المحلل الكهربائي هو اسم الجهاز، ويسمى أيضًا مولد الهيدروجين. هو جهاز يعتمد تشغيله على استخدام العملية الفيزيائية والكيميائية لتحلل الماء تحت تأثير التيار الكهربائيإلى الهيدروجين والأكسجين. تسمى هذه العملية بالتحليل الكهربائي، وهي معروفة منذ زمن طويل وتدرس في المدرسة الثانوية.
يعد المحلل الكهربائي أحد أكثر مولدات الهيدروجين شيوعًا.
الوصف ومبدأ التشغيل
في حالة عامةمولد الهيدروجين عبارة عن مجموعة من الصفائح المعدنية المغمورة في الماء المقطر. تم وضع التصميم في غلاف مغلق مزود بأطراف لتوصيل مصدر الطاقة وتركيب مخرج الغاز.
من الناحية النظرية، يمكن تمثيل تشغيل مولد الهيدروجين على النحو التالي: يمر تيار كهربائي بين الصفائح المستقطبة بشكل معاكس (الأنود، الكاثود) مغمورة في الماء المقطر. في هذه الحالة، ينقسم الماء إلى الأكسجين والهيدروجين. كيف مساحة أكبراللوحات، كلما زاد التيار الذي يمر عبر الماء و أكثريتم إطلاق الغازات. يتم توصيل اللوحات بالتناوب (+-+-، وما إلى ذلك).
نطاق التطبيق
يرجع ذلك إلى حقيقة أن عملية التحليل الكهربائي نفسها تنطوي على الاستخدام كمية كبيرةالكهرباء، والاستخدام الصناعي للمحللات الكهربائية محدود بشكل كبير. يعد استخدام الطرق الكيميائية لإنتاج الهيدروجين أكثر اقتصادا.
حاليا، تستخدم مولدات الهيدروجين من أجل:
- اللحام بالغاز وقطع الغاز بالهيدروجين في ورش المجوهرات؛
- تقليل سمية محركات الاحتراق الداخلي (ICE) وزيادة كفاءتها (عامل الكفاءة)؛
- زيادة الكفاءةوالحد من سمية غلايات الوقود السائل.
جهاز
يتم تصنيع المحللات الكهربائية الصناعية القليلة المستخدمة لإنتاج الهيدروجين والأكسجين كوحدات ثابتة. ترتبط الأقطاب الكهربائية فيها ثنائي القطب، ويعتمد عددها على طريقة الاتصال بالشبكة (محول أو بدون محول).
تصميمات مولدات الهيدروجين صغيرة الحجم، والتي يتم إنتاجها محليًا و الشركات الأجنبيةوتستخدم لزيادة كفاءة محركات الاحتراق الداخلي ولأغراض أخرى فهي متنوعة للغاية. بالإضافة إلى ذلك هناك كمية ضخمةالهياكل المصنوعة يدويا. يمكنك العثور على الكثير من المعلومات عنها على الإنترنت.
مع الأخذ في الاعتبار أن تصميم المحلل الكهربائي بسيط وليس من الصعب صنعه بنفسك، فسننظر في تصميمات عدة أجهزة مماثلة:
- أبسط محلل كهربائي.
- مولد الهيدروجينلسيارة.
أبسط محلل كهربائي
ومن أجل صنع مولد هيدروجين بسيط، يجب معرفة ما يكفي من الفيزياء والكيمياء على مستوى المدرسة الثانوية.
المواد والأدوات
- الفولاذ المقاوم للصدأ 03Х16Н15M3 مقاس 500 × 500 مم. يمكن استخدامها الفولاذ المقاوم للصدأأي علامة تجارية أخرى.
مهم:سوف يتآكل الفولاذ العادي في الماء. بالإضافة إلى ذلك، بدلا من الماء، من الممكن استخدام المنحل بالكهرباء القلوية، وهو عدواني للغاية، خاصة عندما يمر التيار الكهربائي من خلاله. في ظل هذه الظروف، لن يستمر الفولاذ العادي طويلاً.
- أنبوب بولي إيثيلين شفاف بطول 1 متر على الأقل وقطر 8 ملم.
- 2 مسامير M6x150، غسالات وصواميل.
- 3 تركيبات متعرجة بقطر خارجي 8 ملم.
- وعاء بلاستيكي بغطاء بسعة لا تقل عن 1.5 لتر.
- مرشح للتنظيف المياه الجارية(يمكنك استخدام مرشح من الغسالة).
- صمام فحص المياه.
- مانع تسرب السيليكون.
- طاحونة أو منشارا للمعادن.
- الشدات لمسامير M6.
عملية التصنيع
- نقوم بتنفيذ القطع ورقة الصلببحيث تحصل على 16 طبقاً من نفس الحجم.
