Отопление частного дома

Электролиз воды в домашних условиях

Электролизер

Электролиз – химико-физическое явление по разложению веществ на элементы при помощи электротока, которое повсюду используется в производственных целях. На основе данной реакции делаются агрегаты для получения, к примеру, хлора или цветных металлов.

домашний

Электролизная установка, которая состоит из пластин

Постоянный рост расценок на энергетические ресурсы сделал востребованными ионные установки домашнего применения. Что собой представляют подобные конструкции, и как их сделать дома?

Общая информация об электролизере

Электролизная установка – устройство для электролиза, требующее наружный энергоисточник, конструктивно которое состоит из нескольких электродов, которые помещены в заполненную электролитом емкость. Также данная установка может именоваться устройством для расщепления воды.

В аналогичных агрегатах ключевым техническим параметром считается продуктивность, которая значит объем вырабатываемого водорода за час и меряется в м?/ч. Неподвижные агрегаты несут такой параметр в наименовании модели, к примеру, мембранная установка СЭУ-40 формирует за час 40 куб. м водорода.

электролизной установки

внешний вид стационарного промышленного агрегата СЭУ-40

Другие характеристики подобных устройств полностью зависят от целевого назначения и вида установок. К примеру, при выполнении электролиза воды КПД агрегата зависит от нижеследующих показателей:

  1. Уровень наименьшего электродного потенциала (электронапряжения). Для хорошего функционирования агрегата эта характеристика должна быть в диапазоне 1,8-2 В на одну пластину. Если источник электрического питания имеет напряжение в 14 В, то емкость электролизера с электролитным раствором есть смысл поделить листами на 7 ячеек. Аналогичная установка именуется сухим электролизером. Меньшее значение не запустит электролиз, а большее – сильно повысит энергитический расход;

электролиз

Расположение пластин в ванной электролизной установки

  1. Чем меньше будет расстояние между пластиночными элементами, тем меньше будет сопротивление, что при прохождении большого тока приводит к увеличению выработки газового вещества;
  2. Поверхностную площадь пластин прямо влияет на продуктивность;
  3. Тепловой баланс и степень концентрации электролита;
  4. Материал электродных компонентов. Золото считается дорогим, но замечательным материалом для использования в электролизерах. Из-за его большой стоимости иногда используют нержавейку.

Главное! В конструкциях иного типа значения будут иметь другие параметры.

Установки для электролиза воды могут также применяться для таких целей, как обеззараживание, очистка и оценка качества воды.

Рабочий принцип и виды электролизера

Очень простое устройство имеют электролизеры, которые расщепляют воду на кислород и водород. Они состоят из емкости с электролитом, в которую помещаются электроды, подключенные к энергоисточнику.

нержавеющей стали

Конструкция самой простой электролизной установки

Рабочий принцип электролизной установки состоит в том, что электроток, проходящий через электролит, имеет напряжение, достаточное для разложения воды на молекулы. Результат процесса – анод выделяет одну часть кислорода, а катод создает две части водорода.

Виды электролизеров

Приспособления для расщепления воды бывают нижеследующих видов:

Такие электролизеры имеют самую примитивную конструкцию (картинка выше). Им свойственна характерность, которая состоит в том, что манипуляция с числом ячеек даст вам возможность запитать аппарат от источника с любым напряжением.

Проточный вид

Эти установки имеют в собственной конструкции полностью залитую электролитом ванную с электродными элементами и бачком.

собственными руками

Устройство обычного электролизера проточного типа, где А – ванна с электродами, D – бачок, В, Е – трубки, С – выходной клапан

Рабочий принцип проточной электролизной установки нижеследующий (по картинке выше):

  • при протечке электролиза электролит одновременно с газом через трубу «В» выдавливается в бачок «D»;
  • в емкости «D» течет процесс по отделению газа от электролита;
  • газ выходит через клапан «С»;
  • электролитный раствор идет назад через трубку «Е» в ванную «А».

Интересно знать. Этот рабочий принцип настроен в определенных в инверторных аппаратах – горение выделяемого газа позволяет сваривать детали.

Мембранный вид

Электролизная установка мембранного типа имеет одинаковую конструкцию с другими электролизерами, но в качестве электролита выступает твёрдое вещество на основе полимера, которое называется мембранной тканью.

