Vodik je skoraj idealna vrsta goriva, vendar je težava v tem, da ga na našem planetu najdemo le v obliki spojin z drugimi kemičnimi elementi. Delež "čiste" snovi v ozračju ni večji od 0,00005%. Glede na to realnost postane vprašanje generatorja vodika pomembno. Razmislimo o principu delovanja takšne naprave, njenih konstrukcijskih značilnostih, obsegu uporabe in možnosti lastne proizvodnje.
Opis in princip delovanja generatorja vodika
Obstaja več metod za pridobivanje vodika iz drugih snovi, navajamo najpogostejše:
- Elektroliza, ta tehnika je najpreprostejša in jo je mogoče izvajati doma. Skozi vodno raztopino, ki vsebuje sol, teče enosmerni električni tok, pod njegovim vplivom pride do reakcije, ki jo lahko opišemo z naslednjo enačbo: 2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + H 2. V tem primeru je naveden primer raztopine navadne kuhinjske soli, kar ni najboljša možnost, saj je sproščeni klor strupena snov. Upoštevajte, da je vodik, pridobljen s to metodo, najčistejši (približno 99,9%).
- S prehodom vodne pare preko premogovega koksa, segretega na temperaturo 1000 ° C, pod takimi pogoji pride do naslednje reakcije: H 2 O + C ⇔ CO + H 2.
- Ekstrakcija iz metana s pretvorbo z vodno paro (nujen pogoj za reakcijo je temperatura 1000°C): CH 4 + H 2 O ⇔ CO + 3H 2. Druga možnost je oksidacija metana: 2CH 4 + O 2 ⇔ 2CO + 4H 2.
- Med postopkom krekinga (rafiniranja nafte) se vodik sprošča kot stranski produkt. Upoštevajte, da se v naši državi še vedno izvaja sežiganje te snovi v nekaterih rafinerijah nafte zaradi pomanjkanja potrebne opreme ali zadostnega povpraševanja.
Od naštetih možnosti je zadnja najcenejša, prva pa je najbolj dostopna; je osnova večine vodikovih generatorjev, tudi gospodinjskih. Njihovo načelo delovanja je, da v procesu prehajanja toka skozi raztopino pozitivna elektroda privlači negativne ione, elektroda z nasprotnim nabojem pa pozitivne, kar povzroči cepljenje snovi.
Konstrukcijske značilnosti in zasnova generatorja vodika
Medtem ko zdaj s proizvodnjo vodika praktično ni težav, sta njegov transport in skladiščenje še vedno nujna naloga. Molekule te snovi so tako majhne, da lahko predrejo celo kovino, kar predstavlja določeno varnostno tveganje. Shranjevanje v absorbirani obliki še ni zelo donosno. Zato je najboljša možnost proizvodnja vodika neposredno pred njegovo uporabo v proizvodnem ciklu.
V ta namen se izdelujejo industrijske enote za pridobivanje vodika. Praviloma so to elektrolizerji membranskega tipa. Poenostavljena zasnova takšne naprave in načelo delovanja sta podana spodaj.
Oznake:
- A – cev za odstranjevanje klora (Cl 2).
- B – odstranitev vodika (H 2).
- C je anoda, na kateri poteka reakcija: 2CL – →CL 2 + 2e – .
- D je katoda, reakcijo na njej lahko opišemo z naslednjo enačbo: 2H 2 O + 2e – →H 2 + OH – .
- E – raztopina vode in natrijevega klorida (H 2 O & NaCl).
- F – membrana;
- G – nasičena raztopina natrijevega klorida in nastanek kavstične sode (NaOH).
- H – odstranitev slanice in razredčene kavstične sode.
- I – vnos nasičene slanice.
- J – pokrov.
Zasnova gospodinjskih generatorjev je veliko enostavnejša, saj večina ne proizvaja čistega vodika, temveč Brownov plin. To je ime za zmes kisika in vodika. Ta možnost je najbolj praktična, ne zahteva ločevanja vodika in kisika, zasnova je lahko bistveno poenostavljena in zato cenejša. Poleg tega se nastali plin sežge, ko se proizvaja. Shranjevanje in kopičenje doma ni le problematično, ampak tudi nevarno.
Oznake:
- a – cev za odvajanje Brownovega plina;
- b – vstopni razdelilnik za dovod vode;
- c – zaprto ohišje;
- d – blok elektrodnih plošč (anode in katode), med katerimi so nameščeni izolatorji;
- e – voda;
- f – senzor nivoja vode (priključen na krmilno enoto);
- g – filter za ločevanje vode;
- h – napajanje elektrod;
- i – senzor tlaka (pošlje signal krmilni enoti, ko je dosežena raven praga);
- j – varnostni ventil;
- k – izhod plina iz varnostnega ventila.
Značilnost takih naprav je uporaba elektrodnih blokov, saj ločitev vodika in kisika ni potrebna. To omogoča, da so generatorji precej kompaktni.
Uporaba generatorja vodika
Zaradi težav, povezanih s transportom in skladiščenjem vodika, so tovrstne naprave povpraševane v panogah, kjer prisotnost tega plina zahteva tehnološki cikel. Naštejmo glavne smeri:
- Proizvodnja, povezana s sintezo vodikovega klorida.
- Proizvodnja goriva za raketne motorje.
