Теплоснабжение водородом дома, делаем собственными руками
Разработки новых и новых отопительных систем идут полным ходом, и одним из очень последних достижений в данной сферы считается возможность обогревать дома с помощью водорода, применяя его как горючее. Если понадобится можно провести отопление дома водородом собственными руками. Не обращая внимания на высокие качества, система еще опоздала захватить востребовательность, но очень много домовладельцев со всей внимательностью присматриваются к ней.
Что такое водород и как он применяется
Водород известен людям в течении многих веков. В период средних веков проводилось немалое количество опытов, и при выполнении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись пузырьки воздуха. Водород – это не тяжелый бесцветный газ, не имеющий выраженного аромата. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет особенность растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. Стоит еще сказать, что, водород абсолютно не токсичный.
Процесс получения водорода выполняется с помощью электричества и воды: используя способ электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что позволяет применять эти вещества в собственных целях. Согласно данным статистики водород считается очень распространенным веществом в мире.
Его можно отыскать фактически в самых разных природных ресурсах. Водород имеет определенные свойства, которые особенно сильно выделяют его от собратьев: в жидком виде он считается самой легкой жидкостью, а при затвердевании считается самым легким веществом. Все это вызвано мелкими размерами атомов водорода.
Водород активно используется при изготовлении разных веществ и материалов, к примеру, для получения нашатырного спирта или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его неповторимыми параметрами.
Такой элемент применяется и в технологиях: к примеру, кислородно-водородная горелка дает возможность создать температуру больше 2-ух тысяч градусов, что дает возможность плавить кварцевый песок. Задействовать водород можно даже дома: фактически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения подобного топлива, как водород, применяются специализированные балоны.
Водородное теплоснабжение
Если говорить в общем, то домашнее отопление водородом не считается революционной идеей. Проблема старых разработок была в том, что для сжигания водорода требовалась температуры более 1,7 тыс. градусов, что было недопустимо, так как традиционные материалы не выдерживали такой нагрузки, а применение термоустойчивых веществ неоднократно удорожило бы систему.
Современная система водородного теплоснабжения позволяет сжигать водород при температуре примерно 300 градусов, что позволяет создать теплоснабжение приватного дома водородом очень легко. Газообразные, жидкие и твердые вещества в данных устройствах никуда не выводятся, так как их нет: при возгорании водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого воздействия на экологию. Добыча водорода считается очень простым и недорогим процессом, и все расходы при этом будут только на электричество, нужное для расщепления воды. Применяя альтернативные источники электрической энергии, можно уменьшить и данный показатель (прочтите: "Альтернативное теплоснабжение приватного дома — выбор довольно большой").
Самый первый разработанный водородный котел отопления имел мощность в 30 кВт. Это мало, однако даже подобного количества энергии достаточно для отапливания строения площадью до 300 метров квадратных.
Наибольшее распространение теплоснабжение водородом получило в качестве ТЕНА для системы полов с подогревом, и в наше время есть очень большое количество комбинаций котлов, которые можно ставить своими силами. Во многих государствах подобное отопление активно внедряется, так как его приминение дает возможность существенно экономить натуральные ресурсы.
В состав подобной систему входят котел и трубы с внутренним сечением от 25 до 32 мм. Трубы остальных диаметров, в основном, не применяются.
При монтаже трубопроводные системы нужно соблюдать следующий метод:
- в первую очередь следует установить трубу Д32;
- следующей трубой будет Д25;
- на очередном разветвлении будет поставлена труба Д20;
- завершать установку нужно трубой Д16.
Если эта очередность будет выдерживаться, то система будет работать правильно и без перебоев.
Плюсы теплоснабжения водородом
Водородные котлы отопления обладают рядом плюсов если сравнивать с другими видами систем обогрева:
- Водород является материалом экологически чистым, благодаря этому ущерб внешней среде во время использования водородных систем будет сводиться до нуля. Единственное вещество, какое будет попадать в атмосферу – это пар, являющийся водой в газообразном состоянии.
- Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла применяется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением энергии тепла, которая и обеспечивает обогрев дома. Опыт говорит, что прекраснее всего водородные системы подойдут именно для обустраивания теплых полов.
- Залежи водорода фактически не имеют границ, благодаря этому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет хорошее воздействие на внешнюю среду и экономическую обстановку.
