Επιστήμονες από το Χάρβαρντ κατάφεραν να αποκτήσουν μεταλλικό υδρογόνο

Το υδρογόνο είναι το πιο άφθονο χημικό στοιχείο στη φύση, καθώς αποτελεί περίπου το 90% της συνολικής μάζας όλων των στοιχείων στο σύμπαν. Ταυτόχρονα, πρακτικά δεν εμφανίζεται στην καθαρή του μορφή. Πιο συχνά μπορεί να βρεθεί στη σύνθεση διαφόρων χημικών ενώσεων. Εν τω μεταξύ, μπορεί να είναι ένα εξαιρετικό φιλικό προς το περιβάλλον και ακίνδυνο καύσιμο για παραγωγή ενέργειας. Έτσι, ακόμη και το σπίτι σας μπορεί να θερμανθεί με υδρογόνο. Ιδιαίτερα ενθαρρυντικό είναι το γεγονός ότι το καύσιμο υδρογόνου μπορεί να χρησιμοποιηθεί εάν μετατρέψετε έναν απλό λέβητα αερίου σε έναν υδρογόνο. Ωστόσο, το κύριο πρόβλημα παραμένει: πού να πάρετε καθαρό υδρογόνο; Δεν διατίθεται ελεύθερα, δεν μπορείτε να το αγοράσετε. Η μόνη διέξοδος είναι μια γεννήτρια υδρογόνου στο σπίτι. Ευτυχώς, μπορείτε είτε να το συναρμολογήσετε είτε να το αγοράσετε έτοιμο. Απομένει μόνο να αποφασίσουμε για τον τύπο της γεννήτριας, ο οποίος διαφέρει ανάλογα με τον τρόπο λήψης του υδρογόνου.

Απόκτηση καθαρού υδρογόνου

Ηλεκτρόλυση νερού
Το υδρογόνο μπορεί να ληφθεί με διάφορους τρόπους. Εδώ είναι μερικά μόνο από αυτά, τα οποία είναι τα πιο προσβάσιμα και κοινά:

• Ηλεκτρόλυση νερού. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος είναι η υψηλή θερμοκρασία.
• Χημική αντίδραση νερού και κράματος αλουμινίου-γαλλίου.
• Παραγωγή υδρογόνου κατά την επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας άνθρακα και ξύλου.
• Ανακύκλωση απορριμμάτων και οικιακών απορριμμάτων.
• Η απελευθέρωση υδρογόνου μέσω της επεξεργασίας βιομάζας (κοπριά, σανό, φύκια και άλλα γεωργικά απόβλητα).

Οι περισσότερες από τις μεθόδους βασίζονται στη χρήση υψηλών θερμοκρασιών και, δυστυχώς, δεν εφαρμόζονται σε ένα συνηθισμένο νοικοκυριό. Ωστόσο, υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να πάρετε υδρογόνο στο σπίτι.

Ηλεκτρολυτικό υδρογόνο

Ο πιο προσιτός και πιο διαδεδομένος τρόπος παραγωγής υδρογόνου στο σπίτι είναι μέσω της ηλεκτρόλυσης του νερού. Ένα ειδικό κομμάτι εξοπλισμού που ονομάζεται ηλεκτρολύτης είναι αρκετά εύκολα διαθέσιμο στην αγορά. Ταυτόχρονα, μεταξύ των κατασκευαστών υπάρχουν και οι δύο επιφανείς γίγαντες (για παράδειγμα, η Honda) και οι μικροί κατασκευαστές από την Κίνα ή τις χώρες της ΚΑΚ. Και αν στην περίπτωση του πρώτου δεν υπάρχει αμφιβολία για την ποιότητα των προϊόντων που παρέχονται στην προσοχή, τότε τα τελευταία συχνά απογοητεύονται. Ταυτόχρονα, δεν πρέπει να δίνουμε μεγάλη προσοχή στη φωτεινή και πολλά υποσχόμενη διαφήμισή τους. Ένας αδίστακτος κατασκευαστής δεν χρειάζεται να δηλώσει ότι το προϊόν του είναι υψηλής ποιότητας, καλό και ανθεκτικό στην αγορά. Ωστόσο, δεν θα αποδειχθούν όλα όσα λέει αληθινά. Η τιμή θα πρέπει να είναι ιδιαίτερα ανησυχητική, καθώς η γεννήτρια δεν μπορεί να είναι πολύ φθηνή. Η φθηνότητα μπορεί να υποδηλώνει κακής ποιότητας υλικά που χρησιμοποιούνται στην εργασία ή εξοικονόμηση στη συναρμολόγηση. Οι εγκαταστάσεις είναι ακριβές για έναν λόγο, αλλά και λόγω ασφάλειας. Δεδομένου ότι το υδρογόνο είναι εκρηκτικό, η διαρροή μπορεί να προκαλέσει πολλά προβλήματα. Σωλήνες κακής ποιότητας, ένα ρεζερβουάρ αποθήκευσης που έχει διαρροή - και αυτό είναι, η έκρηξη είναι εγγυημένη. Η ποιότητα κατασκευής μπορεί μερικές φορές να είναι «κουτσός», οπότε είναι καλύτερο να είστε γενναιόδωροι μια μέρα και να ξοδεύετε χρήματα σε καλό εξοπλισμό.

Ένας καλός ηλεκτρολύτης διαθέτει ποιότητα, συμπαγή και ευκολία στη χρήση. Μπορεί να εγκατασταθεί σε οποιαδήποτε γωνιά του δωματίου και να χρησιμοποιήσει συνηθισμένο νερό βρύσης ως καύσιμο για την απόκτηση του πολυπόθητου υδρογόνου. Συνήθως, ένας ηλεκτρολύτης αποτελείται από έναν αναμορφωτή, στοιχεία καυσίμου, σύστημα καθαρισμού, συμπιεστή και δεξαμενή αποθήκευσης αερίου. Η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από την παροχή ρεύματος. Τα πιο μοντέρνα μοντέλα είναι εξοπλισμένα με ηλιακούς συλλέκτες.Αυτός ο εξοπλισμός σίγουρα θα αποπληρωθεί γρήγορα λόγω του ελάχιστου κόστους χρήσης του, ακόμη και λαμβάνοντας υπόψη το μικρότερο κόστος της ίδιας της μονάδας.