- Ustvarjanje gnojil.
- Proizvodnja vodikovega nitrida (amoniaka).
- Sinteza dušikove kisline.
- V prehrambeni industriji (za pridobivanje trdnih maščob iz rastlinskih olj).
- Obdelava kovin (varjenje in rezanje).
- Obnova kovin.
- Sinteza metilnega alkohola
- Proizvodnja klorovodikove kisline.
Kljub dejstvu, da je proizvodnja vodika med rafiniranjem nafte cenejša od njegove proizvodnje z elektrolizo, kot je navedeno zgoraj, se težave pojavljajo pri transportu plina. Okoljske razmere ne dovoljujejo vedno gradnje nevarnih kemičnih proizvodnih objektov neposredno ob rafinerijah nafte. Poleg tega je vodik, proizveden z elektrolizo, veliko čistejši od tistega, ki nastane pri krekingu nafte. V zvezi s tem so industrijski generatorji vodika vedno v velikem povpraševanju.
Uporaba v gospodinjstvu
Vodik se uporablja tudi v vsakdanjem življenju. Najprej so to avtonomni ogrevalni sistemi. Tu pa je nekaj posebnosti. Naprave za proizvodnjo čistega vodika so veliko dražje od generatorjev rjavega plina, slednje lahko celo sestavite sami. Toda pri organizaciji ogrevanja doma je treba upoštevati, da je temperatura zgorevanja rjavega plina veliko višja od temperature metana, zato boste potrebovali poseben kotel, ki je nekoliko dražji od običajnega.
Na internetu lahko najdete veliko člankov, v katerih piše, da se za razstreljevanje plina lahko uporabljajo navadni kotli, vendar je to strogo prepovedano. V najboljšem primeru bodo hitro propadli, v najslabšem pa lahko povzročijo žalostne ali celo tragične posledice. Za Brownovo mešanico so na voljo posebne izvedbe s toplotno odpornejšo šobo.
Treba je opozoriti, da je donosnost ogrevalnih sistemov, ki temeljijo na generatorjih vodika, zelo vprašljiva zaradi nizke učinkovitosti. V takih sistemih so dvojne izgube, prvič, med procesom proizvodnje plina, in drugič, pri segrevanju vode v kotlu. Za ogrevanje je ceneje takoj segreti vodo v električnem kotlu.
Enako kontroverzna izvedba za domačo uporabo, pri kateri se Brownov plin uporablja za obogatitev bencina v sistemu za gorivo avtomobilskega motorja, da bi prihranili denar.
Oznake:
- a – generator NHO (sprejeta oznaka za Brownov plin);
- b – izhod plina v sušilno komoro;
- c – predelek za odstranjevanje vodne pare;
- d – povratek kondenzata v generator;
- e – dovod posušenega plina v zračni filter sistema za gorivo;
- f – avtomobilski motor;
- g – priključek na akumulator in električni generator.
Treba je opozoriti, da v nekaterih primerih tak sistem celo deluje (če je pravilno sestavljen). Vendar ne boste našli natančnih parametrov, koeficienta povečanja moči ali odstotka prihranka. Ti podatki so zelo zamegljeni in njihova zanesljivost vprašljiva. Spet ni jasno, koliko se bo zmanjšala življenjska doba motorja.
Toda povpraševanje ustvarja ponudbo; na internetu lahko najdete podrobne risbe takšnih naprav in navodila za njihovo priključitev. Obstajajo tudi že pripravljeni modeli, izdelani v deželi vzhajajočega sonca.
Izdelava preprostega generatorja vodika z lastnimi rokami korak za korakom
Povedali vam bomo, kako lahko naredite domači generator za proizvodnjo mešanice vodika in kisika (HNO). Njegova moč ni dovolj za ogrevanje hiše, vendar bo za plinski gorilnik za rezanje kovin zadostovala količina proizvedenega plina.
riž. 8. Diagram plinskega gorilnika Oznake:
- a – šoba gorilnika;
- b – cevi;
- c – vodna tesnila;
- d – voda;
- e – elektrode;
- f – zaprto ohišje.
Najprej izdelamo elektrolizator, za to potrebujemo zaprto posodo in elektrode. Kot slednje uporabljamo jeklene plošče (njihova velikost je izbrana poljubno, odvisno od želene zmogljivosti), pritrjene na dielektrično podlago. Med seboj povežemo vse plošče vsake elektrode.
Ko so elektrode pripravljene, jih je treba pritrditi v posodo tako, da so priključne točke za napajalne žice nad pričakovano gladino vode. Žice iz elektrod gredo do 12-voltnega napajalnika ali avtomobilskega akumulatorja.
V pokrovu posode naredimo luknjo za odvodno cev za plin. Kot vodne zapore lahko uporabite navadne 1-litrske steklene kozarce. Napolnimo jih do 2/3 z vodo in jih povežemo z elektrolizatorjem in gorilnikom, kot kaže slika 8.
Bolje je vzeti že pripravljen gorilnik, saj vsak material ne more vzdržati temperature zgorevanja rjavega plina. Priključimo ga na izhod zadnjega vodnega ventila.
Elektrolizer napolnimo z vodo, ki smo ji dodali navadno kuhinjsko sol.
Na elektrode napajamo napetost in preverimo delovanje naprave.