- Водородные системы отопления очень продуктивны: при правильной установке КПД подобного теплоснабжения может дойти до 96%.
Заключение
Сегодня теплоснабжение водородом находится в зачаточной стадии, но данные системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Натуральные ресурсы в скором будущем могут просто завершиться, и вот тогда водород везде придёт им на смену, так как он может применяться в неограниченных объемах.
Как выполнить водородный генератор
Применение водорода в качестве энергоносителя для обогревания дома – идея очень привлекательная, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превосходит более чем в 3 раза показатель сетевого газа (9.3 кВт / м3). В теории, чтобы извлечь горючий газ из воды с дальнейшим сжиганием его в котле, можно применять водородный генератор для отапливания. Про то, что из данного может выйдет и как выполнить данное устройство собственными руками, будет рассказано в сегодняшней статье.
Рабочий принцип генератора
Как носитель энергии водород на самом деле не имеет себе равных, а залежи его фактически безграничны. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет большое количество энергии тепла, несравненно большее, чем любое углеводородное горючее. Заместь вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу во время использования сетевого газа, при возгорании водорода образуется обыкновенная вода в виде пара. Одна беда: данный элемент химии не попадается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.
Одно из подобных соединений – обыкновенная вода, которая собой представляет полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные детали работали многие ученые мужи на протяжении долгих лет. Не скажешь, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было обнаружено. Смысл его – в химреакции электролиза, благодаря которой происходит расщепление воды на кислород и водород, получившуюся смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:
Электролизеры производятся серийно и предназначаются для газопламенных (сварочных) работ. Ток конкретной силы и частоты подается на группы пластин из металла, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с паром перегретым. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после этого подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче ставится клапан, пропускающий горючее исключительно в одну сторону.
Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией имеется специализированный измеритель, по сигналу которого выполняется ее впрыск в пространство для работы электролизера. За превышением давления в середине сосуда наблюдает аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора состоит в периодическом добавлении воды, и на этом все.
Водородное теплоснабжение: миф или реальность?
Генератор для работ по сварке – это на текущий момент единственное использование на практике электролитическому расщеплению воды. Задействовать его для отапливания дома нецелесообразно и вот почему. Расходы источников энергии при газопламенных работах не очень важна, основное, что сварщику не надо таскать тяжеленные балоны и возиться со шлангами. Иное дело – теплоснабжение дома, где каждая копейка на счёту. И здесь водород проигрывает всем существующим сейчас видам топлива.
Важно. Расходы электрической энергии на выделение горючего из воды способом электролиза будут намного больше, чем гремучий газ сумеет выделить при сжигании.
Серийные сварочные резервные электростанции стоят очень дорого, так как в них применяются катализаторы процесса электролиза, в их состав входит платина. Можно создать водородный генератор собственными руками, но его результативность будет еще меньше, чем у производственного. Получить горючий газ вам точно получится, но навряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной комнаты больших размеров, не то что всего дома. А если и хватит, тогда нужно будет платить очень большие счета за электричество.
Чем расходовать время и усилия на получение бесплатного топлива, которого нет a priori, легче сделать собственными руками простой котел галан. Будьте уверены, что так вы израсходуете намного меньше энергии с большей пользой. Тем не менее, домашние специалисты – энтузиасты всегда могут испытать собственные силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и удостовериться во всем самолично. Один из аналогичных экспериментов показан на видео:
Как сделать генератор
Масса интернет-ресурсов публикуют всевозможные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но они все работают с одним принципом. Мы предложим для вас чертеж обычного устройства, взятый из научно-популярной литературы:
Тут электролизер собой представляет группу пластин из металла, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже сделаны из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для газоподачи в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и собирать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.
Совет. Электролитические пластины для генератора необходимо делать из нержавейки, легированной титаном. Он послужит добавочным катализатором реакции расщепления.
Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но нужно понимать, что продуктивность аппарата зависит от их поверхностные площади. Чем большее количество электродов получится использовать в процессе, тем лучше. И плюс ко всему ток который потребляется будет выше, это необходимо учесть. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Тут тоже есть экспериментальное поле: можно подать на электролизер различное напряжение при помощи регулируемого трансформатора.