Υδρογόνο από γεωργικά απόβλητα

Συχνά στο Διαδίκτυο μπορείτε να βρείτε αναφορές σε εγκαταστάσεις βιοαερίου. Το σημείο της δουλειάς τους είναι ότι η κοπριά φορτώνεται στη γεννήτρια, υποβάλλεται σε επεξεργασία εκεί και λαμβάνεται μεθάνιο στην έξοδο. Φυσικά, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο κοπριά, αλλά και λιπασματοποιήσιμο υλικό. Ωστόσο, η καθαρή κοπριά είναι η πιο παραγωγική και προσιτή. Το προκύπτον βιοαέριο στη συνέχεια περνά μέσω σωλήνων στις ανάγκες της φάρμας και χρησιμοποιείται ως συνήθως φυσικό αέριο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος παραγωγής υδρογόνου έχει μερικά μειονεκτήματα:

• Το υδρογόνο ως τέτοιο σε αυτή τη διαδικασία είναι μόνο ένα υποπροϊόν. Για να το διαχωρίσετε, απαιτείται πρόσθετη επεξεργασία του ληφθέντος αερίου. Κατά κανόνα, κανείς δεν το κάνει αυτό και το υδρογόνο πεθαίνει με ασφάλεια στους βραχίονες της φλόγας μαζί με το μεθάνιο.
• Απαιτείται συνεχής προμήθεια πρώτων υλών. Δηλαδή, η κοπριά πρέπει να παρέχεται στη γεννήτρια χωρίς διακοπή και σε μεγάλες ποσότητες. Προφανώς, μια συνηθισμένη ιδιωτική οικονομία δεν θα είναι σε θέση να παρέχει συνεχή ροή πρώτων υλών. Και η αγορά από την πλευρά δεν είναι κερδοφόρα. Συμπέρασμα: αυτή η μέθοδος παραγωγής υδρογόνου είναι κατάλληλη μόνο για σχετικά μεγάλες εκμεταλλεύσεις που είναι έτοιμες να παράσχουν τέτοιες ποσότητες. Ωστόσο, μια τέτοια εγκατάσταση δεν θα τους αποφέρει οφέλη, εκτός εάν τους επιτρέπει να απαλλαγούν από τα απόβλητα με όφελος για την οικονομία.

Επιπλέον, το μερίδιο του υδρογόνου στην έξοδο αντιπροσωπεύει μόνο το 2-12% του υδρογόνου. Δηλαδή, το μεγαλύτερο μέρος του προϊόντος είναι μεθάνιο. Για να παρέχεται στην οικονομία μόνο υδρογόνο, θα απαιτηθεί απίστευτη ποσότητα πρώτων υλών και τεράστιες παραγωγικές ικανότητες. Επομένως, δεν είναι επικερδές ακόμη και για τις μεγάλες εκμεταλλεύσεις να επικεντρώνονται ειδικά στην παραγωγή υδρογόνου. Θα πρέπει είτε να το κάψουν μαζί με μεθάνιο, το οποίο γίνεται στην πράξη, ή να προσπαθήσουν να το χρησιμοποιήσουν και στο αγρόκτημα. Ωστόσο, απαιτείται πρόσθετος εξοπλισμός για την ανάκτηση και αποθήκευση υδρογόνου, πράγμα που σημαίνει επιπλέον κόστος. Έτσι, μια μονάδα βιοαερίου είναι μακράν η πιο δυσμενής μέθοδος παραγωγής καθαρού υδρογόνου.

Η αρχή της λειτουργίας της γεννήτριας

Από τη σχολική φυσική είναι γνωστό ότι το νερό, όταν εκτίθεται σε ηλεκτρικό ρεύμα, αποσυντίθεται σε δύο συστατικά: υδρογόνο και οξυγόνο. Με βάση αυτό το φαινόμενο, κατασκευάζεται μια λεγόμενη γεννήτρια υδρογόνου. Αυτή η συσκευή είναι μια μονάδα στην οποία λαμβάνει χώρα ηλεκτροχημική αντίδραση για τη λήψη υδρογόνου και οξυγόνου από νερό. Η διαδικασία ηλεκτρόλυσης νερού φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Διαδικασία ηλεκτρόλυσης νερού

Στην έξοδο της γεννήτριας, δεν σχηματίζεται υδρογόνο και οξυγόνο στην καθαρή του μορφή, αλλά το λεγόμενο αέριο Brown, που πήρε το όνομά του από τον επιστήμονα που το έλαβε για πρώτη φορά. Ονομάζεται επίσης «αέριο οξυϋδρογόνο», καθώς είναι εκρηκτικό υπό ορισμένες συνθήκες. Επιπλέον, όταν καίγεται αυτό το αέριο, μπορείτε να πάρετε σχεδόν τέσσερις φορές περισσότερη ενέργεια από ό, τι δαπανήθηκε για την παραγωγή του.