Ideja, da so rezervoarji planeta dobesedno prenapolnjeni z okolju najbolj prijaznim gorivom – vodikom – že dolgo buri misli znanstvenikov.
V preteklih letih je bilo predlaganih veliko rešitev, ki omogočajo pridobivanje tega plina v čisti obliki.
Izkazalo se je, da lahko vsak od nas pridobiva gorivo iz vode s preprostim postopkom, imenovanim elektroliza. Nato se bomo naučili, kako narediti generator vodika z lastnimi rokami za ogrevanje.
Čisti vodik se sprošča z različnimi kemičnimi reakcijami, vendar je ta metoda njegove proizvodnje precej zapletena in pogosto predraga.
Izjema so tehnološki procesi, pri katerih kot stranski produkt nastaja plin, vendar je ta proizvodnja še vedno v pičlih količinah.
Vodik je veliko lažje ločiti od vode tako, da skozi njo spustimo električni tok – ta proces imenujemo elektroliza. Najprej molekula H2O razpade na vodikov atom H in hidrokso skupino OH, nato pride do končne ločitve kisika in vodika.
Prvi, ki ima negativen naboj, hiti do anode, drugi - do katode. Elementi se kopičijo v obliki mehurčkov, ki se, ko dosežejo določeno velikost, odtrgajo od elektrode in plavajo navzgor. Nato kisik in vodik brez kakršnega koli ločevanja (ta mešanica se imenuje "Brownov plin") vstopita v gorilnik, kjer se med zgorevanjem ponovno pretvorita v vodo. Da bi zagotovili nemoteno dobavo končnega izdelka, so generatorji vodika pogosto opremljeni z odvodom zraka.
Očitno je, da se bo produktivnost instalacije povečala s povečanjem kontaktne površine med vodo in elektrodami.
Zaradi tega so slednji izdelani v obliki plošč. Sestavljeni so v strukture, ki spominjajo na radiatorje z jeklenimi rebri.
Za povečanje produktivnosti se danes uporabljajo cilindrične elektrode, pa tudi tiste, ki imajo bolj zapleteno obliko.
Hitrost razvijanja vodika je odvisna tudi od materiala elektrod.
Namesto bakra ali nerjavečega jekla sodobni "napredni" generatorji uporabljajo posebne zlitine, ki so precej drage.
Drugi pogoj je, da mora voda prepuščati tok. Upoštevajte, da je v destilirani obliki dielektrik. Ta tekočina je prevodnik električnega toka zaradi ionov, na katere razpadejo v njej raztopljene snovi, predvsem soli. Čim hladnejša je rešitev, tem bolje bo prepuščala tok.Z večanjem velikosti elektrode se zmanjša moč proizvodnje toplote, ko skozi njo teče električni tok. To je zelo pomembna točka, saj se pri segrevanju nad 65 stopinj plošče intenzivno prekrijejo z zobnimi oblogami, ki jih je treba nenehno čistiti.
Glavna prednost vodika kot goriva je njegova absolutna neškodljivost: pri zgorevanju te snovi nastane čista vodna para.
Nobena druga vrsta goriva se ne more pohvaliti s to kakovostjo.
Tudi zemeljski plin pri zgorevanju proizvaja ogljikov dioksid, ki, kot je danes splošno prepričanje, povzroča učinek tople grede.
Druga prednost je dostopnost. Vodik je najbolj razširjena snov v vesolju in ga je mogoče pridobiti neposredno iz vode, katere zaloge na našem planetu lahko štejemo za neizčrpne.
Res je, kot bomo videli pozneje, je ta dostopnost še vedno le navidezna.
Pomembna prednost je, da za prehod na vodikovo gorivo plinskega kotla, kot je motor z notranjim zgorevanjem, skoraj ni treba spreminjati.
Negativni vidiki vodikovega ogrevanja stavb
- V razpravah o izvedljivosti uporabe vodikovega goriva za ogrevalne sisteme skeptiki navajajo prepričljive argumente:
- Visoki stroški: tudi v najučinkovitejših napravah za elektrolizo, ustvarjenih danes, je za proizvodnjo vodika potrebno porabiti 2-krat več energije kot za njegovo poznejše zgorevanje.
- Eksplozivnost: ljudje so se prepričali o sposobnosti vodika, da enostavno eksplodira med strmoglavljenjem zračne ladje Hindenburg, katere jeklenka je bila napolnjena s tem plinom.
Tako se naprava za proizvodnjo vodika spremeni v celoten obrat, ki ga vsak lastnik ne bo mogel kupiti in gostiti.
Izdelava lastnega generatorja vodika
Napravo za ločevanje vodika iz vode je povsem enostavno izdelati sam. Po svojih značilnostih ne bo veliko slabše od kupljenega, vendar bo stalo veliko manj. Razmislimo o fazah ustvarjanja zaporedno.
Projekt (risba)
Za izdelavo generatorja boste potrebovali hermetično zaprto posodo, ki jo boste pred začetkom proizvodnje vodika napolnili z vodo.
Elektrode, ki se nahajajo v notranjosti, bodo videti kot komplet plošč (potrebnih bo 16 kosov), nameščenih z razmikom 1 mm.
