلى 12% هيدروجين.
• يتم الحصول على الهيدروجين "غير المرغوب فيه" من النفايات المنزليةوإخضاعها للتحلل الحراري.

مولدات الهيدروجين المنزلية

كما يتبين من القسم السابق، فإن معظم العمليات التكنولوجية لإنتاج الهيدروجين الصناعي تنطوي على التعرض لدرجات حرارة عالية، وهو ما يمثل مشكلة في المنزل. دعونا نفكر في تركيبات التدفئة الهيدروجينية المتوفرة في المنازل الخاصة:

الهيدروجين من السماد

بدأت مصانع الغاز الحيوي، والتي يوجد الكثير منها في أوروبا الغربية، في الظهور بين المزارعين المحليين. إن مفاعلات الغاز الحيوي محلية الصنع التي تتحدث عنها "الأيدي المجنونة" على الإنترنت لا تتميز بالإنتاجية ولا باستقرار التوليد. فقط التركيبات المعقدة والمكلفة إلى حد ما تكون فعالة، بشرط وجود إمدادات مستقرة من المواد الخام. من المستحيل القيام بذلك في مزرعة خاصة صغيرة، ولكنه ممكن في مزرعة قوية الزراعة. الهيدروجين ليس سوى منتج ثانوي في إنتاج الغاز الحيوي، وكقاعدة عامة، لا يتم فصله عن طريق حرقه مع الميثان. ولكن إذا لزم الأمر، يمكن فصل H2.

رسم تخطيطىمصنع الغاز الحيوي. ولضمان أن تكون عملية إنتاج الغازات القابلة للاشتعال مكثفة، يتم تخمير المواد الخام وتحريكها بشكل دوري

الهيدروجين من الماء

التحليل الكهربائي مصنع الهيدروجينلتدفئة المنزل - الحل الوحيد المتاح اليوم لمنزل خاص. المحلل الكهربائي صغير الحجم، وسهل الصيانة، ويمكن تركيبه فيه غرفة صغيرة. المواد الخام لإنتاج الوقود - ماء الصنبور. هناك عدد من الشركات المصنعة المعروفة التي تقدم مولدات هيدروجين منزلية مماثلة للتدفئة المنزلية وتزويد السيارات بالوقود. على سبيل المثال، منذ عام 2003، تنتج شركة هوندا محطة الطاقة المنزلية، واليوم يتم بيع الجيل الثالث بالفعل. تم تجهيز HES III بألواح شمسية ويمكن تركيبها في المرآب أو في الهواء الطلق.

محطة الطاقة المنزلية عبارة عن منشأة مكلفة للغاية قادرة على إنتاج ما يصل إلى 2 متر مربع من الهيدروجين في الساعة من الغاز الطبيعي أو عن طريق التحليل الكهربائي للماء. وتضم المحطة مصلح، خلايا الوقودونظام تنقية وضاغط وخزان غاز. يمكن أن تأتي الكهرباء من الشبكة أو يتم توليدها بواسطة الألواح الشمسية

بالإضافة إلى المعدات "ذات العلامات التجارية"، والتي، بالمناسبة، لا أحد يزود بلدان رابطة الدول المستقلة رسميًا، يتم الإعلان اليوم على نطاق واسع عن مولدات H2 التي ينتجها أصدقاؤنا في المملكة الوسطى أو زملائنا الطاجيكيين في المرائب المحلية. يختلف مستوى الجودة والإنتاجية، من لا شيء إلى مقبول مشروط. بائعو هذه المعدات، على عكس اليابانيين الصادقين إلى حد ما الذين لا يعدون بالمن من السماء، يستخدمون تقنيات إعلانية "قذرة"، ويخدعون تمامًا شراة محتملينفيما يتعلق بخصائص معداتهم التي تباع بأسعار مبالغ فيها.

مصنع شبه مؤقت لإنتاج الهيدروجين

افعل ذلك بنفسك تسخين الهيدروجين، والذي يتضمن الإنتاج الذاتيمحلل كهربائي هذا ممكن وليس صعبًا جدًا إذا سيد المنزليعرف أساسيات الهندسة الكهربائية ويداه تنموان حيث ينبغي. ما مدى فعالية وآمنة هو سؤال منفصل.

والسؤال الآخر هو أن الحصول على الوقود ليس سوى جزء من المشكلة. من الضروري ضمان جيلها في الكميات المطلوبة، منفصل عن الأكسجين وبخار الماء، ينشئ احتياطيًا، ويوفر ضغط متواصلعندما يتم توفيره لمولد الحرارة.

كم تكلفة كيلوغرام من الهيدروجين؟

متوسط ​​تكلفة 1 كجم من الهيدروجين، اعتمادًا على تقنية إنتاجه، وفقًا لمختبر INEEL، هو كما يلي:

• التفاعل الكيميائي - 700 روبل بالطريقة القياسية لاستعادة الكاشف و 320 - عند استخدام طاقة محطة الطاقة النووية.
• التحليل الكهربائي من الشبكة الصناعية - 420 روبل. البيانات صالحة للمحللات الكهربائية المتوازنة "ذات العلامات التجارية". أما بالنسبة لمنتجات الحرف اليدوية، فمن الواضح أن المؤشرات أقل.
• الإنتاج من الكتلة الحيوية - 350 روبل.
• تحويل الهيدروكربونات - 200 روبل.
• التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية في محطات الطاقة النووية - 130 روبل.

ومن هذه الأرقام يتضح أن أرخص وسيلة لإنتاج الهيدروجين هي في محطات الطاقة النووية، حيث يوجد مورد مهم حرارة، هو منتج ثانوي للإنتاج الرئيسي. كما أن طاقة الهيدروجين من المصادر المتجددة لا تكفي لتغطية تكاليفها بسبب ارتفاع تكلفة المعدات. وماذا في ذلك؟ تسخين الهيدروجينالمنزلية تركيب مدمج؟ عليك أن تفهم أنه لا يمكن التحايل على قانون الحفاظ على الطاقة. من أجل فصل H2 في المحلل الكهربائي، يجب استهلاك كمية معينة من الطاقة الكهربائية. للحصول عليه، تم حرق الوقود الأحفوري في محطة للطاقة الحرارية أو تم توليد الطاقة عن طريق محطة الطاقة الكهرومائية. ثم تم نقل الكهرباء عبر الأسلاك. في جميع مراحل العملية، تحدث خسائر لا مفر منها وستكون كمية الطاقة الحرارية المحتملة التي تم الحصول عليها في النهاية أقل مما كانت عليه في البداية.

هل من المربح تدفئة المنزل بالهيدروجين؟

يقنع بائعو مولدات الهيدروجين المدمجة المشترين بأن تدفئة المنزل بالهيدروجين أمر رخيص للغاية. من المفترض أن هذا أكثر ربحية من التدفئة بالغاز. يقولون أن الماء الذي يتم سكبه في التركيب لا يكلف شيئا، وهم صامتون بشأن التكاليف الأخرى. مثل هذه الوعود لها تأثير سحري على بعض مواطنينا الذين يحبون الهدايا المجانية. ولكن دعونا لا نكون مثل بينوكيو، وقبل أن نطأ قدمنا ​​أرض الحمقى، دعونا نكتشف التكلفة الفعلية لتسخين الهيدروجين في المنزل.