собственными руками

Конструкция мембранного электролизера

Мембранная ткань в подобных агрегатах имеет двойное назначение – перенос ионов и протонов, зонирование электродов и продуктов электролиза.

Диафрагменный вид

Когда одно вещество не может проникать и влиять на иное, используют пористую диафрагму, которая может делаться из стекла, полимерных волокон, керамики либо асбестового материала.

домашний

Устройство диафрагменного электролизера, где 1 – выход для кислорода, 2 – колба, 3 – выход для водорода, 4 – анод, 5 – катод, 6 – диафрагма

Щелочной вид

Протекать электролиз в дистиллированной воде не может. В подобных вариантах приходится применять катализаторы, которыми выступают щелочные растворы большой концентрации. Исходя из этого, весомую часть ионных устройств можно именовать щелочными.

Главное! Нужно отметить, что применение соли в качестве катализатора вредно, так как при протечке реакции выделяется газообразный хлор. Замечательным катализатором как правило выступает гидроксид натрия, который не разъедает металлические электроды и не содействует выделению вредоносных веществ.

Самостоятельное изготовление электролизера

Сделать электролизер собственными руками может всякий человек. Для сборочного процесса самой обычной конструкции понадобятся нижеследующие материалы:

  • лист нержавеющей стали (оптимальные варианты – иностранная AISI 316L или наша 03Х16Н15М3);
  • болты М6х150;
  • шайбы и гайки;
  • прозрачная трубка – можно использовать ватерпас, который применяется в целях строительства;
  • несколько штуцеров типа «елочка» с внешним диаметром 8 мм;
  • контейнер из пластика объемом 1,5 л;
  • маленькой фильтрующий водопроводную воду фильтр, к примеру, фильтр для машин для стирки;
  • обратный водный клапан.

Сборочный процесс

Собирать электролизер собственными руками следует по следующей инструкции:

  1. В первую очередь нужно разметить и последующую распилку листа нержавеющей стали на одинаковые квадраты. Распилка может выполняться угловой шлифмашинкой (угловой шлифмашиной). Один из уголков в подобных квадратах обязан быть спилен под угол для верного закрепления пластин;
  2. Дальше понадобится сделать отверстие для болта на противоположной от углового спила стороне пластины;
  3. Соединение пластин следует производить по очереди: одна пластина на «+», следующая на «-» и так дальше;
  4. Между разно заряженными пластинами должен находиться изолятор, которым выступает трубка от ватерпаса. Ее следует разрезать на кольца, какие следует разрезать вдоль для получения полосок толщиной 1 мм. Подобного расстояния между пластин достаточно для хорошего выделения газа при электролизе;
  5. Скрепление пластин вместе выполняется при помощи шайб так: на болт садится шайба, потом – пластина, дальше – три шайбы, после – пластина и так дальше. Пластины, благоприятно заряженные, размещаются зеркально отрицательно заряженных листов. Это дает возможность не позволить задевание электродов спиленными краями;

электролиз

Собранные вместе пластины электролизной установки

  1. Собирая пластины, следует одновременно выполнять их изоляцию и затяжку гаек;
  2. Также каждую пластину необходимо прозвонить для того, чтобы быть увереным в отсутствии короткого замыкания;
  3. Дальше всю сборку требуется уместить в бокс из пластика;
  4. После чего стоит выделить места касания болтов о стены контейнера, где и высверлить два отверстия. Если болты не влезают в емкость, тогда их нужно подрезать ножовкой;
  5. Дальше болты затягиваются гайками и шайбами для герметичности конструкции;

кислород водород

Пластины, помещенные в контейнер из пластика

  1. После проделанных действий понадобится выполнить отверстия в крышке контейнера и вставить в них штуцера. Непроницаемость в этом случае можно обеспечить при помощи промазки швов герметиками на силиконовой основе;
  2. Защитный клапан и фильтр в конструкции размещаются на выходе газа и служат средством контроля чрезмерного его накопления, способное привести к плохим результатам;
  3. Электролизная установка собрана.

Последний этап – испытание, которое выполняется подобным образом:

  • заполнение водой емкости до отметки болтов для крепежа;
  • подключение питания к прибору;
  • подключение к штуцеру трубки, противоположный конец которой опускается в воду.

Если будет подан на установку слабый ток, то выпускание газа через трубку будет практически неприметно, однако изнутри электролизера его можно будет смотреть. Повышая переменный ток, добавляя щелочной катализатор в воду, можно значительно расширить выход газового вещества.

Сделанный электролизер как правило выступает важной частью многих устройств, к примеру, водородной горелки.

домашний

внешний вид водородной горелки, основой которой считается собственноручно сделанный электролизер

Зная типы, ключевые характеристики, устройство и рабочий принцип ионных установок, можно выполнить правильную сборку самодельной конструкции, которые является прекрасным помощником в самых разных бытовых ситуациях: от сварки и экономии топливного расхода автомобильного транспорта до функционирования систем отопления.

Выполнить электролизер собственными руками

Наверняка, вам знаком процесс электролиза ещё из программы начальной школы. Это когда в воду ставят 2 полярных электрода под током, дабы получить металлы или неметаллы в чистом виде. Электролизер необходим, чтобы разложить водяные молекулы на кислород и водород. Электролизер, являясь частью научных механизмов, делит молекулы на ионы.

Есть два типа данного прибора:

  • Сухой электролизер (это абсолютно закрытая ячейка);
  • Влажный электролизер (это две металлические пластины, помещенные в контейнер с водой).

Этот аппарат простой в плане устройства, что дает возможность его задействовать даже дома. Электролизеры делят электролизные заряды атомов молекул на заряженные атомы.

В нашем случае он делит воду на позитивный водород и негативный кислород. Чтобы это сделать требуется большое количество энергии, и чтобы сделать меньше кол-во необходимой энергии, применяют катализатор.

Создаём прибор собственными руками

Прибор для данного процесса можно выполнить своими руками.

Для этого будут нужны:

  • Лист нержавейки;
  • Болты М6 х 150;
  • Шайбы;
  • Гайки;
  • Прозрачная трубка;
  • Соединительные элементы с резьбой с двух строн;
  • Контейнер из пластика на полтора литра;
  • Водяной фильтр;
  • Клапан обратный для воды.

Прекрасный вариант нержавеющей стали — AISI 316L иностранного изготовителя или 03Х16Н15М3 изготовителя из нашей страны. Абсолютно не нужно приобретать нержавеющую сталь, можно взять старую. Вам хватит 50 на 50 сантиметров .

«Для чего брать собственно нержавеющую сталь?» — спросите вы. Так как на самом обыкновенном металле возникнет коррозия. Нержавеющая сталь лучше переносит действие щелочей. Следует наметить лист таким образом, чтобы поделить его на 16 похожих квадратов. Разрезать его можно угловой шлифмашиной. В каждом квадрате спилите один из углов.

На другой стороне и противоположном углу, от спиленного угла, просверлите дырку для болта, который поможет скрепить пластины. Электролизер не прекращает работу так: от пластины к пластине идёт электричество – и вода распадается на кислород и водород. Благодаря этому нам потребуется хорошая и негативная пластина.

Пластины необходимо подключать попеременно: плюс-минус-плюс-минус, при подобном методе будет крепкий ток. Для изолирования пластин один от одного, применяется трубка. От уровня обрезают кольцо. Разрезая его, мы приобретаем полоску толщиной в миллиметр. Подобное расстояние является более правильным для изготовления газа.

Пластины между собой соединяются при помощи шайб: на болт насаживаем шайбу, потом пластину и три шайбы, потом опять пластина и так дальше. На плюс и минус необходимо насадить по восемь пластинок. Если все сделать правильно, то спилы пластин не заденут электроды.

После понадобится натянуть гайки и изолировать пластины. После помещаем конструкцию в контейнер из пластика.

Доводка и испытание прибора

После чего необходимо определить, где болты затрагивают стен бокса и, в тех местах, высверлить две отверствия. Если ни с того ни с сего так выйдет, что болты не помещаются в ёмкость, то их следует срезать и натянуть для герметичности гайками. Сейчас следует высверлить крышку и вставить туда соединительные элементы с резьбой с двух строн. Чтобы обеспечить непроницаемость, следует намазать шов при помощи герметика на основе силикона.

После сборки собственными руками собственного электролизера, следует его испытать. Для этого подключаете прибор к источнику питания, наполняете его водой до болтов, одеваете крышку, подключив к штуцеру трубку и опустив противоположный конец трубки в воду. Если слабый ток, то изнутри электролизера будет виден ток.

Поэтапно делайте больше мощность тока в выполненном собственными руками приборе. Дистиллированная вода плохо проводит электричество, так как в ней нет солей и примесей. Чтобы подготовить электролит, необходимо добавить щёлочь в воду. Для этого необходимо взять гидроксид натрия (содержится в средствах для очищения труб типа «Крота»). Защитный клапан необходим, чтобы мешать накоплению приличного количества газа.

  • В качестве катализатора лучше применять дистиллированную воду и соду.
  • Следует перемешать часть соды к сорока частям воды. Стенки по бокам лучше выполнить из акрилового стекла.
  • Электроды лучше выполнить из нержавеющей стали. Для пластин имеет смысл применять золото.
  • В качестве подкладок применяйте пропускающий свет поливинилхлорид. Они могут быть размером 200 на 160 миллиметров.
  • Собственный электролизер, сделанный собственными руками, можно использовать чтобы приготовить пищу, для полнейшего сгорания бензина в машинах и в болшинстве случаев.

Для машин применяют, в основном, сухие электролизеры. Генератор повышает мощность мотора внутреннего сгорания. Водород зажигается намного быстрее, чем жидкое горючее, делая больше силу поршня. Помимо «Крота» можно взять «Мистер Мускул», каустическую соду, пищевую соду.

На питьевой воде генератор не работает. Подсоединять электричество лучше так: первую и последнюю пластину – минус, а на пластину в середине – плюс. Чем больше площадь пластин и крепче ток, тем больше газа выделяется.

Домашний электролиз собственными руками

Когда я был небольшой, я все время хотел что-нибудь делать сам, собственными рукам. Вот только родители (и иные близкие люди) в большинстве случаев этого не разрешали. А я не видел тогда (и до этих пор не вижу) ничего плохого, когда маленькие детки хотят учиться ??

Разумеется, я написал эту статейку не для того, чтобы припомнить детские переживания в желании начать самообразование. Просто совсем нечаянно, когда я бродил на otvet.mail.ru я наткнулся на вопрос подобного рода. Какой-то маленький мальчик-подрывник задавал вопросы, как дома сделать электролиз. Ему я, правда, не стал отвечать, т. к. уж больно подозрительные смеси хотел электролизировать этот мальчик ?? Решил, что от греха дальше не скажу, пускай сам в книгах ищет. Но вот не так давно, снова же бродя по форумам, увидел аналогичный вопрос от учителя в школе химии. Если судить по описанию его школа настолько бедная, что не может (не желает) приобрести электролизёр рублей за 300. Педагог (вот беда!) не смог найти выход из получившейся ситуации. Вот ему я помог. Для тех, кому любопытны подобного рода самоделки я выкладываю данную статью на сайт.

Собственно, производственный процесс и использования нашего самопала очень примитивный. Но о технике безопасности я расскажу первым делом, а про изготовление — уже во вторую. А дело все в том, что речь пойдёт о показательном электролизёре, а не о промышленной установке. Благодаря этому для безопасности будет хорошо запитать его не от сети, а от пальчиковых батареек или от аккумулятора. Естественно, чем будет больше напряжение, тем шустрей пойдёт сам процесс электролиза. Однако для зрительного наблюдения пузырьков газа вполне хватит 6 В, а вот 220 — это уже чрезмерно. с подобным напряжением вода, к примеру, быстрее всего будет бурлить, а это не очень безопасно… Ну, с напряжением думаю разобрались?

Сейчас побеседуем о том, где и на каких условиях мы станем экспериментировать.
Самое первое, это должно быть либо свободное пространство, либо отлично проветриваемое помещение. Хотя я все делал в квартире с закрытыми окнами и вроде ничего ??
Второе, эксперимент лучше проводить на хорошем столе. Под словом «хороший» имеется в виду то, что стол обязан быть стойким, а лучше тяжелым, жёстким и прикреплённым к поверхности пола. При этом покрытие стола должно быть стойким к агрессивным веществам. К слову, для этого прекрасно подойдет плитка из кафеля (хотя и не каждая, к несчастью). Подобный стол пригодится вам не только для этого опыта. Тем не менее, я все сделал на обыкновенной табуретке ??
Третье, во время эксперимента вам не понадобится переместить источник питания (в моём случае — батарейки). Благодаря этому для надёжности их лучше всего сразу покласть на стол и зафиксировать, чтобы они не сдвигались с места. Уж поверьте, это удобней, чем удерживать их регулярно руками. Собственные батарейки я просто примотал изоляционной лентой к первому попавшемуся жёсткому предмету.
В-четвёртых, посуда, в которой станем экспериментировать пускай будет маленькой. Простой стакан подходит или рюмка. К слову, это самый оптимальный способ применения рюмок дома, в отличии от разлития в них спиртного с дальнейшим употреблением…

Ну а нынче перейдём конкретно к прибору. Он предоставлен на рисунке, а я пока объясню кратко что и с чем.

Нам необходимо взять простой карандаш и удалить с него дерево с помощью обыкновенного ножа и достать из карандаша целый грифель. Можно, правда, взять грифель от механического карандаша. Но здесь есть сразу две трудности. Первая — обычная. Грифель от механического карандаша слишком тонкий, нам такой просто не подходит для наглядного эксперимента. Вторая сложность — это какой-то непонятный состав нынешних грифелей. Такое чувство, что их производят не из графита, а из чего-то другого. В общем, с подобным «грифелем» у меня опыт не удался вообще даже при напряжении 24 В. Благодаря этому мне понадобилось расковырять хороший древесный простой карандаш. Получившийся графитовый стержень будет служить нам электродом. Как вы понимаете, электродов нам необходимо два. Благодаря этому идём ковырять второй карандаш, либо просто сломаем имеющийся стержень надвое. Я сделал собственно так.

Любым попавшимся под руку проводом обматываем первый грифель-электрод (одним концом провода), и данный же провод подсоединяем к минусу источника питания (иным концом). После чего берём второй грифель и проделываем с ним Тоже самое. Нам для этого, исходя из этого, необходим второй провод. Но в этом случае подключаем этот провод к плюсу источника питания. Если у вас появятся проблемы в процессе прикрепления хрупкого графитового стержня к проводу, можете воспользоваться средствами находящимися под рукой: изоляционной лентой или скотчем. Если не вышло обмотать кончик графита самим проводом, а скотч или изоляционная лента не обеспечили плотного контакта, то пробуйте наклеить грифель токопроводящим клеем. Если подобного нет у вас, то хотя бы привяжите грифель к проводу с помощью нитки. Не нужно боятся, нитка не сгорит от подобного напряжения ??

Для тех кто ничего не знает о батарейках и простых правил их соединения я чуть-чуть поясню. Пальчиковая батарейка выдаёт напряжение 1,5 В. На рисунке у меня две подобных батарейки. Причём соединены они постепенно — друг за другом, а не параллельно. При подобном (последовательном) соединении финальное напряжение будет суммироваться из напряжения каждой батарейки, т. е. у меня это 1,5 + 1,5 = 3,0 В. Это меньше заявленных раньше 6-ти вольт. Но мне было лень сходить приобрести ещё несколько батареек. Принцип вам и так понятен обязан быть ??

Приступаем к эксперименту. Например ограничимся электролизом воды. Самое первое, она очень доступна (я надеюсь, что читающий данную статью не живёт в Сахаре), а второе — безвредна. Более того, я покажу, как одним и тем же прибором (электролизёром) с одним и тем же веществом (водой) выполнить два различных опыта. Думаю, что у вас фантазии хватит, чтобы напридумывать ещё кучу аналогичных опытов с другими веществами ?? В общем, для нас подходит вода из крана. Но я рекомендую вам ещё чуть-чуть её и солить. Чуть-чуть — это означает мелкую щепотку, а не целую десертную ложку. Это немаловважно! Отлично размешайте соль, чтобы она растворилась. Так вода, являясь в чистом состоянии диэлектриком, станет отлично проводить электричество. в начале эксперимента протрите стол от потенциальной влаги, а потом выставьте на него источник питания и стакан с водой.

Опускаем оба электрода, присутствующих под напряжением, в воду. При этом следите, чтобы в воду был опущен только графит, а сам провод не должен касаться воды. Начало эксперимента может затянуться. Время зависит от многих показателей: от состава воды, качества проводов, качества графита и, естественно, напряжения источника питания. У меня начало реакции затянулось на пару секунд. На том электроде, который был подключён к плюсу батареек начинает выделяться кислород. На электроде, подключённом к минусу будет выделяться водород. При этом нужно заметить, что пузырьков водорода больше. Очень маленькие пузыри облепляют ту часть графита, которая погружена в воду. После некоторые из пузырьков начинают всплывать.

Электрод в начале опыта. Пузырьков газа пока нет. Пузыри водорода, возникшие на электроде, подсоединённому к негативному полюсу батареек

Какие опыты могут быть ещё? Если с водородом и кислородом вы уже наигрались, приступаем к другому опыту. Он более интересен, тем более для домашних исследователей. Интересен тем, что его возможно не только увидеть, но и унюхать. В минувшем опыте мы получали кислород и водород, которые, как я считаю, не очень зрелищны. А в другом опыте мы получаем два вещества (полезных в обиходе, кстати). в начале эксперимента следует остановить предыдущий эксперимент и высушить электроды. Сейчас берите поваренную соль (которой вы в большинстве случаев применяете в кухонной комнате) и растворяйте её в водной массе. В этом случае в не малом количестве. Собственно, приличное количество соли — это единственное, чем второй опыт разнится от первого. После растворения соли можно сразу повторить эксперимент. Сейчас происходит иная реакция. На хорошем электроде сейчас выделяется не кислород, а хлор. А на отрицательном все также выделяется водород. Что касается стакана, в котором находится раствор соли, то в нём после длительного электролиза остается гидроксид натрия. Это всем знакомый едкий натр, щёлочь.

Хлор вы сумеете учуять по аромату. Но для лучшего эффекта я рекомендую взять напряжение хотя бы 12 В. Иначе аромат можно не ощутить. Наличие щёлочи (после очень длительного электролиза) в стакане можно проверить несколькими вариантами. Наиболее простой и ожесточённый — опустить руку в стакан. Этническая примета говорит, что если начнётся жжение — в стакане есть щёлочь. Более разумный и отчетливый способ — это лакмусовая бумажка. Если же у вас настолько бедная школа, что не способен даже лакмус приобрести, вас выручат подручные индикаторы. Одним из подобных, как говорят, может послужить капелька свекольного сока ?? Но вполне можно просто капнуть в раствор чуть-чуть жира. Насколько мне известно, должно случиться омыление.

Для очень любознательных я опишу, что же собственно случалось во время опытов. В первом опыте под воздействием электротока происходила подобная реакция:
2 H2O >>> 2 H2 + O2
Оба газа, естественно, всплывают из воды на поверхность. К слову, всплывающие газы можно поймать ловушками. Сами выполнить сумеете?

В другом опыте реакция была уже полностью другой. Она тоже была инициирована электротоком, однако сейчас в качестве реагентов выступила не только вода, но и соль:
4H2O + 4NaCl >>> 4NaOH + 2H2 + 2Cl2
Имейте в виду, что реакция должна идти в избытке воды. Чтобы узнать, какое же кол-во соли считается самым большим, можно сосчитать его из вышеприведённой реакции. Можете ещё подумать, как улучшить прибор или какие ещё опыты можно провести. Действительно возможно, что электролизом можно получить гипохлорит натрия. В условиях лаборатории его в большинстве случаев получают пропусканием газообразного хлора через раствор гидроксида натрия.

Простейший электролизер своими руками


Дмитрий

Я автор блога nehomesdeaf.org, свой блог я начал вести 10 лет назад. Статьи я пишу сам и иногда нанимаю копирайтеров если тема актуальная, а у меня на нее нет времени. Блог мне нравится вести, здесь я поднимаю очень актуальные вопросы которые связаны с жизнью каждого человека, это ремонт, дизайн, мода, автомобили.

Похожие статьи

Добавить комментарий

Back to top button