Μια τέτοια μονάδα παραγωγής υδρογόνου φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Βιομηχανική εγκατάσταση παραγωγής υδρογόνου

Ως φορέας ενέργειας, το υδρογόνο πραγματικά δεν έχει ισοδύναμο και τα αποθέματά του είναι πρακτικά ανεξάντλητα. Όπως έχουμε ήδη πει, όταν καίγεται, απελευθερώνει τεράστια ποσότητα θερμικής ενέργειας, ασύγκριτα μεγαλύτερη από οποιοδήποτε καύσιμο υδρογονανθράκων. Αντί για επιβλαβείς ενώσεις που εκπέμπονται στην ατμόσφαιρα όταν χρησιμοποιούν φυσικό αέριο, όταν καίγεται υδρογόνο, το συνηθισμένο νερό σχηματίζεται με τη μορφή ατμού. Ένα πρόβλημα: αυτό το χημικό στοιχείο δεν εμφανίζεται στη φύση σε ελεύθερη μορφή, μόνο σε συνδυασμό με άλλες ουσίες.

Οι ηλεκτρολύτες παράγονται εν σειρά και έχουν σχεδιαστεί για εργασίες φλόγας αερίου (συγκόλλησης).Ένα ρεύμα ορισμένης ισχύος και συχνότητας εφαρμόζεται σε ομάδες μεταλλικών πλακών βυθισμένων σε νερό. Ως αποτέλεσμα της συνεχιζόμενης αντίδρασης ηλεκτρόλυσης, το οξυγόνο και το υδρογόνο απελευθερώνονται αναμεμιγμένα με υδρατμούς. Για να το διαχωρίσετε, τα αέρια περνούν μέσω ενός διαχωριστή και στη συνέχεια τροφοδοτούνται στον καυστήρα. Προκειμένου να αποφευχθεί η ανάκρουση και η έκρηξη, μια βαλβίδα εγκαθίσταται στην τροφοδοσία, επιτρέποντας στο καύσιμο να περάσει μόνο σε μία κατεύθυνση.

Για τον έλεγχο της στάθμης του νερού και την έγκαιρη αναπλήρωση, παρέχεται ένας ειδικός αισθητήρας από τη δομή, στο σήμα του οποίου εγχύεται στον χώρο εργασίας του ηλεκτρολύτη. Η υπερβολική πίεση μέσα στο δοχείο παρακολουθείται από διακόπτη έκτακτης ανάγκης και ανακουφιστική βαλβίδα. Η συντήρηση μιας γεννήτριας υδρογόνου αποτελείται από την περιοδική προσθήκη νερού, και αυτό είναι.

Δημιουργία ηλεκτρολύτη με τα χέρια σας

Ηλεκτρολύτης DIY
Οι τιμές για ακριβό ξένο εξοπλισμό συχνά φοβίζουν τους απλούς ιδιοκτήτες μικρών εκμεταλλεύσεων. Μόλις καεί σε έναν φθηνό ηλεκτρολύτη όχι πολύ υψηλής ποιότητας, ή ακόμη και αποφασίζει να μην το διακινδυνεύσει καθόλου, οι τεχνίτες σκέφτονται να φτιάξουν μια γεννήτρια υδρογόνου στο σπίτι. Σε γενικές γραμμές, το έργο είναι εφικτό, υπό την προϋπόθεση κατοχής ορισμένων γνώσεων και δεξιοτήτων.

Για να φτιάξετε τον δικό σας ηλεκτρολύτη, θα χρειαστεί να αγοράσετε όλα τα εξαρτήματα της εγκατάστασης, τα οποία αναφέρονται παραπάνω. Επιπλέον, η διαδικασία δεν τελειώνει στο στάδιο της εξαγωγής καυσίμων. Εξάλλου, είναι ακόμη απαραίτητο να διαχωριστεί το υδρογόνο από το οξυγόνο και τους υδρατμούς, για να διασφαλιστεί το σταθερό ρεύμα, η συσσώρευση στον απαιτούμενο όγκο και η παροχή. Ως αποτέλεσμα, ο τελικός υπολογισμός θα δείξει ότι η αυτοσυναρμολόγηση δεν θα κοστίσει πολύ λιγότερο από μια αγορασμένη γεννήτρια, αλλά θα ξοδευτεί απίστευτη προσπάθεια και χρόνος. Και δεν είναι γνωστό εάν το αποτέλεσμα που θα επιτευχθεί θα ικανοποιήσει τις προσδοκίες και θα αντιμετωπίσει το έργο που έχει επιτευχθεί.

Χαρακτηριστικά της γεννήτριας υδρογόνου

Το καθαρό υδρογόνο απελευθερώνεται σε μια ποικιλία χημικών αντιδράσεων, αλλά αυτή η μέθοδος παραγωγής είναι μάλλον περίπλοκη και συχνά πολύ ακριβή.

Η εξαίρεση είναι οι τεχνολογικές διεργασίες στις οποίες το αέριο σχηματίζεται ως παραπροϊόν, αλλά η παραγωγή αυτή έχει μέχρι στιγμής ελάχιστους όγκους.

Είναι πολύ πιο εύκολο να εξαγάγετε υδρογόνο από το νερό περνώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτό - αυτή η διαδικασία ονομάζεται ηλεκτρόλυση. Πρώτον, το μόριο Η2Ο αποσυντίθεται σε άτομο υδρογόνου Η και υδροξο ομάδα ΟΗ, και στη συνέχεια λαμβάνει χώρα ο τελικός διαχωρισμός οξυγόνου και υδρογόνου.

Το πρώτο, με αρνητικό φορτίο, βιάζεται στην άνοδο, το δεύτερο στην κάθοδο. Τα στοιχεία συσσωρεύονται με τη μορφή φυσαλίδων, οι οποίες, αφού έχουν φτάσει σε ένα ορισμένο μέγεθος, αποσπώνται από το ηλεκτρόδιο και επιπλέουν. Επιπλέον, το οξυγόνο και το υδρογόνο χωρίς διαχωρισμό (αυτό το μείγμα ονομάζεται "αέριο Brown") εισέρχονται στον καυστήρα, όπου, κατά τη διαδικασία της καύσης, μετατρέπονται και πάλι σε νερό. Οι γεννήτριες υδρογόνου είναι συχνά εξοπλισμένες με αποστράγγιση αέρα για να εξασφαλίσουν την παράδοση του τελικού προϊόντος χωρίς δυσκολία.