ويبلغ متوسط ​​سعر بيع الغاز الطبيعي للسكان لأغراض التدفئة وتوليد الكهرباء 4.76 روبل/م3. 1 م3 يحتوي على 0.712 كجم. وعليه فإن 1 كجم من الغاز الطبيعي يكلف 6.68 روبل. ويبلغ متوسط ​​القيمة الحرارية للغاز الطبيعي 50.000 كيلوجول/كجم. أما بالنسبة للهيدروجين فهو أعلى بكثير، 140.000 كيلوجول/كجم. وهذا هو، من أجل الحصول على كمية من الطاقة الحرارية تساوي تلك الناتجة عن احتراق 1 كجم من الهيدروجين، ستكون هناك حاجة إلى 2.8 كجم من الغاز الطبيعي. تكلفتها 13.32 روبل. الآن دعونا نقارن تكلفة الطاقة الحرارية التي يتم الحصول عليها من حرق 1 كجم من الهيدروجين الذي تم الحصول عليه في محلل كهربائي جيد في المصنع ومن 2.8 كجم من الغاز الطبيعي: 420 روبل مقابل 13.32. الفرق هائل حقًا، 31.5 مرة! حتى بالمقارنة مع أغلى الأنواع التقليديةالتدفئة كهربائية، والهيدروجين لا يمكنه حتى أن يقترب من المنافسة، فهو يكلف 4 مرات أكثر! من الأفضل استخدام الكهرباء التي سيتم إنفاقها على تشغيل المحلل الكهربائي لتشغيل أجهزة التدفئة الكهربائية؛

أما آفاق الطاقة الهيدروجينية فهي موجودة، لكن النجاح مرتبط بالواعدة التقنيات الصناعية، والتي لم يتم اختراعها بعد. من المؤكد أن مولدات الهيدروجين المنزلية ومركبات الهيدروجين غير مربحة على الأقل خلال العقود القادمة. ولا يمكن استخدامها المحدود للغاية في بعض البلدان إلا بفضل الإعانات الحكومية الكبيرة كجزء من البرامج البيئية التجريبية.

تذكار موري - بضع كلمات حول احتياطات السلامة

الهيدروجين هو غاز قابل للاشتعال والانفجار. وفي نفس الوقت فهو عديم الرائحة ومن المستحيل تحديد تسربه بدون معدات خاصة. يتطلب التعامل مع هذا النوع الخطير من الوقود اتخاذ تدابير سلامة خاصة. من الضروري التحقق بشكل دوري من ضيق خطوط الأنابيب وصهاريج التخزين وإمكانية الخدمة أغلق الصبابات. مولد H2 ليس جهازًا بسيطًا كما قد يبدو من مقاطع الفيديو القصيرة. هذه قنبلة محتملة يمكن أن تفجر منزلك. يعد تحويل غلاية تسخين الغاز إلى غلاية هيدروجينية بيديك أمرًا خطيرًا أيضًا.

غلاية تسخين الهيدروجين محلية الصنع، تم تحويلها بطريقة أو بأخرى من حرق الخشب القديم، ومولد الهيدروجين لتدفئة المنزل، مجمعة على الركبة وغير آمنة. يتحدث مؤلفو الفيديو عن الكفاءة الاستثنائية للتركيب، دون إعطاء أي أرقام وعرض طلب مماثل منهم بسعر معقول

فضح الخرافات حول كفاءة غلايات الهيدروجين

إذا لم تقنعك الحسابات الاقتصادية، وما زلت تقرر تجربة موضوع التسخين بالهيدروجين بخسارة، فإننا نوصي بشدة بعدم الانخراط في أنشطة الهواة، ولكن دعوة المتخصصين ذوي الخبرة في هذا المجال من النشاط. بالمناسبة، هناك عدد قليل جدا منهم في بلدنا.

لقد ولت منذ فترة طويلة تلك الأيام التي كان من الممكن فيها تدفئة المنزل الريفي بطريقة واحدة فقط - عن طريق حرق الحطب أو الفحم في الموقد. حديث أجهزة التدفئةيستخدم أنواع مختلفةالوقود وفي نفس الوقت الحفاظ عليه تلقائيا درجة حرارة مريحةفي منازلنا. الغاز الطبيعي، الديزل أو زيت الوقود، الكهرباء، الطاقة الشمسية - هذه قائمة غير كاملة خيارات بديلة. يبدو الأمر وكأننا نعيش ونكون سعداء، ولكن الارتفاع المستمر في أسعار الوقود والمعدات هو الذي يجبرنا على مواصلة البحث عن طرق تدفئة رخيصة الثمن. وفي الوقت نفسه، فإن مصدر الطاقة الذي لا ينضب - الهيدروجين، يكمن حرفيا تحت أقدامنا. واليوم سنتحدث عن كيفية استخدامه كوقود الماء العاديعن طريق تجميع مولد الهيدروجين بيديك.

تصميم ومبدأ تشغيل مولد الهيدروجين

يعد مولد الهيدروجين في المصنع وحدة مثيرة للإعجاب

استخدم الهيدروجين كوقود للتدفئة منزل ريفيمفيد ليس فقط بسبب قيمته الحرارية العالية، ولكن أيضًا لأنه لا ينبعث منه أي انبعاث أثناء احتراقه مواد مؤذية. كما يتذكر الجميع من دورة الكيمياء المدرسية، أثناء أكسدة ذرتي هيدروجين ( صيغة كيميائية H2 – الهيدروجينيوم) مع ذرة أكسجين واحدة يتكون جزيء الماء. وينتج عن ذلك حرارة أكثر بثلاث مرات من احتراق الغاز الطبيعي. يمكننا القول أن الهيدروجين ليس له مثيل بين مصادر الطاقة الأخرى، لأن احتياطياته على الأرض لا تنضب - يتكون ثلثي محيطات العالم من عنصر كيميائي H2، وفي جميع أنحاء الكون، يعد هذا الغاز، إلى جانب الهيليوم، "مادة البناء" الرئيسية. هناك مشكلة واحدة فقط - للحصول على H 2 النقي، تحتاج إلى تقسيم الماء إلى الأجزاء المكونة له، وهذا ليس بالأمر السهل. العلماء سنوات طويلةلقد كانوا يبحثون عن طريقة لاستخراج الهيدروجين واستقروا على التحليل الكهربائي.

مخطط تشغيل المحلل الكهربائي في المختبر

تتضمن هذه الطريقة لإنتاج الغاز المتطاير وضع لوحين معدنيين متصلين بمصدر عالي الجهد في الماء على مسافة قصيرة من بعضهما البعض. عندما يتم تطبيق السلطة عالية الجهد الكهربائييكسر جزيء الماء حرفيًا إلى مكوناته، ويطلق ذرتي هيدروجين (HH) وذرة أكسجين واحدة (O). تم تسمية الغاز المنطلق على اسم الفيزيائي يو. صيغته هي HHO، وقيمته الحرارية 121 ميجا جول/كجم. غاز براون يحترق اللهب المكشوفولا تشكل أي مواد ضارة. الميزة الرئيسية لهذه المادة هي أن الغلاية العادية التي تعمل بالبروبان أو الميثان مناسبة لاستخدامها. دعونا نلاحظ فقط أن الهيدروجين مع الأكسجين يشكل خليطًا متفجرًا، لذلك ستكون هناك حاجة إلى احتياطات إضافية.

مخطط التثبيت لإنتاج الغاز البني

ويحتوي المولد، المصمم لإنتاج غاز براون بكميات كبيرة، على عدة خلايا، تحتوي كل منها على عدة أزواج من صفائح الأقطاب الكهربائية. يتم تثبيتها في حاوية محكمة الغلق ومجهزة بمخرج غاز ومحطات لتوصيل الطاقة وعنق لملء المياه. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز التركيب بصمام أمان وختم مائي. وبفضلهم، يتم القضاء على إمكانية انتشار نتائج عكسية. يحترق الهيدروجين فقط عند مخرج الموقد، ولا يشتعل في كل الاتجاهات. إن الزيادة المتعددة في المساحة الصالحة للاستخدام في التركيب تجعل من الممكن استخراج المادة القابلة للاشتعال بكميات كافية لأغراض مختلفة، بما في ذلك تدفئة المباني السكنية. لكن القيام بذلك باستخدام محلل كهربائي تقليدي لن يكون مربحًا. ببساطة، إذا تم استخدام الكهرباء التي تنفق على إنتاج الهيدروجين مباشرة لتدفئة المنزل، فسيكون ذلك أكثر ربحية من تسخين المرجل بالهيدروجين.