- في إحدى زوايا كل لوحة، تحتاج إلى حفر حفرة لمسمار M6. وبمساعدة هذا الثقب سيتم ربط الصفائح ببعضها، لذا يجب أن يكون مركز الثقب في جميع الصفائح على نفس المحور.
- من أجل توصيل اللوحات بشكل صحيح، من الضروري قطع الزاوية في كل لوحة، والتي تقع على الجانب المقابل لفتحة الترباس.
- قم بتثبيت الألواح على البراغي واحدة تلو الأخرى وفقًا للمخطط، مع عزل الصفائح "+" و"-" عن بعضها البعض باستخدام أنبوب وغسالات من البولي إيثيلين. في التثبيت الصحيحالألواح، لن تسمح الزوايا المقطوعة للألواح ذات الأقطاب المختلفة بالاتصال ببعضها البعض.
- بعد تثبيت جميع اللوحات، يجب تشديد الهيكل بالمكسرات.
مهم:بعد الانتهاء من التجميع، تحتاج إلى التأكد من أن الألواح ذات الأقطاب المختلفة غير متصلة ببعضها البعض (حلق الهيكل).
- نقوم بربط الهيكل الناتج في صندوق بلاستيكي باستخدام الغسالات والصواميل، بعد أن قمنا مسبقًا بحفر فتحتين للمسامير "+" و"-". للتأكد من ضيق الحفرة، قم بمعالجتها بمادة السيليكون المانعة للتسرب.
- نقوم بحفر ثقوب في غطاء الصندوق وإدخال التركيبات. يجب معالجة الثقوب باستخدام مادة مانعة للتسرب من السيليكون.
- يبقى التحقق من أداء المحلل الكهربائي الناتج. للقيام بذلك، املأ الحاوية بالماء حتى مسامير التثبيت وأغلقها بغطاء. ثم نضع خرطومًا من البولي إيثيلين على أحد التركيبات وننزله في وعاء به ماء. بعد توصيل مصدر الطاقة بالمسامير، نلاحظ ظهور فقاعات من الغاز المنطلق. من أجل زيادة كمية الغاز المنطلق، من الضروري زيادة التيار الذي يمر عبر الماء.
- بعد التحقق من وظائف الجهاز، تحتاج إلى تصريف المياه وملء الحاوية البلاستيكية بالكهرباء القلوية. سيسمح لك ذلك بالحصول على كمية أكبر بكثير من الغاز المنبعث.
انتباه:عند تشغيل المحلل الكهربائي، من الضروري أن نتذكر أن عملية تقسيم الماء إلى أكسجين وهيدروجين هي عملية متفجرة. ولذلك فمن الضروري الامتثال قواعد معينةاحتياطات السلامة.
مولد الهيدروجين للسيارة
تتم عملية التحليل الكهربائي في المحلل الكهربائي للسيارات باستخدام محفز خاص. عندما يعمل الجهاز، يتم إطلاق أوكسي هيدروجين (غاز براون)، الذي له الصيغة NH2O. بعد ذلك، يدخل الغاز إلى غرفة الاحتراق من خلال نظام إمداد هواء المحرك، حيث يمتزج مع الوقود ويحترق. ونتيجة لذلك، يزداد رقم الأوكتان لخليط الوقود والهواء، مما يعزز احتراق الوقود بشكل كامل.
تصميم المحللات الكهربائية الحديثة
يشمل مولد الغاز البني ما يلي:
- المحلل الكهربائي نفسه.
- حاوية للتداول.
يتم التحكم في عملية إنتاج الغاز بأكملها:
- المغير الحالي
- مُحسِّن يتحكم في نسبة الغاز البني وخليط الوقود والهواء.
أنواع المحفزات
هناك عدة أنواع من المحفزات، بما في ذلك:
- أسطواني– لا يختلف تصميمها كثيرًا عن تصميم أبسط مولد للهيدروجين ومن الممكن جدًا صنعه بنفسك. تتميز بإنتاجية منخفضة (تصل إلى 0.7 لتر من الغاز في الدقيقة) ودائرة تحكم بدائية.
- مع خلايا منفصلة- الأكثر تصميم فعالبسعة تزيد عن 2 لتر من الغاز في الدقيقة. مختلف كفاءة عاليةويتم تثبيته على المركبات ذات التشغيل المستمر.
- مع لوحات مفتوحة (جافة)– سعة تصل إلى 2.1 لتر من الغاز في الدقيقة. يوفر التصميم تبريدًا إضافيًا للجهاز ظروف قاسيةعملية.
تتم جميع العمليات التي تتم في مولد الهيدروجين تلقائيًا وتعمل وفقًا لبرنامج خاص مدمج في نظام التحكم بالكمبيوتر الخاص بالمركبة.