Είναι προφανές ότι η παραγωγικότητα της εγκατάστασης θα αυξηθεί με αύξηση της περιοχής επαφής μεταξύ νερού και ηλεκτροδίων. Για το λόγο αυτό, τα τελευταία κατασκευάζονται με τη μορφή πλακών. Συναρμολογούνται σε δομή που θυμίζει θερμαντικά σώματα με πτερύγια από χάλυβα.

Προκειμένου να αυξηθεί η παραγωγικότητα, χρησιμοποιούνται σήμερα κυλινδρικά ηλεκτρόδια, καθώς και εκείνα με πιο περίπλοκο σχήμα.

Ο ρυθμός εξέλιξης του υδρογόνου εξαρτάται επίσης από το υλικό των ηλεκτροδίων.

Αντί για χαλκό ή ανοξείδωτο χάλυβα, οι σύγχρονες "προηγμένες" γεννήτριες χρησιμοποιούν ειδικά κράματα που είναι αρκετά ακριβά.

Μια άλλη προϋπόθεση είναι ότι το νερό πρέπει να περάσει ρεύμα. Σημειώστε ότι σε αποσταγμένη μορφή, είναι διηλεκτρικό. Τα ιόντα καθιστούν αυτό το υγρό αγωγό ηλεκτρικής ενέργειας, στον οποίο διαλύονται ουσίες διαλυμένες σε αυτό, κυρίως άλατα. Όσο πιο απότομη είναι η λύση, τόσο καλύτερα θα περάσει το ρεύμα.

Κόστος υδρογόνου

Κόστος υδρογόνου
Οι τεχνολογίες παραγωγής υδρογόνου επηρεάζουν το κόστος της. Έτσι, το κόστος του υδρογόνου ανά 1 κιλό καθώς αυξάνεται είναι:

• 130 ρούβλια - με τη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης υψηλής θερμοκρασίας σε πυρηνικούς σταθμούς.
• 200 ρούβλια - με τη μέθοδο μετατροπής υδρογονανθράκων.
• 320 ρούβλια - με τη μέθοδο χημικής αντίδρασης (από πυρηνικό εργοστάσιο)
• 350 ρούβλια - με εκχύλιση από βιομάζα.
• 420 ρούβλια - με ηλεκτρόλυση.
• 700 ρούβλια - με τη μέθοδο ανάκτησης αντιδραστηρίου.

Έτσι, είναι προφανές ότι η φθηνότερη μέθοδος παραγωγής υδρογόνου είναι η πρώτη, με ηλεκτρόλυση σε πυρηνικούς σταθμούς με τη συμμετοχή υψηλών θερμοκρασιών. Το γεγονός είναι ότι οι υψηλές θερμοκρασίες στα NPPs είναι μια παρενέργεια της παραγωγής, δεν υπάρχει επιπλέον κόστος για την παραλαβή τους. Ωστόσο, μέχρι στιγμής καμία από τις μεθόδους για την παραγωγή υδρογόνου ως ενέργειας καυσίμου δεν είναι πλήρως ανακτήσιμη. Σε τελική ανάλυση, ακόμη και αν αγοράσετε την πιο φθηνή και ταυτόχρονα αποδοτική εγκατάσταση, ακόμα και αν δεν λάβετε υπόψη το υψηλό κόστος της, απαιτείται ακόμη ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή υδρογόνου. Η ηλεκτρική ενέργεια που χρησιμοποιείται παράγεται σε τοπικούς σταθμούς και μεταδίδεται μέσω καλωδίων. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζονται αναπόφευκτες απώλειες ενέργειας.

Πώς να πάρετε υδρογόνο στο σπίτι;

Μια γέφυρα διόδων είναι ιδανική για αυτό. Η φωτογραφία στη φωτογραφία δεν ήταν αρκετά ισχυρή και γρήγορα ξέσπασε. Η καλύτερη επιλογή ήταν η κινεζική γέφυρα διόδων MB156 σε μια θήκη αλουμινίου.

Η γέφυρα διόδων γίνεται πολύ ζεστή. Απαιτείται ενεργή ψύξη. Ένα ψυγείο για έναν επεξεργαστή υπολογιστή είναι τέλειο. Ένα περίβλημα κατάλληλου μεγέθους μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το περίβλημα. Πωλείται σε ηλεκτρικά είδη.

Πολλά στρώματα χαρτονιού πρέπει να τοποθετηθούν κάτω από τη γέφυρα διόδων. Οι απαραίτητες οπές γίνονται στο κάλυμμα του κουτιού διακλάδωσης. Αυτή είναι η συναρμολογημένη μονάδα. Ο ηλεκτρολύτης τροφοδοτείται από το δίκτυο, ο ανεμιστήρας τροφοδοτείται από μια γενική πηγή ισχύος. Ένα διάλυμα μαγειρικής σόδας χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης. Εδώ πρέπει να θυμόμαστε ότι όσο υψηλότερη είναι η συγκέντρωση του διαλύματος, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός αντίδρασης. Αλλά ταυτόχρονα, η θέρμανση είναι επίσης υψηλότερη. Επιπλέον, η αντίδραση αποσύνθεσης νατρίου στην κάθοδο θα συμβάλει στη θέρμανση. Αυτή η αντίδραση είναι εξώθερμη. Ως αποτέλεσμα, υδρογόνο και υδροξείδιο του νατρίου θα σχηματιστούν.