خلية وقود الهيدروجين ستانلي ماير

وجد العالم الأمريكي ستانلي ماير طريقة للخروج من هذا الوضع. لم يستخدم تركيبه إمكانات كهربائية قوية، ولكن تيارات ذات تردد معين. يتمثل اختراع الفيزيائي الكبير في حقيقة أن جزيء الماء يتمايل بمرور الوقت مع نبضات كهربائية متغيرة ويدخل في حالة رنين تصل إلى قوة كافية لتقسيمه إلى الذرات المكونة له. يتطلب مثل هذا التأثير تيارًا أقل بعشرات المرات من تشغيل آلة التحليل الكهربائي التقليدية.

فيديو: خلية الوقود ستانلي ماير

بسبب اختراعه، الذي يمكن أن يحرر البشرية من عبودية أقطاب النفط، قُتل ستانلي ماير، واختفت أعمال بحثه الذي دام سنوات عديدة إلى الله أعلم أين. ومع ذلك، فقد تم الحفاظ على بعض ملاحظات العالم، والتي على أساسها يحاول المخترعون في العديد من البلدان حول العالم بناء منشآت مماثلة. ويجب أن أقول، ليس من دون نجاح.

مزايا غاز براون كمصدر للطاقة

• يعد الماء، الذي يتم الحصول عليه من HHO، أحد أكثر المواد شيوعًا على كوكبنا.
• عندما يحترق هذا النوع من الوقود، فإنه ينتج بخار الماء، والذي يمكن تكثيفه مرة أخرى إلى سائل وإعادة استخدامه كمادة خام.
• أثناء احتراق الغاز المتفجر، لا تتشكل أي منتجات ثانوية باستثناء الماء. يمكننا القول أنه لا يوجد نوع وقود أكثر صداقة للبيئة من غاز براون.
• عند تشغيل نظام تسخين الهيدروجين، يتم إطلاق بخار الماء بكمية كافية للحفاظ على الرطوبة في الغرفة عند مستوى مريح.

قد تكون مهتمًا أيضًا بمواد حول كيفية إنشاء مولد الغاز الخاص بك:

منطقة التطبيق

اليوم، أصبح المحلل الكهربائي جهازًا شائعًا مثل مولد الأسيتيلين أو قاطع البلازما. في البداية، تم استخدام مولدات الهيدروجين من قبل عمال اللحام، لأن حمل وحدة تزن بضعة كيلوغرامات فقط كان أسهل بكثير من نقل أسطوانات الأكسجين والأسيتيلين الضخمة. في الوقت نفسه، لم تكن كثافة الطاقة العالية للوحدات ذات أهمية حاسمة - تم تحديد كل شيء من خلال الراحة والتطبيق العملي. في السنوات الاخيرةلقد تجاوز استخدام غاز براون المفاهيم المعتادة للهيدروجين كوقود لآلات اللحام بالغاز. في المستقبل، إمكانيات التكنولوجيا واسعة جدًا، نظرًا لأن استخدام HHO له العديد من المزايا.

• تقليل استهلاك الوقود في المركبات. موجود مولدات السياراتيجعل الهيدروجين من الممكن استخدام HHO كمادة مضافة للبنزين التقليدي أو الديزل أو الغاز. ونظرًا للاحتراق الكامل لخليط الوقود، يمكن تحقيق انخفاض بنسبة 20-25% في استهلاك الهيدروكربون.
• توفير الوقود في محطات الطاقة الحرارية التي تستخدم الغاز أو الفحم أو زيت الوقود.
• تقليل السمية وزيادة كفاءة بيوت الغلايات القديمة.
• تخفيض متعدد في تكاليف التدفئة المباني السكنيةبسبب الاستبدال الكامل أو الجزئي للوقود التقليدي بالغاز البني.
• الاستخدام المنشآت المحمولةالحصول على HHO لتلبية الاحتياجات المنزلية - الطبخ، والحصول على الماء الدافئ، وما إلى ذلك.
• تطوير محطات طاقة جديدة وقوية وصديقة للبيئة بشكل أساسي.

يمكن شراء مولد هيدروجين تم تصميمه باستخدام "تقنية خلايا الوقود المائية" الخاصة بـ S. Meyer (كما سميت أطروحته) - حيث تشارك العديد من الشركات في الولايات المتحدة الأمريكية والصين وبلغاريا ودول أخرى في إنتاجها. نقترح صنع مولد الهيدروجين بنفسك.

فيديو: كيفية تركيب التدفئة الهيدروجينية بشكل صحيح

ما هو المطلوب لصنع خلية وقود في المنزل

عند البدء في تصنيع خلية وقود الهيدروجين لا بد من دراسة نظرية عملية تكوين الغاز المتفجر. سيعطي هذا فهمًا لما يحدث في المولد وسيساعد في إعداد المعدات وتشغيلها. وبالإضافة إلى ذلك، سوف تضطر إلى تخزين المواد الضرورية، ولن يكون من الصعب العثور على معظمها شبكة التداول. أما بالنسبة للرسومات والتعليمات، سنحاول تغطية هذه القضايا بالكامل.

تصميم مولد الهيدروجين: المخططات والرسومات

تتكون المنشأة محلية الصنع لإنتاج غاز براون من مفاعل مزود بأقطاب كهربائية مثبتة، ومولد PWM لتشغيلها، وختم مائي وأسلاك وخراطيم توصيل. يوجد حاليًا العديد من تصميمات المحلل الكهربائي التي تستخدم الألواح أو الأنابيب كأقطاب كهربائية. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك العثور على تركيب ما يسمى بالتحليل الكهربائي الجاف على الإنترنت. على عكس التصميم التقليدي، في مثل هذا الجهاز، لا يتم تثبيت اللوحات في حاوية بها ماء، ولكن يتم توفير السائل في الفجوة بين الأقطاب الكهربائية المسطحة. إن رفض المخطط التقليدي يجعل من الممكن تقليل أبعاد خلية الوقود بشكل كبير.

الدائرة الكهربائية لمنظم PWM رسم تخطيطي لزوج واحد من الأقطاب الكهربائية المستخدمة في خلية وقود ماير.
رسم دائرة كهربائية لخلية الوقود لوحدة تحكم PWM الدائرة الكهربائية لوحدة تحكم PWM

في عملك، يمكنك استخدام الرسومات والمخططات الخاصة بالمحللات الكهربائية العاملة، والتي يمكن تكييفها وفقًا لظروفك الخاصة.

اختيار المواد لبناء مولد الهيدروجين

لتصنيع خلية الوقود، لا توجد حاجة إلى مواد محددة تقريبًا. الشيء الوحيد الذي قد يكون صعبًا هو الأقطاب الكهربائية. إذن، ما الذي تحتاج إلى إعداده قبل البدء في العمل؟

1. إذا كان التصميم الذي اخترته هو مولد من النوع "الرطب"، فستحتاج إلى حاوية مياه محكمة الغلق، والتي ستكون أيضًا بمثابة وعاء المفاعل. يمكنك أن تأخذ أي حاوية مناسبة، والشرط الرئيسي هو قوة كافية وضيق الغاز. بالطبع، عند استخدام الألواح المعدنية كأقطاب كهربائية، من الأفضل استخدام هيكل مستطيل، على سبيل المثال، علبة محكمة الغلق من بطارية سيارة قديمة الطراز (أسود). إذا تم استخدام الأنابيب للحصول على HHO، ثم حاوية واسعة من مرشح منزليلتنقية المياه. أكثر الخيار الأفضلسيتم تصنيع غلاف المولد من الفولاذ المقاوم للصدأ، على سبيل المثال، درجة 304 SSL.