В качестве электролизера можно задействовать контейнер из пластика от фильтра для воды, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие хорошо тем, что его легко покрывать герметиком от внешней среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Иное дело, что этот рукодельный водородный генератор обладает низкой работоспособностью благодаря небольшой площади электродов.
Заключение
На текущий момент нет хорошей и эффектной технологии, позволяющей осуществить водородное теплоснабжение приватного дома. Те резервные электростанции, что встречаются в продаже, могут удачно использоваться для отделки металлов, однако не для изготовления горючего для котла. Попытки организовать аналогичный обогрев приведут к большому расходу электрической энергии, не считая расходов на оборудование.
Как выполнить водородный домашний генератор собственными руками: полезные рекомендации по изготовлению и процессу установки
Мы привыкли считать самым недорогим вариантом топлива сетевой газ, дающий возможность значительно уменьшить расходы. Но оказывается, есть у него хорошая замена — водород, получаемый при расщеплении воды. Исходное вещество для выработки этого топлива мы приобретаем вообще бесплатно. А если так же и водородный генератор собственными руками выполнить, финансовый результат будет просто впечатляющим. Так ведь?
Мы готовы поделиться с вами ценной информацией о вариациях и правилах сборки технической установки, необходимой для производства водорода. Изучение предоставленной для вас публикации станет гарантией изготовления безотказно действующего прибора.
Мечтающим собственноручно соорудить генератор недорогого, но очень продуктивного горючего мы рекомендуем обдуманно изложенную инструкцию. Приводим советы по грамотной эксплуатации. В качестве информативных дополнений, воочию объясняющих рабочий принцип, применены фото-приложения и видео об одном из вариантов сборки генератора.
Способы получения водорода
На уроках химии школы когда-то давались пояснения на тот счёт, как получить водород из обыкновенной воды, вытекающей из под крана. Есть в химической сфере подобное понятие – электролиз. Собственно благодаря электролизу есть возможность получать водород.
Самая простая водородная установка собой представляет некую ёмкость, заполненную водой. Под слоем воды размещаются два пластинчатых электрода. К ним подводится переменный ток. Так как вода считается прекрасным проводником электротока, между пластинами ставится контакт с малым сопротивлением.
Проходящий сквозь небольшое водяное сопротивление ток содействует появлению химреакции, благодаря которой образуется водород.
Кажется, все просто и остаётся очень мало – собрать появившийся водород, чтобы применить его в качестве энергетика. Однако в химии никогда не может обойтись без тонких деталей. Так и тут: если водород совмещается с кислородом, при определённой концентрации образуется взрывоопасная смесь. Данный момент считается одним из критичных явлений, лимитирующих возможности построения достаточно мощных домашних станций.
Конструкция водородного генератора
Для постройки генераторов водорода собственными руками в большинстве случаев берут в виде основы традиционную схему установки Брауна. Такой электролизёр средней мощности состоит из группы ячеек, любая из которых имеет группу пластинчатых электродов. Мощность установки устанавливается общей поверхностной площадью пластинчатых электродов.
Ячейки помещаются в середину ёмкости, отлично изолированной от окружающей среды. На корпус резервуара выводятся отрезки трубы для подсоединения водяной магистрали, вывода водорода, а еще контактная панель подсоединения электричества.
Схема генератора Брауна, кроме всего другого, учитывает наличие сифона и клапана обратного типа. За счёт таких элементов организуется защита установки от обратного хода водорода. По такой схеме в теории не исключено сборка водородной установки, например, для организации теплоснабжения дома загородного.
Водородное домашнее отопление
Собрать генератор водорода для хорошего домашнего отопления – задумка, может быть не мифическая, но откровенно очень нерентабельная. Для того чтобы получить нужный объём водорода под домашнюю теплогенерирующую установку, понадобится не только мощная электролизная установка, но еще существенный объём электроэнергии.
Компенсация затраченного электричества полученным дома водородом видится процессом нерациональным.
Все таки, попытки решить задачу, как выполнить водородный домашний генератор собственными руками, не останавливаются. И вот пример одного из пыточных вариантов:
- Готовится герметическая надёжная ёмкость.
- Выполняются трубчатые или пластинчатые электроды.
- Собирается схема управления рабочим напряжением и током.
- Выполняются добавочные модули для рабочей станции.
- Выбираются сопутствующие предметы (шланги, провода, крепёж).