Η συσκευή στην παραπάνω φωτογραφία ήταν πολύ ζεστή. Έπρεπε να απενεργοποιείται περιοδικά και να περιμένει μέχρι να κρυώσει. Το πρόβλημα θέρμανσης επιλύθηκε εν μέρει με ψύξη του ηλεκτρολύτη. Για αυτό χρησιμοποίησα επιτραπέζια αντλία κρήνης. Ένας μακρύς σωλήνας τρέχει από το ένα μπουκάλι στο άλλο μέσω μιας αντλίας και ενός κάδου κρύου νερού.

Το μέρος όπου ο σωλήνας είναι συνδεδεμένος με την μπάλα είναι καλά εξοπλισμένος με μια βρύση. Πωλείται σε καταστήματα κατοικίδιων ζώων στο τμήμα ενυδρείου.

Υπάρχει όφελος;

Είναι κερδοφόρο;
Υπάρχει μια λανθασμένη αντίληψη ότι η θέρμανση ενός σπιτιού με καύσιμο υδρογόνου κοστίζει μια δεκάρα. Στην πραγματικότητα, αυτή η ιδέα διαδίδεται από κατασκευαστές ηλεκτρολυτών και άλλων εγκαταστάσεων παραγωγής υδρογόνου. Με μια λέξη, εκείνοι που επωφελούνται από μια τέτοια γνώμη. Λένε ότι πρέπει να ξοδέψετε χρήματα μόνο για την αγορά αυτού του υπέροχου μηχανήματος μία φορά και να ζήσετε τη ζωή σας πιο ευτυχισμένα και ξέγνοιαστα. Ωστόσο, είναι πραγματικά έτσι;

Κάποιος πρέπει να σκεφτεί μόνο ένα λεπτό για να καταλάβει ότι στην πραγματικότητα τα πράγματα δεν είναι τόσο ρόδινα. Πρώτον, η ίδια η εγκατάσταση είναι πολύ ακριβή. Ακόμα κι αν συναρμολογήσετε μόνοι σας τη μονάδα, το κόστος των εξαρτημάτων δεν θα είναι τόσο φθηνό. Δηλαδή, το αρχικό κόστος είναι πολύ υψηλό και οι προοπτικές ανάκτησης είναι ασαφείς. Δεύτερον, για τη λειτουργία του ηλεκτρολύτη, απαιτείται νερό βρύσης, το οποίο επίσης δεν είναι δωρεάν. Και τρίτον, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας σε περίπτωση που η γεννήτρια δεν λειτουργεί σε ηλιακούς συλλέκτες.

Έτσι, ουσιαστικά δεν υπάρχουν οφέλη από τη χρήση υδρογόνου ως καυσίμου για τις ανάγκες των νοικοκυριών.Ίσως, μόνο μετά από μια δεκαετία ή δύο, όταν οι τεχνολογίες γίνουν πιο προηγμένες, η χρήση καυσίμου υδρογόνου θα είναι πιο κερδοφόρα από τις υπάρχουσες εναλλακτικές πηγές. Ωστόσο, μέχρι στιγμής αυτή η μέθοδος είναι σχεδόν 4 φορές ακριβότερη. Και αυτό δεν λαμβάνει υπόψη τα υψηλότερα τιμολόγια για ηλεκτρικό ρεύμα και νερό. Ακόμη και αν λάβουμε τις μέσες και ελάχιστες τιμές για τη Ρωσία και τις χώρες της ΚΑΚ, το κόστος του καυσίμου που προκύπτει είναι υπερβολικά υψηλό. Επομένως, η χρήση αυτής της μεθόδου θέρμανσης του σπιτιού σας θα προσελκύσει μόνο τους ένθερμους υπερασπιστές της φύσης, επειδή τα υδρογόνα φυτά είναι απολύτως φιλικά προς το περιβάλλον.

Αρνητικές πλευρές θέρμανσης κτιρίου τύπου υδρογόνου

[sticky-ad id = 13532]

Σε συζητήσεις σχετικά με τη σκοπιμότητα χρήσης καυσίμου υδρογόνου για συστήματα θέρμανσης, οι σκεπτικιστές δίνουν σημαντικά επιχειρήματα:

1. Υψηλό κόστος: ακόμη και στις πιο αποτελεσματικές μονάδες ηλεκτρολύσεως που έχουν δημιουργηθεί μέχρι σήμερα, η παραγωγή υδρογόνου απαιτεί 2 φορές περισσότερη ενέργεια από την επακόλουθη καύση του.
2. Κίνδυνος έκρηξης: οι άνθρωποι ήταν πεπεισμένοι για την ικανότητα του υδρογόνου να εκραγεί εύκολα κατά τη συντριβή του αεροσκάφους Hindenburg, ο κύλινδρος του οποίου ήταν γεμάτος με αυτό το αέριο.
3. Η πολυπλοκότητα της προπαρασκευαστικής διαδικασίας: η λήψη υδρογόνου από το νερό είναι η μισή μάχη. Για αποτελεσματική χρήση στις γεννήτριες θερμότητας, πρέπει να τροφοδοτείται με σταθερή πίεση, η οποία απαιτεί συμπιεστή και πρόσθετη δεξαμενή με μειωτήρα. Επιπλέον, θα πρέπει να απορρίπτονται υδρατμοί, απαιτώντας τη χρήση αφυγραντήρα.

Είναι πολύ εύκολο να φτιάξετε μόνοι σας ένα εργοστάσιο για την εξαγωγή υδρογόνου από νερό. Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του, δεν θα είναι πολύ κατώτερο από το αγορασμένο, αλλά θα κοστίσει πολύ λιγότερο. Ας εξετάσουμε διαδοχικά τα στάδια της δημιουργίας.

Έργο (σχέδιο)

Για να κατασκευάσετε μια γεννήτρια, θα χρειαστείτε ένα ερμητικά σφραγισμένο δοχείο, το οποίο θα γεμίσει με νερό πριν ξεκινήσει η παραγωγή υδρογόνου.