المزايا
يتيح لك استخدام المحللات الكهربائية الحديثة في السيارة ما يلي:
- توفير ما يصل إلى 50% من الوقود؛
- تقليل سمية العادم.
- خفض درجة حرارة المحرك.
- زيادة الجر وقوة وحدة الطاقة.
- زيادة عمر المحرك.
مبدأ تشغيل مولد الهيدروجين التدابير الأمنية
محطات التحليل الكهربائي هي الأجهزة زيادة الخطر. لذلك، أثناء تصنيعها وتركيبها وتشغيلها، من الضروري التقيد الصارم بتدابير السلامة العامة والخاصة.
ومن المتطلبات الخاصة أهمها:
- لا يُسمح بتكوين تركيزات متفجرة من خليط الأكسجين مع الهيدروجين أو الهواء.
- لا يُسمح لمولدات الهيدروجين بالعمل إذا كان مستوى السائل غير مرئي في نافذة الفحص الخاصة بها.
- عند التنفيذ أعمال الإصلاحفمن الضروري التأكد من الغياب الكامل للهيدروجين عند نقطة نهاية النظام.
- لا يجوز استخدام اللهب المكشوف أو أجهزة التدفئة الكهربائية أو المصابيح المحمولة بجهد يزيد عن 12 فولت بالقرب من المحللات الكهربائية.
- عند العمل مع المنحل بالكهرباء، يجب عليك استخدام ملابس خاصة وقفازات ونظارات واقية.
- لا ينصح الخبراء بصنع مولدات هيدروجين السيارات بنفسك. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن المحلل الكهربائي للسيارات هو جهاز معقد وغير آمن إلى حد ما، ويتطلب تصنيعه استخدام مواد وكواشف خاصة.
- في التثبيت الذاتيفي سيارة التحليل الكهربائي ذاتية الصنع، من الضروري استبعاد إمكانية دخول الغاز إلى غرفة الاحتراق لخليط الوقود والهواء عند إيقاف تشغيل المحرك. عند إيقاف تشغيل المحرك إلزامييجب أن يتم فصل مولد الهيدروجين تلقائيًا عن مصدر طاقة السيارة.
- في الإنتاج الذاتيالمحلل الكهربائي للسيارة، لا تنس تجهيزه بصمام ماء خاص - فقاعة. سيؤدي استخدامه إلى تحسين سلامة تشغيل السيارة بشكل كبير.
أحد أكثر الطرق ملائمة وعملية لإنتاج 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 – مخطط الكتلةالموقد الهيدروجيني 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 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) بطبقة سميكة ملحومة بها. الأسلاك النحاسيةوالدهون الأسلاك النحاسية(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 أنواع مختلفةتصميمات 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 لها سوف 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، مع تبخر الماء وتغير 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 وفتيل A، B) ، الشكل 1)
تأكد من الاحتفاظ بوعاء من الماء بالقرب منك - حيث ستحتاج إليه لإطفاء لهب الموقد عند الانتهاء من العمل. 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 هناك (أسميتهما A وB)، وإبرة من حقنة يمكن التخلص منها(ب)، يتم توصيل كل هذا بواسطة أنابيب من المحاليل الوريدية.
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، ويقرقر، 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، تحتاج 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، حيث 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 شعلة الهيدروجين الخاصة 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 الموجودة 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 (والتي 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 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 محلل كهربائي جاهز بالفعل. 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 الموقد، 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.
يقال لنا من شاشات التلفزيون أن كمية النفط تتناقص بسرعة، وقريباً ستصبح سيارات البنزين شيئاً من الماضي البعيد. ولكن هذا ليس صحيحا تماما.
والواقع أن عدد احتياطيات النفط المؤكدة ليس كبيرا جدا. اعتمادًا على درجة الاستهلاك، يمكن أن تستمر لمدة تتراوح من 50 إلى 200 عام. لكن هذه الإحصائيات لا تأخذ في الاعتبار مواقع إنتاج النفط التي لم يتم اكتشافها بعد.
في الواقع، هناك ما يكفي من النفط على كوكبنا. سؤال آخر هو أن تعقيد استخراجه يتزايد باستمرار، مما يعني أن السعر يتزايد أيضا. علاوة على ذلك، لا يمكن شطبها العامل البيئي. غازات العادم تلوث البيئة بشكل كبير ويجب القيام بشيء حيال ذلك.
لقد أنشأ العلم الحديث العديد من مصادر الطاقة البديلة، وصولاً إلى محرك الانشطار النووي في سياراتك. لكن معظم هذه التقنيات لا تزال مجرد مفاهيم ليس لها تطبيق حقيقي. على الأقل كان هذا هو الحال حتى وقت قريب.