   تجميع القطب لمولد الهيدروجين من النوع "الرطب".

   عند اختيار خلية وقود "جافة"، ستحتاج إلى لوح من زجاج شبكي أو أي بلاستيك شفاف آخر يصل سمكه إلى 10 مم وحلقات مانعة للتسرب مصنوعة من السيليكون التقني.

2. أنابيب أو ألواح من الفولاذ المقاوم للصدأ. بالطبع، يمكنك أن تأخذ معدنًا "حديديًا" عاديًا، ولكن أثناء تشغيل المحلل الكهربائي، يتآكل الحديد الكربوني البسيط بسرعة وسيتعين تغيير الأقطاب الكهربائية بشكل متكرر. إن استخدام المعدن عالي الكربون المخلوط بالكروم سيمكن المولد من العمل منذ وقت طويل. قضى الحرفيون المشاركون في تصنيع خلايا الوقود وقتًا طويلاً في اختيار المواد للأقطاب الكهربائية واستقروا على الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لترًا. بالمناسبة، إذا تم استخدام أنابيب من هذه السبائك في التصميم، فيجب اختيار قطرها بهذه الطريقة بحيث أنه عند تركيب جزء في الآخر تكون هناك فجوة لا تزيد عن 1 ملم بينهما. بالنسبة للباحثين عن الكمال، إليك الأبعاد الدقيقة:
   - قطر الأنبوب الخارجي - 25.317 ملم؛
   - قطر الأنبوب الداخلي يعتمد على سمك الأنبوب الخارجي. وفي كل الأحوال يجب توفير فجوة بين هذه العناصر تساوي 0.67 ملم.

   يعتمد أدائها على مدى دقة اختيار معلمات أجزاء مولد الهيدروجين.

3. مولد PWM. ستسمح لك الدائرة الكهربائية المجمعة بشكل صحيح بتنظيم تردد التيار ضمن الحدود المطلوبة، وهذا يرتبط مباشرة بحدوث ظواهر الرنين. بمعنى آخر، لكي يبدأ تطور الهيدروجين، سيكون من الضروري تحديد معلمات جهد الإمداد، لذلك يتم إيلاء اهتمام خاص لتجميع مولد PWM. إذا كنت معتادًا على مكواة اللحام ويمكنك التمييز بين الترانزستور والصمام الثنائي، فيمكنك صنع الجزء الكهربائي بنفسك. بخلاف ذلك، يمكنك الاتصال بمهندس إلكترونيات مألوف أو طلب إنتاج مصدر طاقة تبديل في ورشة إصلاح الأجهزة الإلكترونية.
   

   يمكن شراء مصدر طاقة تحويلي مصمم للاتصال بخلية الوقود عبر الإنترنت. يتم تصنيعها من قبل شركات خاصة صغيرة في بلدنا وفي الخارج.

4. أسلاك كهربائية للتوصيل. ستكون الموصلات ذات المقطع العرضي 2 متر مربع كافية. مم.
5. فقاعة. أعطى الحرفيون هذا الاسم الرائع لختم الماء الأكثر شيوعًا. يمكنك استخدام أي حاوية مغلقة لذلك. من الناحية المثالية، ينبغي أن تكون مجهزة بغطاء محكم، والذي سوف يمزق على الفور إذا اشتعل الغاز في الداخل. وبالإضافة إلى ذلك، فمن المستحسن تثبيت جهاز قطع بين المحلل الكهربائي والفوار، مما سيمنع HHO من العودة إلى الخلية.

   تصميم الفقاعة

6. الخراطيم والتجهيزات. لتوصيل مولد HHO، ستحتاج إلى أنبوب بلاستيكي شفاف وتركيبات ومشابك للمدخل والمخرج.
7. المكسرات والمسامير والأزرار. ستكون هناك حاجة إليها لربط أجزاء المحلل الكهربائي ببعضها البعض.
8. محفز التفاعل. لكي تستمر عملية تكوين HHO بشكل أكثر كثافة، تتم إضافة هيدروكسيد البوتاسيوم KOH إلى المفاعل. يمكن شراء هذه المادة بسهولة عبر الإنترنت. لأول مرة، لن يكون هناك ما يكفي من أكثر من 1 كجم من المسحوق.
9. سيليكون السيارات أو غيرها من المواد المانعة للتسرب.

يرجى ملاحظة أنه لا ينصح باستخدام الأنابيب المصقولة. على العكس من ذلك، يوصي الخبراء بمعالجة الأجزاء بورق الصنفرة للحصول عليها سطح لامع. في المستقبل، سيساعد هذا على زيادة إنتاجية التثبيت.

الأدوات التي ستكون مطلوبة أثناء عملية العمل

قبل البدء في بناء خلية الوقود، قم بإعداد الأدوات التالية:

• منشارا للمعادن.
• حفر مع مجموعة من التدريبات.
• مجموعة من الشدات
• المفكات المسطحة والمشقوقة.
• طاحونة زاوية ("مطحنة") مع دائرة مثبتة لقطع المعادن؛
• المتر المتعدد ومقياس التدفق.
• مسطرة؛
• علامة.

بالإضافة إلى ذلك، إذا قمت ببناء مولد PWM بنفسك، فستحتاج إلى راسم الذبذبات ومقياس التردد لإعداده. لن نطرح هذه المسألة في إطار هذه المقالة منذ التصنيع والتكوين كتلة النبضمن الأفضل مراجعة التغذية من قبل متخصصين في المنتديات المتخصصة.

انتبه للمقال الذي يوضح مصادر الطاقة الأخرى التي يمكن استخدامها لتدفئة منزلك:

التعليمات: كيفية صنع مولد الهيدروجين بيديك

لتصنيع خلية وقود، سنأخذ دائرة التحليل الكهربائي "الجاف" الأكثر تقدمًا باستخدام أقطاب كهربائية على شكل ألواح من الفولاذ المقاوم للصدأ. التعليمات أدناه توضح عملية إنشاء مولد الهيدروجين من "A" إلى "Z"، لذلك من الأفضل اتباع ترتيب الإجراءات.

مخطط خلية الوقود من النوع الجاف

1. تصنيع جسم خلية الوقود. الجدران الجانبية للإطار عبارة عن ألواح مصنوعة من ألواح صلبة أو زجاج شبكي مقطوعة بحجم المولد المستقبلي. عليك أن تفهم أن حجم الجهاز يؤثر بشكل مباشر على أدائه، لكن تكاليف الحصول على HHO ستكون أعلى. لتصنيع خلية الوقود، ستكون الأبعاد المثالية للجهاز من 150x150 ملم إلى 250x250 ملم.
2. يتم حفر ثقب في كل لوحة من أجل تركيب مدخل (مخرج) الماء. بالإضافة إلى ذلك، سيتم إجراء حفر في الجدار الجانبي لمخرج الغاز وأربعة فتحات في الزوايا لربط عناصر المفاعل ببعضها البعض.