Τα ηλεκτρόδια που βρίσκονται στο εσωτερικό θα μοιάζουν με ένα σετ πλακών (χρειάζονται 16 κομμάτια) εγκατεστημένα με διάκενο 1 mm.

Για να διασφαλιστεί αυτό, πρέπει να τοποθετηθούν αποστάτες νάιλον μεταξύ των πλακών (επιτρέπεται οποιαδήποτε άλλη διηλεκτρική).

Η απόσταση 1 mm είναι βέλτιστη: εάν την αυξήσετε, θα πρέπει να αυξήσετε την τρέχουσα ισχύ. καθώς μειώνεται το κενό, θα είναι δύσκολο να διαφύγουν οι φυσαλίδες αερίου. Οι πλάκες θα εναλλάσσονται εναλλάξ στην άνοδο και την κάθοδο του τροφοδοτικού 12 volt. Σε αυτήν την περίπτωση, πρέπει να τοποθετηθούν σε άξονα, επίσης κατασκευασμένο από διηλεκτρικό υλικό.

Όταν τα ηλεκτρόδια είναι προσαρτημένα στη θήκη, θα πρέπει να συνδεθούν στο κάτω μέρος του καλύμματος περιβλήματος.

Για να επιλέξετε το μείγμα αερίου, ένας σωλήνας από ένα συμβατικό σταγονόμετρο κόβεται στο κάλυμμα του περιβλήματος. Επιπλέον, πρέπει να τρυπηθούν δύο ακόμη τρύπες μέσα από τις οποίες θα περάσουν τα καλώδια. Μετά τη συναρμολόγηση της μονάδας, όλες οι οπές στο κάλυμμα θα πρέπει να σφραγιστούν με σιλικόνη ή κόλλα.

Ένα σημαντικό συστατικό της γεννήτριας είναι μια σφραγίδα νερού. Για να το φτιάξετε, θα χρειαστείτε ένα μικρό δοχείο (θα το κάνει ένα κανονικό μπουκάλι), όπου θα πρέπει να ρίξετε νερό πριν χρησιμοποιήσετε τη συσκευή. Στο ερμητικά σφραγισμένο κάλυμμα, πρέπει να τρυπήσετε δύο οπές: σε μία περνάμε τον σωλήνα από τη γεννήτρια (πρέπει να κατεβεί στον πυθμένα) και στο δεύτερο - έναν άλλο σωλήνα μέσω του οποίου θα ρέει το μείγμα αερίου στον καυστήρα . Τα ανοίγματα στο κάλυμμα στεγανοποίησης νερού πρέπει επίσης να σφραγίζονται. Το νερό πρέπει να χύνεται στο μπουκάλι κατά ¾ του όγκου του.

Επιλογή ηλεκτροδίων

Το υλικό από το οποίο θα κατασκευαστούν τα ηλεκτρόδια πρέπει να έχει χαμηλή ηλεκτρική αντίσταση και να είναι χημικά αδρανές σε σχέση με το οξυγόνο και τις ουσίες που υπάρχουν στο διάλυμα.

Εάν δεν πληρούται η δεύτερη απαίτηση, θα πραγματοποιηθεί χημική αντίδραση με τη συμμετοχή ηλεκτροδίων συνδεδεμένων στον πόλο της καθόδου, με αποτέλεσμα το διάλυμα να κορεστεί με ξένες ουσίες.

Γι 'αυτό ο χαλκός, ένας από τους καλύτερους αγωγούς, δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε υδατικό διάλυμα. Συνιστάται η χρήση ανοξείδωτου χάλυβα. Το βέλτιστο πάχος για πλάκες ηλεκτροδίων από αυτό το υλικό είναι 2 mm.

Διαβάστε περισσότερα: Στάδια κατασκευής ενός ηλεκτρικού πιστολιού θερμότητας με τα χέρια σας

Δοχείο

Λαμβάνοντας υπόψη τον κίνδυνο έκρηξης, το περίβλημα της γεννήτριας πρέπει να είναι κατασκευασμένο από ανθεκτικό και πλαστικό υλικό που είναι ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες. Ο χάλυβας πληροί τις προϋποθέσεις αυτές. Είναι απαραίτητο μόνο να αποκλειστεί πλήρως η επαφή καλωδίων ή ηλεκτροδίων με τη θήκη, η οποία θα οδηγήσει σε βραχυκύκλωμα.

Ο εμπλουτισμός του μίγματος καυσίμου-αέρα με υδρογόνο βοηθά στη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου. Σύμφωνα με ορισμένους αυτοκινητιστές, η εξοικονόμηση καυσίμων μπορεί να είναι έως και 30%.

Η συσκευή που περιγράφηκε στην προηγούμενη ενότητα λαμβάνεται ως βάση για μια γεννήτρια υδρογόνου αυτοκινήτων. Η διαφορά έγκειται στην απουσία υδραυλικής σφράγισης (το υδρογόνο που προκύπτει αποστέλλεται αμέσως στην πολλαπλή εισαγωγής) και την παρουσία μονάδας ελέγχου. Το τελευταίο θα ρυθμίσει το ρεύμα μεταξύ των ηλεκτροδίων ανάλογα με την ταχύτητα του κινητήρα.

Η αυτοπαραγωγή μιας τέτοιας μονάδας είναι δυνατή μόνο για όσους μιλούν άπταιστα ραδιοηλεκτρονικά, γι 'αυτό σας προτείνουμε να χρησιμοποιήσετε την επιλογή αγοράς. Επιπλέον, οι προκατασκευασμένες μονάδες αναλαμβάνουν όλο το έργο της ρύθμισης της απόδοσης της γεννήτριας υδρογόνου χωρίς να απαιτείται παρέμβαση του χρήστη.