في كل عام، تنتج شركات بناء الآلات المزيد والمزيد من الآلات التي تعمل بالطاقة مصادر بديلةتَغذِيَة. واحدة من أكثر حلول فعالةوفي هذا السياق يوجد محرك الهيدروجين من ماركة تويوتا. يسمح لك بنسيان البنزين تمامًا، مما يجعل السيارة صديقة للبيئة ورخيصة الثمن.
محركات الهيدروجين
أنواع محركات الهيدروجين وأوصافها
العلم يتطور باستمرار. يتم اختراع مفاهيم جديدة كل يوم. لكن الأفضل منهم فقط هو الذي يأتي إلى الحياة. يوجد حاليًا نوعان فقط من محركات الهيدروجين التي يمكن أن تكون فعالة من حيث التكلفة وفعالة.
يعمل النوع الأول من محركات الهيدروجين خلايا الوقود. لسوء الحظ، محركات الهيدروجين من هذا النوعلا تزال لديها تكلفة عالية. الحقيقة هي أن التصميم يحتوي على مواد باهظة الثمن مثل البلاتين.
النوع الثاني يشمل محركات الاحتراق الداخلي الهيدروجينية. مبدأ تشغيل هذه الأجهزة مشابه جدًا لنماذج البروبان. ولهذا السبب يتم إعادة تشكيلها في كثير من الأحيان لتعمل بالهيدروجين. ولسوء الحظ، فإن كفاءة هذه الأجهزة أقل بكثير من تلك التي تعمل على خلايا الوقود.
على في اللحظةمن الصعب تحديد أي من تقنيتي محرك الهيدروجين سيفوز. لكل منها إيجابيات وسلبيات خاصة بها. وعلى أية حال فإن العمل في هذا الاتجاه لا يتوقف. لذلك، من الممكن أنه بحلول عام 2030 يمكن شراء سيارة بمحرك هيدروجيني من أي وكالة سيارات.
مبدأ التشغيل
يعمل محرك الهيدروجين على مبدأ التحليل الكهربائي. تحدث هذه العملية في الماء تحت تأثير محفز خاص. ونتيجة لذلك، يتم إطلاق الهيدروجين. صيغته الكيميائية هي كما يلي - NH O. الغاز ليس له خصائص متفجرة.
مهم! داخل حاويات خاصة، يتم خلط الغاز مع خليط الهواء والوقود.
يشتمل المولد على محلل كهربائي وخزان. المغير الحالي هو المسؤول عن عملية توليد الغاز. لضمان أفضل النتائجيتم تثبيت المحسن في محركات حقن الهيدروجين. هذا الجهاز مسؤول عن تنظيم نسبة خليط الوقود إلى الهواء والغاز البني.
خصائص المحفزات
يمكن أن تكون المحفزات المستخدمة لإنشاء التفاعل المطلوب في محرك الهيدروجين ثلاثة أنواع:
- علب اسطوانية. هذا هو الأكثر تصميم بسيط، يعمل بنظام تحكم بدائي إلى حد ما. ولا تتجاوز إنتاجية محرك الهيدروجين الذي يعمل بهذا المحفز 0.7 لتر من الغاز في الدقيقة. يمكن استخدام هذه الأنظمة في السيارات ذات محرك هيدروجيني يصل حجمه إلى لتر ونصف. زيادة عدد العلب تسمح لك بتجاوز هذا الحد.
- خلايا منفصلة. ويعتقد أن هذا النوع من المحفزات هو الأكثر فعالية. تبلغ إنتاجية النظام أكثر من لترين من الغاز في الدقيقة، وتكون الكفاءة القصوى.
- لوحات مفتوحة أو محفز جاف. هذا النظاممصممة ل على المدى الطويلعمل. تتراوح الإنتاجية من لتر إلى لترين من الغاز في الدقيقة. فتح الموقعيوفر التبريد الأكثر كفاءة.
تتزايد كفاءة محركات الهيدروجين كل عام. بدأ الآن تشغيل الأجهزة الهجينة التي تعمل بالهيدروجين والبنزين. في المقابل، المصممين لا يتوقفون عن البحث عن أكثر من غيرهم نموذج فعالمحفز توفير أداء أكبر.
محرك الهيدروجين DIY
مولد
لإنشاء محرك هيدروجين فعال للسيارة بيديك، عليك أن تبدأ بمولد. أبسط مولد محلي الصنع- هذه حاوية مغلقة بها سائل يتم غمر الأقطاب الكهربائية فيها. لمثل هذا الجهاز، يكفي مصدر طاقة 12 فولت.
يتم تثبيت التركيب على غطاء الهيكل. يزيل خليط من الهيدروجين والأكسجين. في الواقع، هذا هو أساس المولد لمحرك الهيدروجين، وهو متصل بمحرك الاحتراق الداخلي.