   تصنيع الجدران الجانبية

3. الاستفادة من الزاوية طاحونة، يتم قطع لوحات القطب من صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. يجب أن تكون أبعادها أصغر بمقدار 10-20 مم من أبعاد الجدران الجانبية. بالإضافة إلى ذلك، عند تصنيع كل جزء، من الضروري ترك وسادة اتصال صغيرة في إحدى الزوايا. ستكون هناك حاجة لذلك لتوصيل الأقطاب الكهربائية السلبية والإيجابية في مجموعات قبل توصيلها بجهد الإمداد.
4. من أجل الحصول على كمية كافية من HHO، يجب معالجة الفولاذ المقاوم للصدأ بورق صنفرة ناعم على كلا الجانبين.
5. يتم حفر فتحتين في كل لوحة: بمثقاب بقطر 6 - 7 مم - لتزويد المسافة بين الأقطاب الكهربائية بالمياه وبسمك 8 - 10 مم - لإزالة غاز براون. يتم حساب نقاط الحفر مع الأخذ بعين الاعتبار مواقع تركيب أنابيب الدخول والخروج المقابلة.

   يجب تحضير هذه المجموعة من الأجزاء قبل تجميع خلية الوقود

6. يبدأون في تجميع المولد. للقيام بذلك، يتم تثبيت تجهيزات إمدادات المياه ومخرج الغاز في الجدران الصلبة. يتم إغلاق الأماكن التي يتم توصيلها بها بعناية باستخدام مادة مانعة للتسرب للسيارات أو السباكة.
7. بعد ذلك، يتم تثبيت المسامير في أحد أجزاء الجسم الشفافة، وبعد ذلك يتم البدء في وضع الأقطاب الكهربائية.

   يبدأ وضع الأقطاب الكهربائية بحلقة مانعة للتسرب

   يرجى ملاحظة: يجب أن يكون مستوى أقطاب اللوحة مسطحًا، وإلا فسوف تتلامس العناصر ذات الشحنات المعاكسة، مما يسبب دائرة مقصورة!

8. يتم فصل ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ عن الأسطح الجانبية للمفاعل باستخدام حلقات على شكل حرف O، والتي يمكن أن تكون مصنوعة من السيليكون أو البارونيت أو أي مادة أخرى. من المهم فقط ألا يتجاوز سمكها 1 مم. يتم استخدام نفس الأجزاء كفواصل بين اللوحات. أثناء عملية التثبيت، تأكد من تجميع وسادات الاتصال الخاصة بالأقطاب الكهربائية السلبية والإيجابية جوانب مختلفةمولد كهرباء

   عند تجميع اللوحات، من المهم توجيه فتحات المخرج بشكل صحيح

9. بعد وضع اللوحة الأخيرة، يتم تثبيت حلقة مانعة للتسرب، وبعد ذلك يتم إغلاق المولد بجدار لوحي ثانٍ، ويتم تثبيت الهيكل نفسه بالغسالات والصواميل. عند القيام بهذا العمل تأكد من أن الشد موحد وأنه لا يوجد أي تشوهات بين اللوحات.

   أثناء التشديد النهائي، تأكد من التحقق من التوازي للجدران الجانبية. هذا سوف تجنب التشوهات

10. باستخدام خراطيم البولي ايثيلين، يتم توصيل المولد بحاوية من الماء وفقاعة.
11. يتم توصيل منصات الاتصال الخاصة بالأقطاب الكهربائية ببعضها البعض بأي شكل من الأشكال، وبعد ذلك يتم توصيل أسلاك الطاقة بها.

    ومن خلال تجميع عدة خلايا وقود وربطها بالتوازي، يمكنك الحصول على كمية كافية من الغاز البني

12. يتم تزويد خلية الوقود بالجهد من مولد PWM، وبعد ذلك يتم تكوين الجهاز وضبطه على الحد الأقصى لإخراج غاز HHO.

وللحصول على غاز براون بكميات كافية للتدفئة أو الطهي، يتم تركيب عدة مولدات للهيدروجين تعمل بالتوازي.

فيديو: تجميع الجهاز

فيديو: تشغيل هيكل من النوع "الجاف".

نقاط الاستخدام المختارة

بادئ ذي بدء، أود أن أشير إلى ذلك الطريقة التقليديةإن حرق الغاز الطبيعي أو البروبان ليس مناسبًا في حالتنا، نظرًا لأن درجة حرارة احتراق HHO أعلى بثلاث مرات من درجة حرارة الهيدروكربونات. كما تفهم أنت نفسك، فإن الفولاذ الإنشائي لن يتحمل درجة الحرارة هذه لفترة طويلة. أوصى ستانلي ماير نفسه باستخدام موقد ذو تصميم غير عادي، ويرد الرسم التخطيطي أدناه.

مخطط لموقد الهيدروجين الذي صممه S. ماير

الحيلة الكاملة لهذا الجهاز هي أن HHO (المشار إليه بالرقم 72 في الرسم البياني) يمر إلى غرفة الاحتراق من خلال الصمام 35. ويرتفع خليط الهيدروجين المحترق عبر القناة 63 ويقوم في نفس الوقت بعملية الطرد حاملاً معه الهواء الخارجيمن خلال الفتحات القابلة للتعديل 13 و 70. تحت الغطاء 40، يتم الاحتفاظ بكمية معينة من منتجات الاحتراق (بخار الماء)، والتي تدخل عمود الاحتراق من خلال القناة 45 وتختلط مع الغاز المحترق. هذا يسمح لك بتقليل درجة حرارة الاحتراق عدة مرات.

النقطة الثانية التي أود أن ألفت انتباهكم إليها هي السائل الذي يجب سكبه في التثبيت. من الأفضل استخدام الماء المحضر الذي لا يحتوي على أملاح معدنية ثقيلة. الخيار المثاليهو أحد نواتج التقطير التي يمكن شراؤها من أي متجر سيارات أو صيدلية. من أجل التشغيل الناجح للمحلل الكهربائي، تتم إضافة هيدروكسيد البوتاسيوم KOH إلى الماء، بمعدل ملعقة كبيرة تقريبًا من المسحوق لكل دلو من الماء.

أثناء عملية التثبيت، من المهم عدم ارتفاع درجة حرارة المولد. عندما ترتفع درجة الحرارة إلى 65 درجة مئوية أو أكثر، سوف تتلوث أقطاب الجهاز بمنتجات التفاعل الثانوية، مما يقلل من إنتاجية المحلل الكهربائي. إذا حدث هذا، ثم خلية الهيدروجينسيكون عليك تفكيك وإزالة البلاك باستخدام ورق الصنفرة.

والشيء الثالث الذي نركز عليه بشكل خاص هو السلامة. تذكر أنه ليس من قبيل الصدفة أن يُطلق على خليط الهيدروجين والأكسجين اسم المتفجر. HHO أمر خطير مركب كيميائيوالتي إذا تم التعامل معها بإهمال يمكن أن تؤدي إلى انفجار. اتبع قواعد السلامة وكن حذرًا بشكل خاص عند تجربة الهيدروجين. فقط في هذه الحالة، فإن "الطوب"، الذي يتكون منه عالمنا، سيجلب الدفء والراحة إلى منزلك.

نأمل أن تجد هذا المقال مصدرًا للإلهام وأن تشمر عن سواعدك وتبدأ في صنع خلية وقود الهيدروجين. بالطبع، جميع حساباتنا ليست الحقيقة المطلقة، ومع ذلك، يمكن استخدامها لإنشاء نموذج عمل لمولد الهيدروجين. إذا كنت ترغب في التبديل بالكامل إلى هذا النوع من التدفئة، فسيتعين عليك دراسة السؤال بمزيد من التفصيل. ربما يصبح تركيبك هو حجر الزاوية، والذي بفضله ستنتهي إعادة توزيع أسواق الطاقة، وستدخل الحرارة الرخيصة والصديقة للبيئة إلى كل منزل.