Στοιχεία συστήματος για μια γεννήτρια αυτοκινήτων

Το μόνο που θα χρειαστεί είναι να επιλέξετε χειροκίνητα την τιμή της τρέχουσας έντασης (βέλτιστη) για τις λειτουργίες "ρελαντί" και "μέγιστο φορτίο" για πρώτη φορά και στη συνέχεια η μονάδα ελέγχου θα μεταβάλλει η ίδια την απόδοση της εγκατάστασης εντός του καθορισμένα όρια.

Όλες οι συνδέσεις πρέπει να σφραγίζονται πολύ προσεκτικά: η διαρροή υδρογόνου μπορεί να προκαλέσει πυρκαγιά.

Είναι καλύτερο να ελέγξετε τη στεγανότητα της δομής με σαπούνι αφρού: οι διαρροές, εάν υπάρχουν, θα εκδηλωθούν ως φυσαλίδες που εμφανίζονται συνεχώς και αυξάνονται.

Το σώμα μιας γεννήτριας υδρογόνου αυτοκινήτου μπορεί να κατασκευαστεί από ένα φίλτρο βρύσης, το οποίο είναι αρκετά ανθεκτικό. Ο όγκος του είναι μικρός και έτσι ώστε η εγκατάσταση να μην χρειάζεται να ξαναγεμίζεται πολύ συχνά, μπορεί επιπλέον να είναι εφοδιασμένη με δεξαμενή για αποθήκευση αποθέματος διαλύματος. Συνδέεται στο δοχείο εργασίας με δύο σωλήνες.

Η αυτο-κατασκευασμένη συσκευή αντιπροσωπεύει σχηματικά ένα δοχείο με νερό, όπου τοποθετούνται ηλεκτρόδια για τη μετατροπή του νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Για να φτιάξετε μια τέτοια συσκευή με τα χέρια σας, θα χρειαστείτε:

1. Φύλλο ανοξείδωτου πάχους 0,5-0,7 mm. Το ανοξείδωτο ατσάλι 12X18H10T είναι κατάλληλο.
2. Πλάκες πλεξιγκλάς.
3. Λαστιχένιοι σωλήνες για παροχή νερού και εκκένωση αερίου.
4. Ελαστικό φύλλο ανθεκτικό σε βενζίνη-λάδι πάχους 3 mm.
5. Πηγή τάσης - LATR με γέφυρα διόδων για λήψη συνεχούς ρεύματος. Θα πρέπει να παρέχει 5-8 ενισχυτές ρεύματος.

Πρώτον, οι ανοξείδωτες πλάκες κόβονται σε ορθογώνια 200x200mm. Οι γωνίες στις πλάκες πρέπει να κοπούν προκειμένου να σφίξει ολόκληρη τη δομή με μπουλόνια. Σε κάθε πλάκα τρυπάμε μια τρύπα με διάμετρο 5 mm, σε απόσταση 3 cm από το κάτω μέρος των πλακών, για κυκλοφορία νερού. Επίσης, ένα καλώδιο συγκολλάται σε κάθε πλάκα για να συνδεθεί σε μια πηγή ισχύος.

Πριν από τη συναρμολόγηση, οι δακτύλιοι με εξωτερική διάμετρο 200 mm και εσωτερική διάμετρο 190 mm είναι κατασκευασμένοι από καουτσούκ. Πρέπει επίσης να προετοιμάσετε δύο πλάκες πλεξιγκλάς με πάχος 2 cm και διαστάσεις 200 × 200 mm, ενώ πρέπει πρώτα να ανοίξετε τρύπες σε αυτές τις τέσσερις πλευρές για σύσφιξη των μπουλονιών M8.

Γεννήτρια υδρογόνου DIY

Προκειμένου να αποφευχθεί η είσοδος του αερίου στη γεννήτρια αερίου, είναι απαραίτητο να φτιάξετε ένα στεγανοποιητικό νερό στο δρόμο από τη γεννήτρια προς τον καυστήρα, ή ακόμα καλύτερα, δύο βαλβίδες.

Ο σχεδιασμός του κλείστρου είναι ένα δοχείο με νερό, στο οποίο ο σωλήνας κατεβαίνει στο νερό από την πλευρά της γεννήτριας, και ο σωλήνας που πηγαίνει στον καυστήρα είναι πάνω από τη στάθμη του νερού. Ένα σχήμα μιας γεννήτριας υδρογόνου με πύλες φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Κύκλωμα γεννήτριας υδρογόνου με πύλες νερού

Σε έναν ηλεκτρολύτη - ένα σφραγισμένο δοχείο με νερό με χαμηλωμένα ηλεκτρόδια, όταν εφαρμόζεται τάση, το αέριο αρχίζει να εξελίσσεται. Μέσω του σωλήνα 1, τροφοδοτείται στην πύλη 1. Ο σχεδιασμός της στεγανοποίησης νερού είναι διατεταγμένος με τέτοιο τρόπο, όπως φαίνεται από το σχήμα, ότι το αέριο μπορεί να κινείται μόνο στην κατεύθυνση από τον ηλεκτρολύτη στον καυστήρα και όχι το αντίστροφο.

Αυτό παρεμποδίζεται από τη διαφορετική πυκνότητα του νερού, η οποία πρέπει να ξεπεραστεί κατά την επιστροφή. Περαιτέρω κατά μήκος του σωλήνα 2, το αέριο κινείται προς την πύλη 2, η οποία προορίζεται για μεγαλύτερη αξιοπιστία του συστήματος: εάν ξαφνικά, για κάποιο λόγο, η πρώτη πύλη δεν λειτουργεί. Στη συνέχεια, το αέριο τροφοδοτείται στον καυστήρα μέσω του σωλήνα 3. Οι στεγανοποιήσεις νερού είναι ένα πολύ σημαντικό μέρος της συσκευής, καθώς εμποδίζουν τη ροή του αερίου προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Εάν το αέριο επιστρέψει στον ηλεκτρολύτη, η συσκευή ενδέχεται να εκραγεί. Επομένως, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να λειτουργεί η συσκευή χωρίς στεγανοποιήσεις νερού!

Η γεννήτρια συγκόλλησης είναι σήμερα η μόνη πρακτική εφαρμογή για ηλεκτρολυτικό διαχωρισμό νερού. Δεν είναι πρακτικό να το χρησιμοποιείτε για θέρμανση του σπιτιού και για αυτό το λόγο. Το ενεργειακό κόστος κατά τη διάρκεια της εργασίας με φλόγα αερίου δεν είναι τόσο σημαντικό, το κύριο πράγμα είναι ότι ο οξυγονοκολλητής δεν χρειάζεται να μεταφέρει βαριές φιάλες και να γεμίσει με σωλήνες. Η θέρμανση του σπιτιού είναι ένα άλλο θέμα, όπου μετράει κάθε δεκάρα. Και εδώ το υδρογόνο χάνει όλους τους υπάρχοντες τύπους καυσίμων.

Οι σειριακές γεννήτριες συγκόλλησης κοστίζουν πολλά χρήματα επειδή χρησιμοποιούν καταλύτες για τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης, που περιλαμβάνουν πλατίνα. Μπορείτε να φτιάξετε μια γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας, αλλά η αποτελεσματικότητά της θα είναι ακόμη χαμηλότερη από αυτή μιας εργοστασιακής. Σίγουρα θα πετύχετε να αποκτήσετε καύσιμο αέριο, αλλά είναι απίθανο να είναι αρκετό να ζεσταθεί τουλάχιστον ένα μεγάλο δωμάτιο, πόσο μάλλον ολόκληρο το σπίτι. Και αν αυτό είναι αρκετό, θα πρέπει να πληρώσετε υπέροχους λογαριασμούς ηλεκτρικής ενέργειας.

πρόσεχε

πρόσεχε
Μετά την εγκατάσταση της γεννήτριας, καθώς και κατά τη διάρκεια, δεν πρέπει να ξεχνάμε τις προφυλάξεις ασφαλείας. Το υδρογόνο είναι ένα άοσμο, εύφλεκτο, εκρηκτικό αέριο, επομένως η διαρροή του είναι εξαιρετικά επικίνδυνη. Για να αποφευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο να ελέγξετε προσεκτικά όλα τα εξαρτήματα του ηλεκτρολύτη για διαρροές: σωλήνες, αντλία, δεξαμενή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για συσκευές αυτοσυναρμολόγησης. Είναι τα πιο επικίνδυνα. Επιπλέον, δεν είναι γνωστό πόσο υψηλής ποιότητας καύσιμα θα προμηθεύσουν τελικά. Φυσικά, η πιθανότητα γάμου μπορεί να είναι υψηλή για μοντέλα που αγοράστηκαν, ειδικά άγνωστους ή μη επαληθευμένους κατασκευαστές. Επομένως, είναι πάντα καλύτερο να προτιμάτε έναν πιο ακριβό αλλά και πιο αξιόπιστο κατασκευαστή αυτού του εξοπλισμού. Ακούγεται σαν διαφήμιση, αλλά το γεγονός παραμένει: πρέπει να πληρώσετε επιπλέον για την ποιότητα. Αν και ο κανόνας δεν λειτουργεί πάντα όσο πιο ακριβό τόσο το καλύτερο. Είναι ιδανικό εάν ο αγοραστής, κάνοντας την επιλογή του, βασίζεται στη γνώση σε αυτόν τον τομέα. Και, το πιο σημαντικό, εμπιστευτείτε, αλλά επαληθεύστε. Μετά από όλα, ακόμη και το πιο διάσημο εμπορικό σήμα μπορεί να δημιουργήσει έναν γάμο.

Εκμετάλλευση

Μετά τη συναρμολόγηση, μπορείτε να ξεκινήσετε τη δοκιμή της συσκευής. Για να γίνει αυτό, ένας καυστήρας από ιατρική βελόνα είναι εγκατεστημένος στο τέλος του σωλήνα και χύνεται νερό σε αυτόν. Προσθέστε KOH ή NaOH στο νερό. Το νερό πρέπει να αποσταχθεί ή να λιώσει ως έσχατη λύση. Μια συγκέντρωση 10% ενός αλκαλικού διαλύματος αρκεί για να λειτουργήσει η συσκευή.

Διαβάστε περισσότερα: Βότσαλα για γύψο

Μετά από αυτό, ένα LATR με γέφυρα διόδων συνδέεται με τα ηλεκτρόδια σύμφωνα με το σχήμα. Ένα αμπερόμετρο και ένα βολτόμετρο εγκαθίστανται στο κύκλωμα για την παρακολούθηση της λειτουργίας. Ξεκινούν με την ελάχιστη τάση και στη συνέχεια αυξάνονται συνεχώς, παρατηρώντας την εξέλιξη του αερίου.

Είναι καλύτερα να πραγματοποιείτε προκαταρκτικές εργασίες έξω από το σπίτι.Δεδομένου ότι η εγκατάσταση είναι εκρηκτική, όλες οι εργασίες πρέπει να εκτελούνται με εξαιρετική προσοχή.

Κατά τη διάρκεια των δοκιμών, παρατηρήστε τη λειτουργία της συσκευής. Εάν υπάρχει μια μικρή φλόγα καυστήρα, τότε μπορεί να υπάρχει είτε χαμηλό αέριο στη γεννήτρια, είτε να υπάρχει διαρροή αερίου κάπου. Εάν το διάλυμα γίνει θολό, βρώμικο, πρέπει να αντικατασταθεί. Είναι επίσης απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η συσκευή δεν υπερθερμαίνεται και ότι το νερό δεν βράζει.