Razdalja 1 mm je optimalna: če jo povečate, boste morali povečati jakost toka; Ko se vrzel zmanjša, bo pobeg plinskih mehurčkov otežen. Plošče se bodo izmenično povezovale z anodo in katodo 12-voltnega vira energije. V tem primeru jih je treba postaviti na os, prav tako iz dielektričnega materiala.
Ko so elektrode pritrjene na držalo, ga je treba pritrditi na pokrov ohišja od spodaj.
Za izbiro plinske mešanice je v pokrov ohišja vrezana cev iz običajne kapalke. Poleg tega je potrebno izvrtati še dve luknji, skozi katere bodo napeljane žice. Po montaži namestitve je treba vse luknje v pokrovu zatesniti s silikonsko tesnilno maso ali lepilom.
Pomemben sestavni del generatorja je vodno tesnilo. Za izdelavo boste potrebovali majhno posodo (običajna steklenica bo zadostovala), v katero boste morali pred uporabo naprave naliti vodo. V hermetično zaprtem pokrovu morate izvrtati dve luknji: v eno peljemo cev iz generatorja (spustiti jo je treba do samega dna), v drugo pa drugo cev, skozi katero bo plinska mešanica tekla do gorilnika. . Prav tako je treba zatesniti luknje v pokrovu vodnega tesnila. Vodo je treba vliti v steklenico do ¾ njene prostornine.
Da bi imela voda, ki se vlije v ohišje generatorja, boljšo prevodnost, ji morate dodati nekaj žlic kuhinjske soli ali kavstične sode (natrijevega hidroksida).Izbira elektrod
Material, iz katerega bodo izdelane elektrode, mora imeti nizek električni upor in biti kemično inerten glede na kisik in snovi, ki so prisotne v raztopini.Če druga zahteva ni izpolnjena, bo potekala kemična reakcija s sodelovanjem elektrod, povezanih s katodnim polom, zaradi česar bo raztopina nasičena s tujimi snovmi.
Zato bakra, enega najboljših prevodnikov, ni mogoče uporabiti v vodni raztopini. Namesto tega je priporočljivo uporabiti nerjavno jeklo. Optimalna debelina elektrodnih plošč iz tega materiala je 2 mm.
Posoda
Ob upoštevanju nevarnosti eksplozije mora biti ohišje generatorja izdelano iz trpežnega in plastičnega materiala, ki je odporen na visoke temperature. Jeklo najbolje izpolnjuje te zahteve. Potrebno je le popolnoma izključiti stik žic ali elektrod z ohišjem, kar bo povzročilo kratek stik.
V stanovanjskih in poslovnih stavbah se polivinilkloridne cevi pogosto uporabljajo za organizacijo oskrbe z vodo. : prednosti, slabosti, značilnosti namestitve in tehnične lastnosti.
Lahko se seznanite z značilnostmi greznice Slavaqua.
Kovinsko-plastične cevi se odlikujejo ne le po svojih pozitivnih lastnostih med delovanjem, ampak jih je tudi enostavno namestiti. Tukaj boste našli koristne informacije o namestitvi cevi sami.
DIY generator vodika za avto (risbe)
Obogatitev mešanice goriva in zraka z vodikom pomaga zmanjšati porabo goriva. Po mnenju nekaterih avtomobilskih navdušencev lahko prihranek goriva znaša do 30%.
Osnova za avtomobilski generator vodika je naprava, ki je bila opisana v prejšnjem razdelku. Razlika je v odsotnosti vodnega tesnila (nastali vodik se takoj pošlje v sesalni razdelilnik) in prisotnost krmilne enote. Slednji bo uravnaval tok med elektrodama glede na število vrtljajev motorja.
Samostojna izdelava takšne enote je možna samo za tiste, ki obvladajo radijsko elektroniko, zato priporočamo uporabo kupljene možnosti. Poleg tega tovarniško izdelane enote prevzamejo vse delo pri uravnavanju delovanja generatorja vodika, ne da bi pri tem potrebovali sodelovanje uporabnika.
Elementi sistema za avtomobilski generator
Vse, kar je potrebno, je, da prvič ročno izberete trenutno vrednost (optimalno) za načina "prostega teka" in "največje obremenitve", nato pa bo krmilna enota sama spremenila zmogljivost namestitve v določenih mejah.
Vse povezave je treba zelo skrbno zatesniti: uhajanje vodika lahko povzroči požar.
Najbolje je, da preverite tesnost strukture z milno peno: puščanja, če obstajajo, se bodo pokazala kot nenehno pojavljajoči se in rastoči mehurčki.
Telo avtomobilskega generatorja vodika je lahko izdelano iz vodnega filtra, ki je precej vzdržljiv. Njegova prostornina je majhna in da instalacije ni treba prepogosto polniti, jo lahko dodatno opremimo z rezervoarjem za shranjevanje zaloge raztopine. Z dvema cevema je povezan z delovno posodo.
Video na temo
Prenosna naprava za elektrolizo - risbe za izdelavo.
Na principu pridobivanja vodika z elektrolizo vodne raztopine alkalije sem se odločil narediti preprosto in kompaktno napravo, primerno za delo z majhnimi deli pri spajkanju s trdimi spajkami. Zahvaljujoč majhnim zunanjim dimenzijam elektrolizatorja je zanj prostor na majhni delovni mizi, uporaba standardnega usmernika za polnjenje baterij kot elektrolitske enote pa olajša izdelavo napeljave in naredi delo z njo varno.
Relativno majhna, a povsem zadostna zmogljivost naprave je omogočila izjemno poenostavitev zasnove vodnega tesnila in zagotovila požarno in eksplozijsko varnost.
Naprava za elektroliziranje
Med dvema ploščama, povezanima s štirimi zatiči, je baterija jeklenih elektrodnih plošč, ločenih z gumijastimi obroči. Notranja votlina baterije je do polovice napolnjena z vodno raztopino KOH ali NaOH. Konstantna napetost na ploščah povzroči elektrolizo vode in sproščanje plinov vodika in kisika.
Ta mešanica se skozi polivinilkloridno cev, nameščeno na nastavku, odvaja v vmesno posodo in iz nje v vodno tesnilo, ki je narejeno iz dveh praznih pločevink za polnjenje plinskih vžigalnikov (uporabite lahko pločevinke iz tovarne Severny Press v Leningradu) . Plin, ki je šel skozi tam nameščeno mešanico vode in acetona v razmerju 1: 1, ima sestavo, potrebno za zgorevanje, in, preusmerjen z drugo cevjo v šobo - iglo iz medicinske brizge, gori na izhodu s temperaturo približno 1800 ° C. ° C.
riž. 1. Vodni gorilnik.
Za plošče elektrolizerja sem uporabil debelo pleksi steklo, debeline 25 mm. Ta material je enostaven za obdelavo, kemično odporen na delovanje elektrolita in vam omogoča vizualni nadzor njegove ravni, tako da lahko po potrebi dodate destilirano vodo skozi polnilno luknjo.
Pločevine so lahko izdelane iz pločevine (inox, nikelj, lužena ali transformatorska) debeline 0,6-0,8 mm. Za lažjo montažo so v plošče vtisnjene okrogle vdolbine za gumijaste tesnilne obroče; njihova globina pri debelini obroča 5-6 mm mora biti 2-3 mm.
Obroči, namenjeni za tesnjenje notranje votline in električno izolacijo plošč, so izrezani iz gumijastih plošč, odpornih na olje in bencin ali kisline. Tega ni težko narediti ročno, vendar bi bilo vseeno idealno, če bi to naredili z okroglim rezalnikom.
Štirje jekleni čepi M8, ki povezujejo dele, so izolirani z 10 mm kambrikom in navoji skozi ustrezne 11 mm luknje.
Število plošč v bateriji je 9. Določeno je s parametri napajalnika: njegova moč in največja napetost - glede na 2 V na ploščo. Poraba toka je odvisna od števila vključenih plošč (manj kot jih je, večji je tok) in od koncentracije raztopine alkalije. V bolj koncentrirani raztopini je tok manjši, vendar je bolje uporabiti 4-8% raztopino - med elektrolizo se ne peni toliko.
Kontaktne sponke so spajkane na prvo in zadnje tri plošče. Standard za avtomobilske akumulatorje VA-2, priključen na 8 plošč, pri napetosti 17 V in toku približno 5 A, zagotavlja potrebno zmogljivost gorljive mešanice za injektor - iglo z notranjim premerom 0,6 mm. Optimalno razmerje med premerom igle šobe in produktivnostjo elektrolizatorja se določi eksperimentalno - tako da se območje vžiga mešanice nahaja zunaj igle. Če je produktivnost nizka ali je premer luknje prevelik, se bo začelo zgorevanje v sami igli, ki se bo hitro segrela in stopila.
Zanesljiva ovira proti širjenju plamena po dovodni cevi v elektrolizer je preprosta vodna zapora, ki je narejena iz dveh praznih pločevink za polnjenje plinskih vžigalnikov. Njihove prednosti so enake kot pri materialu plošče: enostavna obdelava, kemična odpornost in prosojnost, ki omogoča nadzor nivoja tekočine v vodnem tesnilu. Vmesna posoda odpravlja možnost mešanja elektrolita in sestave vodnega tesnila v intenzivnih načinih delovanja ali pod vplivom vakuuma, ki nastane, ko je napajanje izklopljeno. In da bi se temu zagotovo izognili, morate po končanem delu takoj odklopiti cev iz elektrolizatorja. Priključki posode so izdelani iz bakrenih cevi 4 in 6 mm in so vgrajeni v zgornjo steno posode na navoj. Skozi njih se napolni sestava vodnega tesnila in kondenzat se odvaja iz ločevalne posode. Odličen lijak za to bo prišel iz druge prazne pločevinke, razrezane. na pol in s tanko cevko, nameščeno namesto ventila.
Povežite elektrolizator s kratko polivinilkloridno cevjo 5 mm na vmesni rezervoar, slednjega na vodno tesnilo, njegov izstopni priključek z daljšo cevjo pa na nastavek igle (kot nastavek lahko uporabite medicinsko brizgo z iglo). Znotraj ročaja (brizge) je nameščena gasilna embalaža - medeninasta mreža, zvita v spiralo.
riž. 2. Zasnova elektrolizerja:
1 - izolacijska polivinilkloridna cev 10 mm, 2 - čep M8 (4 kosi), 3 - matica M8 s podložko (4 kosi), 4 - leva plošča, 5 - vtični vijak M10 s podložko, 6 - plošča, 7 - gumijasti obroč, 8 - nastavek, 9 - podložka, 10 - PVC cev 5 mm, 11 - desna plošča, 12 - kratek nastavek (3 kosi), 13 - vmesna posoda, 14 - podstavek, 15 - terminali, 16 - mehurček cev , 17 - igelna šoba, 18 - telo vodnega tesnila.
Vklopimo usmernik, prilagodimo napetost ali število priključenih plošč na nazivni tok in prižgemo plin, ki izhaja iz šobe.
Če potrebujete večjo zmogljivost, povečajte število plošč in uporabite močnejši napajalnik - z LATR in preprostim usmernikom. Temperaturo plamena je mogoče nekoliko prilagoditi tudi s sestavo vodnega tesnila. Ko je samo voda, je v mešanici veliko kisika, kar je v nekaterih primerih nezaželeno. Z vlivanjem metilnega alkohola v vodno tesnilo lahko zmes obogatimo in temperaturo dvignemo na 2600 °C. Za zmanjšanje temperature plamena vodno tesnilo napolnimo z mešanico acetona in vode v razmerju 1:1. v slednjih primerih ne smete pozabiti dopolniti vsebine vodnega tesnila.
Y. ORLOV, Troitsk, Moskovska regija.
Založil: Modelar designer
Načelo delovanja generatorjev vodika za avtomobile, ki jih naredite sami, temelji na procesu elektrolize. Sistem se aktivira samo med vožnjo in uporablja elektriko iz baterije za proizvodnjo vodika iz vode. Vodik se v tem primeru ne kopiči, to pomeni, da proizvedeni plin HHO hitro vstopi v motor in se zmeša s tradicionalnim gorivom:
- bencin;
- dizelsko gorivo;
Mešanica goriva in vodika gori učinkoviteje, kar ima za posledico manjšo porabo goriva in količino izpuščenih onesnaževal v zrak.
Ta sodobna vodikova tehnologija omogoča zmanjšanje porabe goriva za 20-60 odstotkov, kar zagotavlja znatno zmanjšanje emisij naslednjih snovi:
Generator vodika lahko naredite z lastnimi rokami po naših navodilih.
Izbira elektrod
Običajno so elektrode izdelane iz kovine ali grafita, tako da vodijo električno energijo v vodo. Pomembno je izbrati material, ki ne bo reagiral s kisikom ali raztopljeno snovjo, sicer bo reakcija potekala na površini katode (negativne elektrode), voda pa bo onesnažena.
Uporaba neustreznih elektrod zmanjša količino proizvedenega plina in povzroči prehitro obrabo elektrode.
Projekt generatorja vodika
Obstajajo zelo preprosti sistemi, ki se uporabljajo za proizvodnjo vodika in kisika z elektrolizo vode. Bistvo je, da se za pridobitev zadostne količine plina uporablja tehnologija brez dodatnih kemikalij in erozije elektrod. Lahko poskusite izdelati elektrode iz bakra, vendar ta material reagira z vodo in sprošča veliko onesnaževalcev, zato ta možnost ni primerna.
Količina proizvedenega plina je sorazmerna naboju, ki prehaja skozi vodo. Torej, višji kot je tok, več je plina. V ta namen mora biti razdalja med elektrodama čim manjša, med njimi pa se morajo zlahka premikati mehurčki plina.
Material plošče
Za plošče priporočamo tudi uporabo dobrega nerjavečega jekla, ki ima minimalno tveganje za korozijo. Nerjaveče jeklo ne prevaja električnega toka tako dobro kot baker, zato so elektrodne plošče izdelane iz plošč debeline približno 2 mm. To bo zmanjšalo odpornost. Bolj kot je kakovost kovine, težje boste izdelali elektrode (material je težje rezati).
Priporočamo plastenje elektrodnih plošč, razdaljo med njimi pa lahko prilagodite z najlonskimi podložkami ali podložkami iz kakšnega drugega dielektričnega materiala. Plošče naj bodo nameščene v spremenljivem položaju, tako da se pozitivne izmenjujejo z negativnimi.
Pritrdilni elementi
Tudi pritrdilni elementi morajo biti iz nerjavečega jekla, da se materiali med seboj ujemajo. Pomembno je zagotoviti tesno prileganje vseh elementov, kar bo preprečilo iskrenje. Ne pozabite, da imate opravka z vnetljivim plinom.
V našem konkretnem primeru sestavimo sistem 16 plošč z razdaljo med njimi približno 1 mm. Večja površina, debelina plošče in vijaki omogočajo večji tok skozi sistem brez uporovnega segrevanja kovine. Celotna kapacitivnost elektrod je -1nF, merjena v zraku. Ta komplet elektrod se lahko uporablja v navadni vodi iz pipe do 25 A.
Elektrode za zbiranje plinov morajo biti nameščene v posodi s hermetično zaprtimi priključki, pokrovom in drugimi priključki. Posoda mora biti na začetku primerna za živila in odporna na visoke temperature.
Če je posoda kovinska, je treba elektrode pritrditi na plastično podlago, da preprečite kratke stike. Na obeh straneh bakrenih in medeninastih fitingov, ki se uporabljajo za odsesavanje plina, je mogoče namestiti dva priključka. Priključki in konektorji so trdno pritrjeni s silikonsko tesnilno maso, da se zagotovi popolnoma zaprta posoda.
Bodite previdni
Proizvedeni plin je eksplozivna mešanica vodika in kisika, zato ga je treba uporabljati zelo previdno. V posodi je veliko plina, obstaja možnost vžiga, v primeru nadtlaka pa lahko celo poči. Da bi se izognili detonaciji plina v generatorju vodika, morajo biti cevi iz posode povezane z drugo posodo, napol napolnjeno z vodo. Če pride do požara na izhodu, plamen ne prodre nazaj v napravo. Ta varnostna naprava je nujno potrebna in mora biti nameščena.
Mnogi lastniki avtomobilov iščejo načine za varčevanje z gorivom. Generator vodika za avto bo radikalno rešil to težavo. Povratne informacije tistih, ki so namestili to napravo, kažejo na znatno zmanjšanje stroškov pri upravljanju vozil. Tema je torej zelo zanimiva. Spodaj bomo govorili o tem, kako sami narediti generator vodika.
ICE na vodikovo gorivo
Več desetletij se išče možnost prilagoditve motorjev z notranjim zgorevanjem za polno ali hibridno delovanje na vodikovo gorivo. V Veliki Britaniji so leta 1841 patentirali motor na mešanico zrak-vodik. V začetku 20. stoletja je koncern Zeppelin kot pogonski sistem za svoje slavne zračne ladje uporabil motorje z notranjim zgorevanjem na vodik.
K razvoju vodikove energetike je pripomogla tudi svetovna energetska kriza, ki je izbruhnila v 70. letih prejšnjega stoletja. Z njegovim koncem pa so bili generatorji vodika hitro pozabljeni. In to kljub številnim prednostim v primerjavi s klasičnim gorivom:
- idealna vnetljivost mešanice goriva na osnovi zraka in vodika, kar omogoča enostaven zagon motorja pri kateri koli temperaturi okolja;
- veliko sproščanje toplote med zgorevanjem plina;
- absolutna okoljska varnost - izpušni plini se spremenijo v vodo;
- stopnja zgorevanja je 4-krat višja v primerjavi z mešanico bencina;
- sposobnost zmesi, da deluje brez detonacije pri visokem kompresijskem razmerju.
Glavni tehnični razlog, ki je nepremostljiva ovira za uporabo vodika kot goriva za vozila, je bila nezmožnost vgradnje zadostne količine plina v vozilo. Velikost rezervoarja za vodikovo gorivo bo primerljiva s parametri samega avtomobila. Visoka eksplozivnost plina bi morala izključevati možnost najmanjšega puščanja. V tekoči obliki je potrebna kriogena naprava. Ta metoda tudi ni zelo izvedljiva v avtomobilu.
Brownov plin
Danes generatorji vodika postajajo vse bolj priljubljeni med avtomobilskimi navdušenci. Vendar to ni ravno to, o čemer smo razpravljali zgoraj. Z elektrolizo se voda pretvori v tako imenovani Brownov plin, ki se doda gorivni mešanici. Glavna naloga, ki jo ta plin rešuje, je popolno zgorevanje goriva. To služi povečanju moči in zmanjšanju porabe goriva za spodoben odstotek. Nekateri mehaniki so dosegli 40 % prihranek.
Površina elektrod je odločilnega pomena pri kvantitativnem izkoristku plina. Pod vplivom električnega toka začne molekula vode razpadati na dva atoma vodika in enega kisika. Pri zgorevanju taka mešanica plinov sprosti skoraj 4-krat več energije kot pri zgorevanju molekularnega vodika. Zato uporaba tega plina v motorjih z notranjim zgorevanjem vodi do učinkovitejšega zgorevanja mešanice goriva, zmanjša količino škodljivih emisij v ozračje, poveča moč in zmanjša količino porabljenega goriva.
Univerzalni diagram generatorja vodika
Za tiste, ki nimajo sposobnosti oblikovanja, lahko generator vodika za avto kupite pri ljudskih obrtnikih, ki postavljajo montažo in namestitev takšnih sistemov. Danes obstaja veliko takšnih ponudb. Stroški enote in namestitve znašajo približno 40 tisoč rubljev.
Toda tak sistem lahko sestavite sami - v tem ni nič zapletenega. Sestavljen je iz več preprostih elementov, združenih v eno celoto:
- Naprave za elektrolizo vode.
- Rezervoar za shranjevanje.
- Zadrževalnik vlage iz plina.
- Elektronska krmilna enota (tokovni modulator).
Spodaj je diagram, po katerem lahko enostavno sestavite generator vodika z lastnimi rokami. Risbe glavne naprave, ki proizvaja Brownov plin, so precej preproste in razumljive.
Vezje ne predstavlja nobene inženirske zapletenosti, kdor ve, kako delati z orodjem, ga lahko ponovi. Pri vozilih s sistemom za vbrizgavanje goriva je potrebna tudi vgradnja krmilnika, ki uravnava nivo dovoda plina v mešanico goriva in je povezan z potovalnim računalnikom vozila.
Reaktor
Količina proizvedenega rjavega plina je odvisna od površine elektrod in njihovega materiala. Če kot elektrode uporabimo bakrene ali železne plošče, reaktor zaradi hitrega uničenja plošč ne bo mogel dolgo delovati.