يبحث العديد من أصحاب السيارات عن طرق لتوفير الوقود. مولد الهيدروجين للسيارة سوف يحل هذه المشكلة بشكل جذري. تشير ردود الفعل من أولئك الذين قاموا بتثبيت هذا الجهاز إلى انخفاض كبير في التكاليف عند تشغيل المركبات. لذا فإن الموضوع مثير للاهتمام للغاية. أدناه سنتحدث عن كيفية صنع مولد الهيدروجين بنفسك.

ICE على وقود الهيدروجين

لعدة عقود، كان هناك بحث عن إمكانية تكييف محركات الاحتراق الداخلي للعمل الكامل أو الهجين على وقود الهيدروجين. في بريطانيا العظمى، في عام 1841، تم تسجيل براءة اختراع لمحرك يعمل على خليط الهواء والهيدروجين. في بداية القرن العشرين، استخدمت شركة زيبلين محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالهيدروجين كنظام دفع لمناطيدها الشهيرة.

كما ساهمت أزمة الطاقة العالمية التي اندلعت في السبعينيات من القرن الماضي في تطوير الطاقة الهيدروجينية. ومع ذلك، مع نهايتها، تم نسيان مولدات الهيدروجين بسرعة. وهذا على الرغم من المزايا الكثيرة مقارنة بالوقود التقليدي:

• القابلية المثالية للاشتعال لخليط الوقود المعتمد على الهواء والهيدروجين، مما يجعل من الممكن تشغيل المحرك بسهولة في أي درجة حرارة محيطة؛
• إطلاق حرارة كبيرة أثناء احتراق الغاز.
• السلامة البيئية المطلقة - تتحول غازات العادم إلى ماء؛
• معدل الاحتراق أعلى 4 مرات مقارنة بخليط البنزين.
• قدرة الخليط على العمل دون انفجار عند درجة عاليةضغط.

أساسي سبب فنيوالذي يشكل عائقاً لا يمكن التغلب عليه أمام استخدام الهيدروجين كوقود للمركبات، أصبح عدم القدرة على تركيب كمية كافية من الغاز في السيارة. مقاس خزان الوقودبالنسبة للهيدروجين سيكون مشابهًا لمعايير السيارة نفسها. يجب أن تستبعد الانفجارية العالية للغاز إمكانية حدوث أدنى تسرب. في شكل سائل، مطلوب تركيب المبردة. هذه الطريقة أيضًا ليست مجدية جدًا في السيارة.

غاز براون

اليوم، تكتسب مولدات الهيدروجين شعبية بين سائقي السيارات. ومع ذلك، هذا ليس بالضبط ما تمت مناقشته أعلاه. وعن طريق التحليل الكهربائي يتحول الماء إلى ما يسمى بغاز براون الذي يضاف إلى خليط الوقود. المهمة الرئيسية التي يحلها هذا الغاز هي الاحتراق الكامل للوقود. ويعمل ذلك على زيادة الطاقة وتقليل استهلاك الوقود بنسبة مناسبة. وقد حقق بعض الميكانيكيين وفورات قدرها 40٪.

تعتبر مساحة سطح الأقطاب الكهربائية ذات أهمية حاسمة في إنتاج الغاز الكمي. تحت تأثير تيار كهربائي، يبدأ جزيء الماء بالتحلل إلى ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين واحدة. عند حرقه، يطلق خليط الغاز هذا ما يقرب من 4 أضعاف الطاقة التي يحررها احتراق الهيدروجين الجزيئي. ولذلك فإن استخدام هذا الغاز في محركات الاحتراق الداخلي يؤدي إلى زيادة كفاءة احتراق خليط الوقود، ويقلل من كمية الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي، ويزيد من الطاقة ويقلل من كمية الوقود المستهلك.

مخطط عالمي لمولد الهيدروجين

بالنسبة لأولئك الذين ليس لديهم القدرة على التصميم، يمكن شراء مولد الهيدروجين للسيارة من الحرفيين الشعبيين الذين يقومون بتجميع وتركيب هذه الأنظمة قيد التشغيل. اليوم هناك العديد من هذه العروض. تكلفة الوحدة والتركيب حوالي 40 ألف روبل.

لكن يمكنك تجميع مثل هذا النظام بنفسك - فلا يوجد شيء معقد فيه. يتكون من عدة عناصر بسيطة مدمجة في وحدة واحدة:

1. منشآت التحليل الكهربائي للمياه.
2. خزان.
3. مصيدة الرطوبة من الغاز.
4. وحدة التحكم الإلكترونية (المغير الحالي).

يوجد أدناه رسم تخطيطي يمكنك من خلاله بسهولة تجميع مولد الهيدروجين بيديك. المخططات التثبيت الرئيسيإن إنتاج غاز براون بسيط للغاية ومفهوم.

لا تمثل الدائرة أي تعقيد هندسي، ويمكن لأي شخص يعرف كيفية العمل مع الأداة تكرارها. بالنسبة للسيارات المزودة بنظام حقن الوقود، من الضروري أيضًا تركيب وحدة تحكم تنظم مستوى إمداد الغاز خليط الوقودومتصلاً بالكمبيوتر الموجود في السيارة.

مفاعل

تعتمد كمية الغاز البني المنتجة على مساحة الأقطاب الكهربائية والمواد الخاصة بها. إذا تم استخدام ألواح النحاس أو الحديد كأقطاب كهربائية، فلن يتمكن المفاعل من العمل لفترة طويلة بسبب التدمير السريع للألواح.

يبدو استخدام صفائح التيتانيوم مثاليًا. ومع ذلك، فإن استخدامها يزيد من تكلفة تجميع الوحدة عدة مرات. يعتبر الاستخدام الأمثل للألواح المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي السبائك. هذا المعدن متوفر ولن يكون من الصعب شراءه. يمكنك أيضًا استخدام خزان الغسالة المستعمل. ستكون الصعوبة الوحيدة هي قطع الألواح بالحجم المطلوب.

أنواع المنشآت

اليوم يمكن تجهيز مولد الهيدروجين للسيارة بثلاثة محللات كهربائية تختلف في النوع وطبيعة التشغيل والأداء:

النوع الأول من التصميم كافٍ تمامًا للعديد من محركات المكربن. ليست هناك حاجة لتركيب دائرة إلكترونية معقدة لمنظم أداء الغاز، كما أن تجميع هذا المحلل الكهربائي في حد ذاته ليس بالأمر الصعب.

أما بالنسبة للسيارات الأكثر قوة فيفضل تجميع النوع الثاني من المفاعلات. وبالنسبة للمحركات التي تعمل بوقود الديزل والمركبات الثقيلة، يتم استخدام النوع الثالث من المفاعلات.

الأداء المطلوب

من أجل توفير الوقود بشكل حقيقي، يجب على مولد الهيدروجين للسيارة إنتاج الغاز كل دقيقة بمعدل 1 لتر لكل 1000 إزاحة للمحرك. وبناء على هذه المتطلبات، يتم اختيار عدد لوحات المفاعل.

لزيادة سطح الأقطاب الكهربائية، من الضروري معالجة السطح بورق الصنفرة في اتجاه عمودي. هذه المعالجة مهمة للغاية - فهي ستزيد من مساحة العمل وتتجنب "التصاق" فقاعات الغاز بالسطح.

هذا الأخير يؤدي إلى عزل القطب عن السائل ويمنع التحليل الكهربائي الطبيعي. ويجب أيضًا ألا ننسى ذلك عملية عاديةيجب أن يكون الماء الموجود في المحلل الكهربائي قلويًا. يمكن أن تكون الصودا العادية بمثابة محفز.

المنظم الحالي

يعمل مولد الهيدروجين الموجود على السيارة على زيادة إنتاجيتها أثناء التشغيل. ويرجع ذلك إلى إطلاق الحرارة أثناء تفاعل التحليل الكهربائي. يتعرض سائل العمل في المفاعل للتسخين، وتستمر العملية بشكل أكثر كثافة. للتحكم في تقدم التفاعل، يتم استخدام منظم حالي.

إذا لم تقم بخفضه، فقد يغلي الماء ببساطة وسيتوقف المفاعل عن إنتاج الغاز البني. تتيح لك وحدة التحكم الخاصة التي تنظم تشغيل المفاعل تغيير الإنتاجية بسرعة متزايدة.

تم تجهيز نماذج المكربن ​​\u200b\u200bبجهاز تحكم بمفتاح تقليدي لوضعين للتشغيل: "الطريق السريع" و "المدينة".

سلامة التثبيت

يقوم العديد من الحرفيين بوضع اللوحات فيها حاويات بلاستيكية. لا ينبغي أن تبخل على هذا. أنت بحاجة إلى خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ. إذا لم يكن هناك، يمكنك استخدام التصميم مع لوحات النوع المفتوح. في الحالة الأخيرة، من الضروري استخدام تيار عالي الجودة وعازل مائي عملية موثوقةمفاعل.

ومن المعروف أن درجة حرارة احتراق الهيدروجين هي 2800. وهذا هو الغاز الأكثر انفجارا في الطبيعة. غاز براون ليس أكثر من خليط "متفجر" من الهيدروجين. ولذلك مولدات الهيدروجين النقل على الطرقتتطلب تجميعًا عالي الجودة لجميع مكونات النظام ووجود أجهزة استشعار لمراقبة تقدم العملية.

لن يكون مستشعر درجة حرارة سائل العمل ومستشعر الضغط ومقياس التيار غير ضروري في تصميم التثبيت. انتباه خاصيجدر الانتباه إلى ختم الماء عند مخرج المفاعل. إنه أمر حيوي. إذا اشتعل الخليط، فإن هذا الصمام سيمنع اللهب من الانتشار داخل المفاعل.

مولد الهيدروجين للتدفئة السكنية و مباني الإنتاج، التي تعمل وفقًا لنفس المبادئ، تتميز بإنتاجية مفاعل أكبر عدة مرات. في مثل هذه المنشآت، يشكل عدم وجود ختم الماء خطرا مميتا. من أجل ضمان التشغيل الآمن والموثوق للنظام، يوصى أيضًا بتجهيز مولدات الهيدروجين على السيارات بصمام الفحص هذا.

في الوقت الحالي لا يمكنك الاستغناء عن الوقود التقليدي

هناك العديد من النماذج التجريبية في العالم التي تعمل بالكامل بالغاز البني. لكن الحلول التقنيةلم يصلوا بعد إلى كمالهم. مثل هذه الأنظمة غير متاحة لسكان الكوكب العاديين. لذلك، في الوقت الحالي، يتعين على عشاق السيارات أن يكونوا راضين عن التطورات "الحرفية" التي تجعل من الممكن تقليل تكاليف الوقود.

قليلا عن السذاجة والسذاجة

يعرض بعض رجال الأعمال المغامرين للبيع مولد هيدروجين للسيارات. يتحدثون عن معالجة سطح الأقطاب الكهربائية بالليزر أو عن السبائك السرية الفريدة التي تُصنع منها، وهي محفزات مائية خاصة تم تطويرها في المختبرات العلمية حول العالم.

كل هذا يتوقف على قدرة أفكار رجال الأعمال هؤلاء على الطيران بشكل علمي. يمكن أن تجعلك السذاجة، على نفقتك الخاصة (وأحيانًا ليست حتى صغيرة)، مالكًا للتركيب الذي ستنهار لوحات الاتصال الخاصة به بعد شهرين من التشغيل.

إذا قررت توفير المال بهذه الطريقة، فمن الأفضل تجميع التثبيت بنفسك. على الأقل لن يكون هناك من يلومه لاحقًا.

أحد أكثر الطرق ملائمة وعملية للحصول على الهيدروجين واستخدامه المعقول هو مولد الهيدروجين، ما يسمى بموقد الهيدروجين. لكن إنتاج الهيدروجين في المنزل أمر جيد مهنة خطيرةلذلك، استمع إلى النصائح الموصوفة.

مولد الهيدروجين محلي الصنع:

أساس موقد الهيدروجين هو مولد الهيدروجين، وهو نوع من الحاويات مع الماء وألواح الفولاذ المقاوم للصدأ. البناء و وصف تفصيليمولد الهيدروجين ممكن بدون جهد خاصوجدت على مواقع أخرى، لذلك لن أضيع كتابة الأحرف على هذا. أريد أن أنقل تفاصيل دقيقة مهمة للغاية والتي ستكون مفيدة جدًا لك إذا كنت تخطط لصنع موقد هيدروجين بيديك.

الشكل رقم 1 – رسم تخطيطي لموقد الهيدروجين

جوهر موقد الهيدروجين هو إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للماء. يجب أن تفهم أنه لا يمكنك صب أي شيء في المحلل الكهربائي (حاوية بها ماء وأقطاب كهربائية)، أوصي باستخدام الماء المقطر، لكنني قرأت أنه من أجل تحليل كهربائي أكثر كفاءة، يتم إضافة المزيد الصودا الكاوية(لا أعرف النسب).

يتم تجميع المحلل الكهربائي الخاص بي من ألواح من الفولاذ المقاوم للصدأ، وحشيات مطاطية، ولوحتين من زجاج شبكي سميك، ويبدو الأمر ظاهريًا كما يلي:

الشكل رقم 2 – المحلل الكهربائي

يجب ملء المحلل الكهربائي إلى منتصفه تمامًا بالماء وذلك للامتثال لاحتياطات السلامة؛ ومراقبة مستوى السائل، حيث أنه يتغير مع انخفاضه. المعلمات الكهربائيةوشدة إطلاق الهيدروجين!

ولكن قبل أن تقضي الكثير من الوقت والمواد في تجميع المحلل الكهربائي، اعتني بمصدر الطاقة الخاص به. على سبيل المثال، يستهلك المحلل الكهربائي الخاص بي حوالي 6 أمبير عند جهد 8 فولت.

يتم توصيل الصفائح المعدنية (الأقطاب الكهربائية) باستخدام سلك نحاسي سميك ملحوم بها، وسميك سلك نحاس(حوالي 4 مللي متر قسم).

الشكل رقم 3 - كيفية توصيل الأسلاك

يجب أن تفهم أيضًا أن كل شيء يجب أن يكون متصلاً بإحكام ومعزولًا جيدًا، وأن قصر الدائرة الكهربائية للألواح والشرر أمر غير مقبول!!!

الشكل رقم 4 - عزل الألواح

في الواقع، هناك الكثير من الأنواع المختلفة لتصميمات المحلل الكهربائي، لذلك لا أريد أن أركز انتباهك عليها، على الرغم من أنها الجزء الأساسي والأكثر كثافة في العمل لموقد الهيدروجين، إلا أنها في حد ذاتها ليست مهمة جدًا (أي تصميم يناسبك).

عند العمل مع شعلة الهيدروجين، يجب عليك:

إذا كنت تخطط لصنع موقد هيدروجين، فكن حذرًا! الهيدروجين مادة متفجرة جداً !!! عند تجميع وتشغيل شعلة الهيدروجين، هناك العديد من التفاصيل الحيوية. انتبه إلى نصيحتي - لقد فعلت هذا بالفعل وأعرف ما أقول.

في محلية الصنع موقد الهيدروجينيجب أن يكون ضغط الهيدروجين ثابتًا، ومحميًا ضد الانفجار العكسي، وضيقًا وعزلًا جيدًا!

والحقيقة هي أنه عند العمل مع شعلة الهيدروجين، يمكنك استخدام مصدر طاقة للتحليل الكهربائي. وأثناء تشغيله، يتم إطلاق الهيدروجين بنفس الكثافة تقريبًا (مع تقدم العمل، قد ينخفض، كما يتبخر الماء وتتغير كثافة التيار بين ألواح القطب الكهربائي)، لذلك لا تبدأ العمل دون التعرف أولاً على الموقد تصميم.

كيفية استخدام شعلة الهيدروجين بشكل صحيح:

أولا وقبل كل شيء، العمل دائما في حدود الوسائل الحماية الشخصية(تأكد من ارتداء درع واقي أو نظارات واقية على وجهك)، ثانيا، اتبع القواعد السلامة من الحرائق. ثالثا، مراقبة مستوى الماء في المحلل الكهربائي وشدة اللهب.

لا تحتاج إلى إشعال اللهب على الفور، دع الهيدروجين يحل محل الأكسجين المتبقي (بالنسبة لي، يستغرق هذا حوالي عشر دقائق، اعتمادًا على شدة الإطلاق وحجم الأوعية التي بها ختم مائي ومصهر A، B) ، رسم بياني 1)

تأكد من الاحتفاظ بوعاء من الماء بالقرب منك - ستحتاج إليه لإطفاء لهب الموقد عند الانتهاء من عملك. للقيام بذلك، تحتاج فقط إلى توجيه طرف الإبرة باللهب تحت الماء وبالتالي قطع الأكسجين عن النار. قم دائمًا بإطفاء اللهب أولاً ثم قم بإيقاف تشغيل الطاقة عن المولد - وإلا فسيكون الانفجار فوريًا.

ختم المياه والصمام:

انتبه إلى الشكل رقم 1 - هناك حاويتان (أطلقت عليهما اسم A و B)، وإبرة من حقنة يمكن التخلص منها (B)، وكل هذا متصل بواسطة أنابيب من القطارات.

تحتاج إلى صب الماء في الحاوية الأولى (أ)، فهي عبارة عن ختم مائي. إنه ضروري حتى لا يصل الانفجار إلى المحلل الكهربائي (إذا انفجر سيكون مثل قنبلة يدوية).

الشكل رقم 5 – ختم الماء

يرجى ملاحظة أن هناك موصلين في غطاء مانع تسرب الماء (لقد قمت بتكييف كل هذا من قطارة طبية) ، كلاهما ملتصقان بإحكام في الغطاء باستخدام غراء الايبوكسي. أنبوب واحد طويل، من خلاله يجب أن يتدفق الهيدروجين من المولد تحت الماء، ويغرغر، ومن خلال الفتحة الثانية يمر عبر الأنبوب إلى المصهر (B).

الشكل رقم 6 – المصهر

يمكنك صب كل من الماء (لمزيد من الموثوقية) والكحول (بخار الكحول يزيد من درجة حرارة احتراق اللهب) في وعاء به فتيل.

المصهر نفسه مصنوع على النحو التالي: تحتاج إلى عمل ثقب في الغطاء بقطر 15 مم وفتحات للبراغي.

الشكل رقم 7 – كيف تبدو الثقوب الموجودة في الغطاء

ستحتاج أيضًا إلى غسالتين سميكتين (إذا لزم الأمر، ستحتاج إلى توسيع القطر الداخلي للغسالة باستخدام ملف دائري)، وحشوتين من السباكة ورقائق الشوكولاتة أو بالون عادي.

الشكل رقم 8 – رسم تخطيطي لصمام الأمان

يتم تجميعها بكل بساطة؛ تحتاج إلى حفر أربعة ثقوب محورية في غسالات الحديد والغطاء والحشيات. تحتاج أولاً إلى لحام البراغي في الغسالة العلوية، ويمكن القيام بذلك بسهولة باستخدام مكواة لحام قوية وتدفق نشط.

الشكل رقم 9 – غسالة ذات براغي
الشكل رقم 10 – مسامير ملحومة بالغسالة

بعد أن تقوم بلحام البراغي، يجب عليك وضع واحدة على الغسالة حشية مطاطيةوصمامك نفسه. لقد استخدمت شريطًا مطاطيًا رفيعًا من الانفجار بالون(هذا أكثر ملاءمة بكثير من وضع رقائق رقيقة)، على الرغم من أن الرقائق مناسبة أيضًا بشكل جيد، على الأقل عندما اختبرت موقد الهيدروجين الخاص بي بحثًا عن الانفجار، كان هناك رقائق معدنية في الصمام.

الشكل رقم 11 – وضع الحشية والشريط المطاطي الواقي

ثم نضع الحشية الثانية ويمكنك إدخال الحماية في الفتحات المصنوعة في الغطاء.

الشكل رقم 12 – الصمام النهائي
الشكل رقم 13 – عناصر الحماية

هناك حاجة إلى الغسالة الثانية والصواميل لتثبيت الحماية بإحكام وثبات عن طريق شد الصواميل (انظر الشكل رقم 6).

يرجى التفهم والأخذ في الاعتبار أنه يجب عدم إهمال قواعد السلامة، خاصة عند العمل بالغازات القابلة للانفجار. ومثل هذا الجهاز البسيط يمكن أن ينقذك من المفاجآت غير السارة. يعمل الدفاع وفقًا لمبدأ "حيثما يكون نحيفًا، ينكسر"، فهو ينفجر فيلم واقية(رقاقة أو شريط مطاطي)، ولا تدخل القوة المتفجرة إلى المحلل الكهربائي، كما يمنع ختم الماء ذلك. خذ كلامي على محمل الجد، إذا انفجر المحلل الكهربائي، فلن تعتقد أن هذا يكفي :)!!!

الشكل رقم 14 – الانفجار

ينبغي أن يكون مفهوما أن حالة الطوارئ أمر لا مفر منه. الحقيقة هي أن اللهب يحترق عند مخرج الفوهة (التي تكون الإبرة من حقنة يمكن التخلص منها مناسبة تمامًا) فقط بسبب نشوء ضغط الغاز (يتم الاتفاق على الضغط).

الشكل رقم 15 – فوهة المحقنة على قاعدة

على سبيل المثال، أنت تعمل بالموقد الخاص بك وانطفأ الضوء، صدقني! لن يكون لديك الوقت للقفز بعيدًا عن الموقد، وسوف يعود اللهب على الفور عبر الأنبوب وسيحدث انفجار الصمام الواقي (وهو ضروري حتى ينفجر وليس المحلل الكهربائي) - وهذا أمر طبيعي تمامًا عندما يكون الموقد محلي الصنع - كن يقظًا وحذرًا، وابتعد عن موقد الهيدروجين وارتداء معدات الحماية الشخصية!

أنا شخصياً لست متحمسًا جدًا لموقد الهيدروجين، لقد حاولت صنعه فقط لأنه كان لدي بالفعل محلل كهربائي جاهز. أولاً إنه خطير جداً، وثانياً، ليس فعالاً جداً (أنا أتحدث عن موقد الهيدروجين الخاص بي وليس عن الشعلات بشكل عام) ولم يكن من الممكن إذابة ما أردت به. وبالتالي، إذا خطرت لك فكرة صنع هذا النوع من الشعلات، اسأل نفسك سؤالاً عقلانيًا تمامًا، "هل يستحق الأمر ذلك"، نظرًا لأن تجميع المحلل الكهربائي من الصفر يعد مهمة مزعجة للغاية، وأنت أيضًا تحتاج إلى مصدر طاقة قوي بحيث يكفي لمطابقة ضغط الهيدروجين وقطر فوهة المخرج. لذلك، "لو كان الأمر كذلك"، لا أنصحك بفعل ذلك، ولكن فقط إذا كنت في حاجة إليه حقًا.