Естественно, понадобится инструментальный комплект, включая необходимое оборудование, к примеру, осциллограф и частотомер. Укомплектовавшись всем нужным, приступаем конкретно к изготовлению водородной отопительной установки для дома.
Проектная реализация собственными руками
Изначально понадобится выполнить ячейку генерации водорода. Топливная ячейка имеет размеры и габариты немного поменьше внутренних размеров ширины и длины корпуса генератора. По высоте размер блока с электродами составляет 2/3 высоты ключевого корпуса.
Ячейку можно создать из текстолита или акрилового стекла (толщина стены 5-7 мм). Для этого режуться по размеру пять текстолитовых пластин. Из них склеивается (эпоксидным клеем) прямоугольник, часть находящаяся внизу которого остаётся открытой.
На верхней стороне прямоугольника сверлятся необходимое кол-во очень маленьких отверстий под хвостовики электродных пластин, одно небольшое отверстие для датчика уровня, плюс одно отверстие диаметром 10-15 мм для выхода водорода.
В середине прямоугольника размещаются платины электродов, контактные хвостовики которых выводят через отверстия верхней пластины за пределы ячейки. Ставится измеритель водного уровня на отметке 80% наполнения ячейки. Все переходы в текстолитовой пластине (не считая выхода водорода) заливают эпоксидным клеем.
Отверстие выхода водорода необходимо оборудовать соединительным эелементом с резьбой – зафиксировать его механически, используя уплотнение либо же вклеить. Собранная ячейка генерации водорода размещается в середине главного корпуса устройства и по периметру вверху тщательно герметизируется (снова же можно задействовать смолу на эпоксидной основе).
Но прежде чем заложить ячейку в середину, корпус генератора необходимо приготовить:
- выполнить подвод для воды в области днища;
- сделать крышку находящуюся сверху с крепежом;
- выбрать надёжный уплотнительный материал;
- расположить на крышке электрический клеммник;
- расположить на крышке водородный коллектор.
В результате должен выйдет отчасти готовый к действию водородный генератор после того, как:
- Топливная ячейка загружена в корпус.
- Электроды подключены на клеммнике крышки.
- Патрубок для соединения выхода водорода соединён с водородным коллектором.
- Крышка размещена на корпус через уплотнитель и закреплена.
Остается только присоединить воду и добавочные модули.
Дополнения к водородному генератору
Рукодельное устройство для получения водорода нужно дополнить вспомогательными модулями. К примеру, модулем водоподачи, который практично соединяется с датчиком уровня, установленным в середине генератора. В лаконичном виде такой модуль представлен насосом для воды и контроллером управления. Насос управляется контроллером по сигналу датчика, в зависимости от водного уровня в середине топливной ячейки.
По существу, лучше всего также иметь устройство, которое регулирует частоту электротока и уровень напряжения, подаваемых на клеммы рабочих электродов топливной ячейки. Как минимум, электрический модуль должен снабжаться стабилизатором электрического напряжения и защитой от перегрузки по току.
Водородный коллектор, в простейшем его виде, смотрится как трубка, где размещается вентиль, прибор для определения величины давления, клапан обратный. От коллектора забор водорода выполняется через клапан обратный и практически уже подается к потребителю.
Но В практических условиях все не так просто. Водород — взрывоопасный газ, имеющий большую температуру сгорания. Благодаря этому просто взять и закачать водород в систему котла отопления в качестве топлива – так выполнить не выйдет.
Параметры качества установки
Собрать хорошую эффективную и продуктивную установку дома весьма тяжело. Если например даже взять в расчёт этот критерий, как металл, из которого выполняются электродные пластины или трубки, уже существует риск соприкоснуться с трудностями.
Долговечность электродов зависит от варианта металла и его параметров. Разумеется можно, задействовать ту же самую нержавеющую сталь, но длительность жизни подобных элементов будет недолгой.
Важную роль играют также размеры монтажа. Нужны расчёты очень точно в отношении к необходимой мощности, качеству воды и прочим показателям. Так, если величина зазора между рабочими электродами окажется вне расчётного значения, водородный генератор может не работать совсем. В худшем случае мощность, на которую делался расчёт, окажется в пару раз меньшей.