Uporaba titanovih plošč je videti idealna. Vendar pa njihova uporaba večkrat poveča stroške sestavljanja enote. Šteje se, da je optimalna uporaba plošč iz visoko legiranega nerjavnega jekla. Ta kovina je na voljo, ne bo težko kupiti. Uporabite lahko tudi rabljen rezervoar pralnega stroja. Edina težava bo izrezovanje plošč želene velikosti.
Vrste inštalacij
Danes je lahko generator vodika za avtomobil opremljen s tremi elektrolizatorji, ki se razlikujejo po vrsti, naravi delovanja in zmogljivosti:
Prva vrsta zasnove je povsem zadostna za številne motorje z uplinjačem. Za regulator učinkovitosti plina ni treba namestiti zapletenega elektronskega vezja, sama montaža takšnega elektrolizatorja pa ni težavna.
Za močnejše avtomobile je bolje sestaviti drugo vrsto reaktorja. In za motorje, ki delujejo na dizelsko gorivo in težka vozila, se uporablja tretja vrsta reaktorja.
Zahtevana zmogljivost
Da bi resnično prihranili gorivo, mora generator vodika za avtomobil proizvesti plin vsako minuto v višini 1 litra na 1000 prostornine motorja. Na podlagi teh zahtev se izbere število plošč za reaktor.
Za povečanje površine elektrod je potrebno obdelati površino z brusnim papirjem v pravokotni smeri. Ta obdelava je izjemno pomembna - povečala bo delovno površino in preprečila "lepljenje" plinskih mehurčkov na površino.
Slednje povzroči izolacijo elektrode od tekočine in prepreči normalno elektrolizo. Ne pozabite tudi, da mora biti voda za normalno delovanje elektrolizatorja alkalna. Običajna soda lahko služi kot katalizator.
Trenutni regulator
Generator vodika na avtomobilu poveča njegovo produktivnost med delovanjem. To je posledica sproščanja toplote med reakcijo elektrolize. Delovna tekočina reaktorja se segreje in proces poteka veliko bolj intenzivno. Za nadzor poteka reakcije se uporablja regulator toka.
Če ga ne zmanjšate, lahko voda preprosto zavre in reaktor neha proizvajati rjavi plin. Poseben krmilnik, ki uravnava delovanje reaktorja, vam omogoča spreminjanje produktivnosti z naraščajočo hitrostjo.
Modeli uplinjača so opremljeni s krmilnikom z običajnim stikalom za dva načina delovanja: "Avtocesta" in "Mesto".
Varnost namestitve
Mnogi obrtniki postavljajo krožnike v plastične posode. Pri tem ne smete varčevati. Potrebujete rezervoar iz nerjavečega jekla. Če ga ni, lahko uporabite dizajn z odprtimi ploščami. V slednjem primeru je za zanesljivo delovanje reaktorja potrebna uporaba kakovostnega tokovnega in vodnega izolatorja.
Znano je, da je temperatura zgorevanja vodika 2800. To je najbolj eksploziven plin v naravi. Brownov plin ni nič drugega kot "eksplozivna" mešanica vodika. Zato generatorji vodika v cestnem prometu zahtevajo kakovostno montažo vseh komponent sistema in prisotnost senzorjev za spremljanje poteka procesa.
Senzor temperature delovne tekočine, senzor tlaka in ampermeter ne bodo odveč pri načrtovanju instalacije. Posebno pozornost je treba posvetiti vodnemu tesnilu na izhodu iz reaktorja. Je vitalnega pomena. Če se zmes vname, bo tak ventil preprečil širjenje plamena v reaktor.
Generator vodika za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih prostorov, ki deluje na enakih principih, odlikuje nekajkrat večja produktivnost reaktorja. V takšnih napravah odsotnost vodnega tesnila predstavlja smrtno nevarnost. Da bi zagotovili varno in zanesljivo delovanje sistema, je priporočljivo opremiti tudi generatorje vodika na avtomobilih s takim povratnim ventilom.
Za zdaj ne morete brez običajnega goriva
Na svetu obstaja več poskusnih modelov, ki v celoti delujejo na rjavi plin. Tehnične rešitve pa še niso dosegle svoje popolnosti. Takšni sistemi niso na voljo običajnim prebivalcem planeta. Zato se morajo avtomobilski navdušenci za zdaj zadovoljiti z "obrtniškimi" razvojem, ki omogoča zmanjšanje stroškov goriva.
Nekaj o lahkovernosti in naivnosti
Nekateri podjetni poslovneži ponujajo v prodajo generator vodika za avtomobile. Govorijo o laserski obdelavi površine elektrod ali o edinstvenih skrivnih zlitinah, iz katerih so izdelane, posebnih vodnih katalizatorjih, razvitih v znanstvenih laboratorijih po vsem svetu.
Vse je odvisno od sposobnosti misli takšnih podjetnikov, da znanstveno letijo. Lahkovernost vas lahko na lastne (včasih niti majhne) stroške naredi za lastnika napeljave, katere kontaktne plošče se bodo po dveh mesecih delovanja sesule.
Če se odločite na ta način prihraniti denar, potem je bolje, da namestitev sestavite sami. Vsaj pozneje ne bo nikogar kriviti.