لإنشاء نظام كامل، ستحتاج أيضًا إلى محرك إضافي وبطارية. من الأفضل استخدام فلتر المياه كمسكن، أو يمكنك شراؤه تركيب خاص. هذا الأخير يستخدم أقطاب كهربائية أسطوانية زيادة الإنتاجية.
كما ترون، فإن عزل الغاز المطلوب للتفاعل ليس بالأمر الصعب. ومن الأصعب بكثير إنتاجه بالكمية المطلوبة لمحرك الهيدروجين. لزيادة الكفاءة من الضروري استخدام أقطاب النحاس. في الحالات القصوى، الفولاذ المقاوم للصدأ سوف يفعل.
أثناء التفاعل، يجب تطبيق التيار على مستويات مختلفة. لذلك لا يمكنك الاستغناء عن الوحدة الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون هناك دائمًا كمية معينة من الماء في الخزان حتى يحدث التفاعل الظروف العادية. نظام التزود بالوقود الأوتوماتيكي في محرك الهيدروجين يحل هذه المشكلة. تضمن شدة التحليل الكهربائي وجود كمية كافية من الملح.
مهم! إذا تم تقطير الماء، فلن يكون هناك تحليل كهربائي على الإطلاق.
لتحضير الماء لمحرك الهيدروجين، عليك أن تأخذ 10 لترات من السائل وتضيف إليها ملعقة كبيرة من الهيدروكسيد.
تصميم محرك الهيدروجين
بادئ ذي بدء، تحتاج إلى رعاية الخزانات وخطوط الأنابيب الإضافية. يحتاج محرك الهيدروجين إلى مستشعر مستوى الماء، والذي يتم تركيبه في منتصف الغطاء. سيمنع هذا التشغيل الخاطئ عند التحرك لأعلى ولأسفل. هو الذي سيعطي الأمر لنظام التجديد التلقائي عند الحاجة.
يلعب مستشعر الضغط دورًا خاصًا. يتم تشغيله عند 40 رطل لكل بوصة مربعة. بمجرد أن يصل الضغط الداخلي إلى 45 رطل لكل بوصة مربعة، يتم إيقاف الضخ. إذا تم تجاوز 50 رطل لكل بوصة مربعة، فسوف يتعطل المصهر.
يجب أن يتكون فتيل محرك الهيدروجين من جزأين: صمام تنفيس الطوارئ وقرص التمزق. يتم تنشيط قرص التمزق عندما يصل الضغط إلى 60 رطل لكل بوصة مربعة دون التسبب في أي ضرر للنظام.
لإزالة الحرارة، تحتاج إلى استخدام أبرد شمعة. الشموع ذات الأطراف البلاتينية ليست مناسبة. البلاتين هو محفز ممتاز لتفاعل الهيدروجين والأكسجين.
مهم! يرجى الانتباه اهتمام خاصخلق تهوية علبة المرافق لمحرك الهيدروجين.
الجزء الكهربائي
يلعب المؤقت 555 دورًا مهمًا في الدائرة الكهربائية لمحرك الهيدروجين مولد النبض. علاوة على ذلك، يمكن استخدامه لضبط تردد وعرض النبض.
مهم! يحتوي المؤقت على ثلاثة نطاقات تردد. مقاومة المقاومات في حدود 100 أوم. الاتصال يحدث بالتوازي.
يجب أن تحتوي لوحة محرك الهيدروجين على مؤقتين بتردد 555 نبضة، ويجب أن يحتوي الأول على مكثفات سعة أكبر. يذهب الناتج من المحطة 3 إلى المولد الثاني. هو في الواقع يقوم بتشغيله.
يتم توصيل المخرج الثالث للمؤقت الثاني لمولد الهيدروجين النبضي بمقاومات 220 و 820 أوم. يقوم الترانزستور بتضخيم التيار إلى القيمة المطلوبة. الصمام الثنائي 1N4007 مسؤول عن حمايته. هذا يوفر العمل العاديالنظام بأكمله.
نتائج
في الوقت الحاضر، لم يعد محرك الهيدروجين من نسج خيال العلماء، بل هو تطور حقيقي للغاية يمكن القيام به بشكل مستقل. بالطبع حسب الخصائص وحدة مماثلةسيكون أدنى من نموذج المصنع. لكن التوفير في محركات الاحتراق الداخلي سيظل ملحوظًا.
محركات الهيدروجينلا تساعد فقط في تقليل استهلاك البنزين، ولكنها أيضًا آمنة تمامًا بيئة. وهذا هو السبب بالفعل في الربع الأول من المبيعات سيارة الهيدروجينحطمت ماركات تويوتا جميع الأرقام القياسية في اليابان.
مولد الهيدروجين (المحلل الكهربائي) هو جهاز يستخدم الضوء من عمليتين: الفيزيائية والكيميائية.