Даже сечение провода, объединяющего электроды с источником питания, имеет большое значение в устройстве генератора водорода. Правда, тут касается дело неопасной эксплуатации устройства. Все таки, необходимо учесть и данную деталь конструкции в домашнем выполнении.
Возвращаясь к неопасной эксплуатации системы, необходимо также помнить о внедрении в конструкцию как говорят иначе сифона, мешающего обратному движению газа.
Генератор промышленного изготовления
На уровне товарного производства производственные технологии водородных генераторов домашнего применения поэтапно осваиваются и развиваются. В основном, выпускаются энергетические станции бытового использования, мощность которых не будет больше 1 кВт.
Такой аппарат рассчитывается на производство водородного топлива в режиме непрерывного функционирования не больше чем на протяжении 8 часов. Основное их назначение – энергоснабжение систем отопления.
Также разрабатываются и производятся установки под эксплуатацию в составе кондоминиумов. Это уже намного мощнее конструкции (5-7 кВт), назначение которых не только энергетика систем отопления, но еще выработка электричества. Такой комбинированный вариант быстро становится популярной в государствах запада и в стране восходящего солнца.
Комбинированные водородные резервные электростанции отличаются как системы с большим коэффициентом полезного действия и маленьким выбросом углекислого газа.
Отечественная промышленность тоже начала этим заниматься многообещающим видом добычи топлива. В особенности, «Норильский никель» осваивает технологии производства водородных установок, также бытовых. Предполагается задействовать всевозможные типы топливных компонентов в процессе разработки и производства:
- протонно-обменные мембранные;
- ортофосфорно-кислотные;
- протонно-обменные метанольные;
- щелочные;
- твердотельные оксидные.
Между тем процесс электролиза считается обратимым. Сей факт говорит про то, что имеется возможность получать уже воду которая нагрелась без сжигания водорода.
Кажется, это на очереди идея, ухватившись за которую можно запускать новый виток страстей, которые связаны с бесплатной добычей топлива для котла для дома.
Выводы и нужное видео по теме
Экспериментируя дома с самодельными моделями, необходимо приготовиться к самым неожиданным результатам, но отрицательный опыт — это тоже опыт:
Водородные домашние генераторы, сделанные собственными руками, — это пока что проект, существующий на уровне одной идеи. Фактически выполненных проектов водородных генераторов собственными руками нет, а те, что обозначаются в сети – воображения их авторов либо же чисто теоретические варианты. Так что остаётся рассчитывать исключительно на заводской очень дорогой продукт, который обещает возникнуть уже в скором времени.
Этот способ получения водородного топлива путем электролиза воды будет чрезмерно энергозатратен. Я могу вас уверить, что уже давно придуманы способы получения легкого, не затратного и экологично чистого топлива, к примеру, того же водородного. Но кому-то это не рентабельно. Электромобили «Тесла» подают чуть-чуть надежды, и уже многие переходят от ДВС на электро. Определенно, это шаг в необходимом направлении.
Для тех, кто прочёл публикацию и заинтересовался. С 81го года эта тема не сходит со страниц журналов, газет и интернета. Бесчисленные «авторы» публикуют «собственные» работы, в т.ч. на ютубе, но ещё нигде не видел полный разбор аналогичной установки.
А конкретно:
1. Процесс электролиза стоит на законе Фарадея (25 Ампер) — нигде не видел расчёты баланса мощностей.
2. Ни в одной опубликованной установке не видел устройств охлаждения (особенно сифона).
3. Нигде не видел устройств сброса лишнего давления смеси газа электролизной установки.
Можно продолжить, но и этого довольно, чтобы выполнить явный вывод — никто из аналогичных «авторов» никогда не применял В практических условиях такое устройство. Разве что в качестве эксперимента.
При подаче тока на пластины (напомню по Фарадею до 25А) происходит природное их нагревание. Согласно теории, нагрев более 60°С очень не желателен. Чем выше ток, тем больше нагрев. Сколько секунд проработает такое устройство без охлаждения? Тем более, если его сделать из акрилового стекла… В результате электролиза воды происходит выделение пара, который проходя через сифон проходит «чистку» и на выходе точное соотношение 2/1 водорода и кислорода. Повторюсь — где охлаждение? То, что показывают во многих роликах, это можно именовать демонстрационной моделью, не больше. То, что пытаются «всучить» с фирм как максимум обман потребителя выстроеный на жадность.