أثناء التشغيل، تحت تأثير التيار الكهربائي، يتحلل الماء إلى الأكسجين والهيدروجين. وتسمى هذه العملية التحليل الكهربائي. يحظى المحلل الكهربائي بشعبية كبيرة بين الأكثر الأنواع المعروفةمولدات الهيدروجين.
كيف يعمل الجهاز
يتكون المحلل الكهربائي من عدة صفائح معدنية مغمورة في وعاء مغلق به ماء مقطر.
يحتوي السكن نفسه على أطراف لتوصيل مصدر الطاقة ويوجد غلاف يتم من خلاله تفريغ الغاز.
يمكن وصف تشغيل الجهاز على النحو التالي: يتم تمرير تيار كهربائي عبر الماء المقطر بين ألواح ذات مجالات مختلفة (أحدها يحتوي على الأنود والآخر يحتوي على الكاثود)، مما يؤدي إلى تقسيمه إلى أكسجين وهيدروجين.
اعتمادًا على مساحة الصفائح، يكون للتيار الكهربائي قوته؛ إذا كانت المساحة كبيرة، فإن الكثير من التيار يمر عبر الماء ويتم إطلاق المزيد من الغاز. يكون مخطط توصيل اللوحات بديلاً، أولاً زائد، ثم ناقص، وهكذا.
يوصى بصنع أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي لا يتفاعل مع الماء أثناء عملية التحليل الكهربائي. الشيء الرئيسي هو العثور على الفولاذ المقاوم للصدأ جودة عالية. ومن الأفضل جعل المسافة بين الأقطاب الكهربائية صغيرة، ولكن حتى تتمكن فقاعات الغاز من التحرك بينهما بسهولة. من الأفضل صنع أدوات التثبيت من نفس معدن الأقطاب الكهربائية.
يرجى الملاحظة:نظرًا لحقيقة أن تكنولوجيا التصنيع مرتبطة بالغاز، لتجنب تكوين شرارة، فمن الضروري إجراء توافق محكم لجميع الأجزاء.
في النموذج قيد النظر، يشتمل الجهاز على 16 لوحة، وتقع من بعضها البعض في حدود 1 مم.
نظرًا لحقيقة أن الألواح تحتوي على مساحة سطحية وسمك كبيرة إلى حد ما، سيكون من الممكن المرور عبر مثل هذا الجهاز التيارات العاليةومع ذلك، فإن المعدن لن يسخن. إذا قمت بقياس سعة الأقطاب الكهربائية في الهواء، فستكون 1 نانو فهرنهايت؛ وتستخدم هذه المجموعة ما يصل إلى 25 أمبير في ماء الصنبور العادي.
لتجميع مولد الهيدروجين بيديك، يمكنك استخدام حاوية الطعام، لأن البلاستيك مقاوم للحرارة. ثم تحتاج إلى إنزال الأقطاب الكهربائية في الحاوية لتجميع الغاز باستخدام موصلات معزولة بإحكام وغطاء ووصلات أخرى.
إذا كنت تستخدم حاوية معدنية، لتجنب ذلك ماس كهربائى، الأقطاب الكهربائية متصلة بالبلاستيك. يتم تثبيت موصلين على جانبي التركيبات النحاسية والنحاسية (تركيب - تركيب، تجميع) لاستخراج الغاز. يجب تأمين موصلات وتجهيزات التلامس بإحكام باستخدام مادة مانعة للتسرب من السيليكون.
الامتثال لتدابير السلامة
المحلل الكهربائي هو جهاز عالي الخطورة.
لذلك، أثناء تصنيعه وتركيبه وتشغيله، من الضروري الالتزام بتدابير السلامة العامة والخاصة.
وتشمل التدابير الخاصة ما يلي:
- يجب التحكم في تركيز خليط الهيدروجين والأكسجين لمنع حدوث انفجار.
- إذا كان مستوى السائل غير مرئي في نافذة التفتيش لمولد الهيدروجين، فلا يمكن استخدامه؛
- عند إجراء الإصلاحات، تحتاج إلى التأكد من عدم وجود الهيدروجين في نقطة نهاية النظام؛
- استخدام اللهب المكشوف، الكهربائية أجهزة التدفئةومصابيح محمولة بجهد يزيد عن 12 فولت بالقرب من المحلل الكهربائي؛
- عند العمل مع المنحل بالكهرباء، يجب عليك حماية نفسك باستخدام معدات الحماية (الملابس العامة والقفازات والنظارات الواقية).
يعتقد الحرفيون المؤهلون أن صنع مولدات الهيدروجين محلية الصنع للسيارات في المنزل يعد مهمة محفوفة بالمخاطر.
يفسرون ذلك بحقيقة أن المحلل الكهربائي للسيارة يحتوي على نظام معقد وغير آمن من الأجهزة.
يتطلب تصنيع هذه الوحدات استخدام مواد وكواشف خاصة.
يرجى الملاحظة:في حالة التثبيت الذاتي للمحلل الكهربائي الذي صنعته بنفسك، يوصى بالاستبعاد الصارم لاحتمال دخول الغاز إلى غرفة الاحتراق عند إيقاف تشغيل المحرك. عند إيقاف تشغيل المحرك، يجب أن يتم فصل مولد الهيدروجين تلقائيًا عن الشبكة الإمدادات الكهربائيةسيارة.
إذا كنت لا تزال تقرر صنع جهاز التحلل المائي للسيارة بنفسك، فيجب عليك بالتأكيد تجهيزه بفقاعة - وهذا صمام مياه خاص. سيؤدي استخدامه إلى زيادة السلامة بشكل كبير عند قيادة السيارة.
تدفئة المنزل بالغاز البني
الهيدروجين هو الأكثر شيوعا عنصر كيميائي، لذا فإن استخدامه مربح اقتصاديًا.
بالنسبة للعديد من أصحاب المنازل والبيوت، غالبا ما يطرح السؤال حول كيفية الحصول على طاقة "نظيفة" ورخيصة للاحتياجات المنزلية. يمكن العثور على الإجابة في ابتكارات مثل مولد المياه لتدفئة المنزل.
وقد سمح العلماء، بفضل تطوراتهم، للكثيرين باستخدام مثل هذا الجهاز لإنتاج الغاز. المنشأة قادرة على توليد الهيدروجين (الغاز البني) وسيتم استخدام هذا الغاز لتوليد الطاقة.
هل يمكنك تخيل هذا الارتباط؟ الصيغة الكيميائية، مثل هو. يمكن الحصول على هذا الغاز من الماء باستخدام طريقة التحليل الكهربائي. هناك العديد من الأمثلة في الحياة عندما يريد الناس تدفئة منازلهم بالأكسجين الهيدروجين. ولكن لكي يكتسب هذا النوع من الوقود شعبية، عليك أولاً أن تتعلم كيفية إنتاجه (غاز براون) في الظروف المنزلية.
لا توجد تكنولوجيا حتى الآن تسخين الهيدروجينمنزل خاص، والذي سيكون موثوقًا به تمامًا.
شاهد الفيديو الذي يشرح فيه أحد المستخدمين ذوي الخبرة كيفية صنع مولد الهيدروجين بيديك:
مولد الهيدروجين (المحلل الكهربائي) هو جهاز يستخدم الضوء من عمليتين: الفيزيائية والكيميائية.
أثناء التشغيل، تحت تأثير التيار الكهربائي، يتحلل الماء إلى الأكسجين والهيدروجين. وتسمى هذه العملية التحليل الكهربائي. يحظى المحلل الكهربائي بشعبية كبيرة بين أشهر أنواع مولدات الهيدروجين.
كيف يعمل الجهاز
يتكون المحلل الكهربائي من عدة صفائح معدنية مغمورة في وعاء مغلق به ماء مقطر.
يحتوي السكن نفسه على أطراف لتوصيل مصدر الطاقة ويوجد غلاف يتم من خلاله تفريغ الغاز.
يمكن وصف تشغيل الجهاز على النحو التالي: يتم تمرير تيار كهربائي عبر الماء المقطر بين ألواح ذات مجالات مختلفة (أحدها يحتوي على الأنود والآخر يحتوي على الكاثود)، مما يؤدي إلى تقسيمه إلى أكسجين وهيدروجين.
اعتمادًا على مساحة الصفائح، يكون للتيار الكهربائي قوته؛ إذا كانت المساحة كبيرة، فإن الكثير من التيار يمر عبر الماء ويتم إطلاق المزيد من الغاز. يكون مخطط توصيل اللوحات بديلاً، أولاً زائد، ثم ناقص، وهكذا.
يوصى بصنع أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ الذي لا يتفاعل مع الماء أثناء عملية التحليل الكهربائي. الشيء الرئيسي هو العثور على الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة. ومن الأفضل جعل المسافة بين الأقطاب الكهربائية صغيرة، ولكن حتى تتمكن فقاعات الغاز من التحرك بينهما بسهولة. من الأفضل صنع أدوات التثبيت من نفس معدن الأقطاب الكهربائية.
يرجى الملاحظة:نظرًا لحقيقة أن تكنولوجيا التصنيع مرتبطة بالغاز، لتجنب تكوين شرارة، فمن الضروري إجراء توافق محكم لجميع الأجزاء.
في النموذج قيد النظر، يشتمل الجهاز على 16 لوحة، وتقع من بعضها البعض في حدود 1 مم.
نظرًا لحقيقة أن الألواح تحتوي على مساحة سطحية وسمك كبير إلى حد ما، سيكون من الممكن تمرير تيارات عالية عبر مثل هذا الجهاز، لكن المعدن لن يسخن. إذا قمت بقياس سعة الأقطاب الكهربائية في الهواء، فستكون 1 نانو فهرنهايت؛ وتستخدم هذه المجموعة ما يصل إلى 25 أمبير في ماء الصنبور العادي.
لتجميع مولد الهيدروجين بيديك، يمكنك استخدام حاوية الطعام، لأن البلاستيك مقاوم للحرارة. ثم تحتاج إلى إنزال الأقطاب الكهربائية في الحاوية لتجميع الغاز باستخدام موصلات معزولة بإحكام وغطاء ووصلات أخرى.
إذا كنت تستخدم حاوية معدنية، لتجنب حدوث دوائر قصيرة، يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بالبلاستيك. يتم تثبيت موصلين على جانبي التركيبات النحاسية والنحاسية (تركيب - تركيب، تجميع) لاستخراج الغاز. يجب تأمين موصلات وتجهيزات التلامس بإحكام باستخدام مادة مانعة للتسرب من السيليكون.
الامتثال لتدابير السلامة
المحلل الكهربائي هو جهاز عالي الخطورة.
لذلك، أثناء تصنيعه وتركيبه وتشغيله، من الضروري الالتزام بتدابير السلامة العامة والخاصة.
وتشمل التدابير الخاصة ما يلي:
- يجب التحكم في تركيز خليط الهيدروجين والأكسجين لمنع حدوث انفجار.
- إذا كان مستوى السائل غير مرئي في نافذة التفتيش لمولد الهيدروجين، فلا يمكن استخدامه؛
- عند إجراء الإصلاحات، تحتاج إلى التأكد من عدم وجود الهيدروجين في نقطة نهاية النظام؛
- يمنع استخدام النار المفتوحة وأجهزة التدفئة الكهربائية والمصابيح المحمولة بجهد يزيد عن 12 فولت بالقرب من المحلل الكهربائي.
- عند العمل مع المنحل بالكهرباء، يجب عليك حماية نفسك باستخدام معدات الحماية (الملابس العامة والقفازات والنظارات الواقية).
يعتقد الحرفيون المؤهلون أن صنع مولدات الهيدروجين محلية الصنع للسيارات في المنزل يعد مهمة محفوفة بالمخاطر.
يفسرون ذلك بحقيقة أن المحلل الكهربائي للسيارة يحتوي على نظام معقد وغير آمن من الأجهزة.
يتطلب تصنيع هذه الوحدات استخدام مواد وكواشف خاصة.
يرجى الملاحظة:في حالة التثبيت الذاتي للمحلل الكهربائي الذي صنعته بنفسك، يوصى بالاستبعاد الصارم لاحتمال دخول الغاز إلى غرفة الاحتراق عند إيقاف تشغيل المحرك. عند إيقاف تشغيل المحرك، يجب أن يتم فصل مولد الهيدروجين تلقائيًا عن مصدر الطاقة الكهربائية للسيارة.
إذا كنت لا تزال تقرر صنع جهاز التحلل المائي للسيارة بنفسك، فيجب عليك بالتأكيد تجهيزه بفقاعة - وهذا صمام مياه خاص. سيؤدي استخدامه إلى زيادة السلامة بشكل كبير عند قيادة السيارة.
تدفئة المنزل بالغاز البني
الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الأكثر شيوعًا، لذا فإن استخدامه مربح اقتصاديًا.
بالنسبة للعديد من أصحاب المنازل والبيوت، غالبا ما يطرح السؤال حول كيفية الحصول على طاقة "نظيفة" ورخيصة للاحتياجات المنزلية. يمكن العثور على الإجابة في ابتكارات مثل مولد المياه لتدفئة المنزل.
وقد سمح العلماء، بفضل تطوراتهم، للكثيرين باستخدام مثل هذا الجهاز لإنتاج الغاز. المنشأة قادرة على توليد الهيدروجين (الغاز البني) وسيتم استخدام هذا الغاز لتوليد الطاقة.
يمكن تمثيل هذا المركب بصيغة كيميائية مثل hho. يمكن الحصول على هذا الغاز من الماء باستخدام طريقة التحليل الكهربائي. هناك العديد من الأمثلة في الحياة عندما يريد الناس تدفئة منازلهم بالأكسجين الهيدروجين. ولكن لكي يكتسب هذا النوع من الوقود شعبية، عليك أولاً أن تتعلم كيفية إنتاجه (غاز براون) في الظروف المنزلية.
لا توجد حتى الآن تقنية للتدفئة بالهيدروجين في منزل خاص يمكن الاعتماد عليها بدرجة كافية.
شاهد الفيديو الذي يشرح فيه أحد المستخدمين ذوي الخبرة كيفية صنع مولد الهيدروجين بيديك: