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.
Домашнее отопление водородом при помощи ННО генератора
В связи с неизменным подорожанием услуг ЖКХ люди начинают интересоваться альтернативными источниками тепла. Новым способом обогревания жилья считается теплоснабжение водородом при помощи специализированного генератора. Профессионалы часто рекомендуют установить такую систему отопления, а некоторые умельцы даже рассказывают, как собрать ее своими силами.
Водород — это вещество с неповторимыми свойствами. Бесцветный и незаметный газ абсолютно не имеет массы в твёрдом и жидком состоянии. Водород — самое популярное вещество на земле, стоит еще сказать, что оно не имеет токсинов. Если перемешать его с находящимся вокруг воздухом, то свойства получившейся смеси будут сохраняться весьма долго, а от соприкасания с огнём случится воспламенение.
Ученые мужи и инженеры относят водород к гремучим газам из-за его легковоспламеняемости. Собственно поэтому его хранят в специализированных герметичных баллонах из легированной стали. Не обращая внимания на очень высокую взрывоопасность, водород часто применяют в различных жизненных сферах человека:
-
в химической промышленности для изготовления нашатырного спирта, метилового спирта, хлороводорода и соляной кислоты;
- в пищевой промышленности для производства маргарина из твёрдых жиров растительного типа;
- как ракетное горючее;
- для восстановления металлов из оксидов, к примеру, вольфрама;
- для сварки тугоплавких металлов;
- для обогревания домов для жилья.
Применение водорода заместь сетевого газа, угля и нефти становится все достаточно популярным в наше время. Это вызвано тем, что добыча подобного топлива намного дешевле, ведь что бы его получить нужны лишь вода и электричество.
Водородный генератор для отапливания приватного дома — замечательный способ сэкономить, однако инвестировать в установку придется много. Разумеется, можно приобрести конструкцию которая готова. Усредненный по стоимости водородный котел имеет стоимость около 50 тыс. рублей. Но нередко хозяева просто адаптируют старое оборудование для отделки водородного топлива.
Чтобы создать эффектную водородную установку для отапливания дома собственными руками, необходимо понимать, из чего формируется горючее и по какому принципу не прекращает работу аппарат. Есть несколько методик выделения водорода:
- при помощи нефтепереработки (крекинг);
- путем пропускания пара над каменноугольным древесным углём;
- выделением из метана.
Эти все технологии очень часто применяются в масштабах промышленности, а для оснащения дома теплом подбирают наиболее доступный и простой способ — электролиз.
Электролиз — это методика, при которой постоянный переменный ток идет через раствор воды, сочный солью. В результате происходит хим. реакция, заключающаяся в расщеплении вещества. Намного точнее описать эту реакцию можно при помощи уравнения 2NaCl + 2H 2 O>2NaOH + Cl 2 + H 2 ^.
Тепло, выделяющееся при сжигании водорода, — это говоря иначе электролизер, другими словами водородное горючее для обогревания.
Если оборудование собирается собственными руками, то кроме теплообменного устройства потребуются катализаторы для оптимизации химреакции, горелка для сжигания водорода, а еще провод труб.
Горелка располагается в топке и в ответе за нагрев в системе. При помощи труб, оптимальный их диаметр может составлять от 25 до 32 мм, котел подсоединяется к проводу воды. Также для работы требуется присоединить котел к электрической сети, ведь именно так получится реализовать электролиз. Естественно, конструирование котла для отапливания водородом собственными руками будет значительно лучше в денежном плане, однако необходимо принимать во внимание, что рукодельный ННО генератор менее небольшой, чем заводской.
Домашние резервные электростанции имеют самую простую конструкцию, чем промышленные. Собственно поэтому они делают не чистый водород, а говоря иначе газ Брауна — смесь кислорода и водорода. Это более удобно, стоит еще сказать, что получившийся газ сжигается тот час же. Так намного лучше, ведь сохранять его где нибудь сложно.
Прежде чем заняться переделкой существующей системы обогрева в котел на воде собственными руками, стоит создать проверочный образец. Данная модель даст осознание работы системы в общем, а еще сможет помочь понять, нужно ли делать водородный генератор для отапливания дома для жилья своими силами. Для создания опытной модели электролизера нужны такие составляющие:
- реактор — емкость из пластика либо стекла с толстыми стенками;
- электроды из металла, которые будут спускаться в воду и подключаться к источнику питания;
- резервуар для раствора воды;
- трубка для отвода газа.
К электродам, которые погружены в воду, подводится напряжение от регулируемого источника. Дома с целью улучшения реакции в воду добавляют чуть-чуть соли.
В результате реакции со стоны катода будет выделяться водород, а анода — кислород. Газы потом поступают в водяной замок, в котором и происходит отделение пара на воде. Гремучий газ подается из второй емкости, где и сжигается, организуя воду.
Дома конструкцию водородной печки можно воспроизвести при помощи материалов которые всегда под рукой. Для этого будут нужны только лишь две полимерные емкости, десяток шурупов и медицинская капельница. Выполнить аналогичную конструкцию очень легко, стоит еще сказать, что данный процесс детально описан на любом профильном сайте, посвященном водородному теплоснабжению. Это самая простая модель, благодаря этому продуктивность ее будет чрезвычайно невысокой.
Необходимо помнить, что подобная водная установка не прекращает работу только при помощи непрерывного тока, переменный генератор не сможет подойти. Также не стоит подавать чрезмерно большое напряжение: электролит будет активно испаряться при температуре больше 65 °C.
Теплоснабжение водородом собственными руками
Еще средневековый ученый Парацельс во время одного из собственных экспериментов заметил, что при контакте серной кислоты с феррумом появляются пузырьки воздуха. В реальности то был водород (однако не воздух, как считал ученый) – не тяжелый бесцветный газ, не имеющий запаха, который при конкретных условиях становится взрывоопасным.
Водородные резервные электростанции для отапливания обладают разной мощностью
В наше время теплоснабжение водородом собственными руками – вещь очень популярная . На самом деле, водород можно получать фактически в довольно большом количестве, основное, чтобы были вода и электрическая энергия.
Химические свойства Н2
Содержание пошаговой инструкции:
Как не прекращает работу водородное теплоснабжение
Этот метод теплоснабжения был разработан одной из итальянских компаний. Водородный котел не прекращает работу, не организуя никаких вредных отходов, благодаря чему является самым экологическим и безвучным способом обогревания дома. Инновация разработки в том, что ученым получилось достигнуть сжигания водорода при относительно отрицательной температуре (порядка 300?С), а это дало возможность делать такие же котлы отопления из классических материалов.
Водородные топливные детали для дома
Во время работы котел выделяет только не вредный пар, и одно, что просит расходов – это электрическая энергия. А если соединить такое с фотоэлектрическими батареями (гелиосистемой), то эти затраты можно и совсем свести до нуля.
Необходимо обратить свое внимание! Очень часто котлы на водороде применяются для нагрева систем «пола с подогревом», которые можно не прилагая больших усилий установить собственными руками.
Как же все происходит? Кислород вступает в реакцию с водородом и, как мы помним из уроков химии в средних классах, образовывает водяные молекулы. Реакция провоцируется катализаторами, в результате выделяется тепловая энергия, нагревающая воду приблизительно до 40?С – замечательной температуры для «пола с подогревом».
Регулировка мощности котла дает возможность добиться конкретного показателя температуры, требуемого для отапливания помещения с той либо другой площадью. Также необходимо отметить, что подобные котлы считаются модульными, т. к. состоят из нескольких независимых один от одного каналов. В каждом из каналов есть вышеупомянутый катализатор, в результате в трубный змеевик поступает тепловой носитель, уже достигший требуемого показателя в 40?С.
Необходимо обратить свое внимание! Спецификой данного оборудования считается то, что любой из каналов способен генерировать разную температуру. Аналогичным образом, один из них можно провести к «полу с подогревом», второй к смежному помещению, 3-ий к поверхности потолка и т. д.
Главные положительные качества теплоснабжения на водороде
Этот способ обогревания дома имеет пару больших преимуществ, которыми вызвана возрастающая востребовательность системы.
- Потрясающий КПД, который нередко может достигать 96%.
- Экологичность. Единственный второстепенный продукт, выдиляющийся в атмосферу – это пар перегретый, который не может напакостить внешней среде как правило.
- Водородное теплоснабжение поэтапно заменяет классические системы, освобождая людей от надобности в добыче ресурсов природы – нефти, газа, угля.
- Водород действует без огня, тепловая энергия образуется путем каталитической реакции.
Можно ли сделать самостоятельно водородное теплоснабжение?
Как правило, это реально. Основной компонент системы – котел – можно сделать на основе ННО генератора, другими словами, обыкновенного электролизера. Все мы помним школьные опыты, когда засовывали в емкость с водой оголенные провода, подключенные к розетке путем выпрямителя. Так вот, для строения котла вам понадобится повторить этот опыт, однако уже в очень крупных масштабах.
Необходимо обратить свое внимание! Водородный котел применяется с «полом с подогревом», о чем мы уже рассказывали. Но обустройство подобной системы – это тема уже другой публикации, благодаря этому мы станем опираться на то, что «пол с подогревом» уже устроен и готов к применению.
Постройка водородной горелки
Приступим к созданию водной горелки. Классически, начинать станем с приготовления нужных материалов и инструментов.
Что понадобится в работе
- Лист «нержавеющей стали».
- Клапан обратный.
- Два болта 6х150, гайки и шайбы к ним.
- Фильтр проточной чистки (от машины для стирки).
- Прозрачная трубка. Для этого прекрасно подходит ватерпас – в строительных магазинах он реализуется по 350 рублей за 10 м.
- Выполненный из пластика герметичный контейнер для пищи емкостью 1,5 л. Ориентировочная цена – 150 рублей.
- Соединительные элементы с резьбой с двух строн с «елкой» o8 мм (такие прекрасно подходят для шланга).
- Углошлифовальная машинка для распиливания металла.
А сейчас попытаемся разобраться, какую конкретно нержавейку необходимо задействовать. Лучше всего для этого необходимо взять сталь 03Х16Н1. Но приобрести целый лист «нержавеющей стали» иногда очень дорого, ведь изделие толщиной 2 мм стоит более 5500 рублей, стоит еще сказать, что его необходимо как-то привезти. Благодаря этому, если где нибудь завалялся маленькой кусочек такой стали (хватит и 0,5х0,5 м), то можно обойтись и им.
Корпус никель-водородного аккумулятора
Мы станем задействовать нержавейку, так как обыкновенная, как все знают, в водной массе начинает ржаветь. Кроме того, в нашей конструкции мы намерены использовать щелочь заместь воды, другими словами среду более чем агрессивную, да и под воздействием электротока обыкновенная сталь долго не будет служить.
Видео — Генератор газа Брауна стандартная модель ячейки из 16 пластин нержавейки
Инструкция по изготовлению
Первый шаг. Для начала берем стальной лист и размещаем его на плоской поверхности. Из листа вышеуказанных размеров (0,5х0,5 м) обязано получиться 16 прямоугольников для будущей горелки на водороде, вырезаем их угловой шлифмашиной.
Необходимо обратить свое внимание! Один из четырех углов каждой пластины мы спиливаем. Это нужно, чтобы в дальнейшем объединить пластины.
Второй этап. С другой стороны пластин просверливаем отверстия для болта. Если бы мы планировали выполнить «сухой» электролизер, то просверлили отверстия и снизу, однако в этом случае этого делать не нужно. А дело все в том, что «сухая» конструкция порядком труднее, да и нужная площадь пластин в ней применялась бы не на 100%. Мы же сделаем «влажный» электролизер – пластины полностью погрузятся в электролит, а в реакции будет принимать участие вся их площадь.
3-ий этап. Рабочий принцип описываемой горелки базируется на следующем: электроток, проходя через погруженные в электролит пластины, приводит к тому, что вода (она должна входить в состав электролита) разложится на кислород (О) и водород (Н). Стало быть, мы обязаны располагать одновременно 2-мя пластинами – катодом и анодом.
С увеличением площади таких пластин возрастает объем газа, благодаря этому в этом случае применяем по восемь штук на катод и анод, естественно.
Необходимо обратить свое внимание! Рассматриваемая нами горелка – это конструкция с параллельным включением, которая, говоря честно, считается не наиболее эффективной. Однако она самая простая в выполнении.
Каждая молекула воды состоит из 2-ух атомов водорода и одного атома
Четвертый этап. Дальше нам предстоит установить пластины в контейнер из пластика таким образом, чтобы они чередовались: плюс, минус, плюс, минус и т. д. Для изолирования пластин применяем куски прозрачной трубки (мы купили ее целых 10 м, благодаря этому запас есть).
Режем из трубки маленькие кольца, разрезаем их и приобретаем полосы толщиной приблизительно 1 мм. Это совершенное расстояние, чтобы водород в конструкции прекрасно генерировался.
Пятый этап. Пластины закрепляем друг к другу при помощи шайб. Делаем это так: надеваем шайбу на болт, потом пластину, после нее три шайбы, еще одну пластину, снова три шайбы и т. д. Восемь штук вешаем на катод, восемь – на анод.
Необходимо обратить свое внимание! Это необходимо делать зеркально, другими словами, анод мы разворачиваем на 180?. Так «плюса» зайдут в зазоры между пластинами «минуса».
Дальше затягиваем гайки и изолируем пластины при помощи порезанных прежде полосок.
Шестой этап. Смотрим, куда конкретно в контейнере упираются болты, сверлим в том месте отверстия. Если ни с того ни с сего болты не помещаются в контейнер, то мы спиливаем их до необходимой длины. Потом помещаем болты в отверстия, надеваем на них шайбы и зажимаем гайками – для лучшей герметичности.
Дальше проделываем дыру в крышке для штуцера, закручиваем сам патрубок для соединения (лучше всего намазав место соединения герметиком из силикона). Дуем в патрубок для соединения, чтобы проверить непроницаемость крышки. Если воздух все же выходит из-под нее, то мажем и это соединение герметиком.
Седьмой этап. По завершении сборки тестируем готовый генератор. Для этого подсоединяем к нему любой источник, заполняем контейнер водой и закрываем крышку. Дальше на патрубок для соединения надеваем шланг, который опускаем в емкость с водой (чтобы увидеть воздушные пузырьки). Если источник недостаточно мощный, то их в емкости не будет, но вот в электролизере они возникнут в первую очередь.
Дальше нам необходимо увеличить интенсивность выхода газа при помощи увеличения напряжения в электролите. Тут необходимо отметить, что вода в чистом виде не считается проводником – ток идет через нее благодаря имеющимся в ней примесям и соли. Мы же разбавим в водной массе чуть-чуть щелочи (например, гидроксид натрия прекрасно подходит – в точках продажи он реализуется в виде средства для чистки «Крот»).
Необходимо обратить свое внимание! На данном шаге мы обязаны правильно оценить возможности источника питания, благодаря этому перед вливанием щелочи мы подсоединяем к электролизеру амперметр – так мы сможем проследить увеличение тока.
Видео — Теплоснабжение водородом. Аккумуляторы на водородном элементе
Несколько полезных советов
Дальше побеседуем об иных составляющих водородной горелки – фильтре для стиральной машины и клапане. Оба предназначены для защиты. Клапан не даст возможность загоревшемуся водороду попасть назад в конструкцию и взорвать собравшийся под крышкой электролизера газ (пускай его там и чуть-чуть). Если не установим клапан, то контейнер поломается и щелочь вытечет наружу.
Фильтр же понадобится для производства сифона, который станет играть роль барьера, предотвращающего взрыв. Домашние мастера, не с чужих слов знакомые с конструкцией самодельной горелки на водороде, называют этот затвор «бульбулятором». И правда, он по существу лишь выполняет воздушные пузырьки в водной массе. Для самой горелки применяем все тот же пропускающий свет шланг. Все, водородная горелка готова!
Остается только присоединить ее к входу системы «пол с подогревом», покрывать герметиком соединение и начать конкретно эксплуатацию.
В качестве заключения. Замена
Альтернативой, пусть и очень спорной, считается газ Брауна – химическое соединение, состоящее из одного атома кислорода и 2-ух водорода. Горение подобного газа сопровождается образованием энергии тепла (притом в 4-ре раза мощнее, чем в вышеописанной конструкции).
Для отапливания дома газом Брауна тоже применяются электролизеры, ведь данный вариант получения тепла также построен на электролизе. Делаются специализированные котлы, в которых под воздействием электрического тока молекулы элементов химии разъединяются, организуя заветный газ Брауна.
Видео – Обогащенный газ Брауна
Вполне может быть так, что технологические источники энергии, резерв которых фактически безграничен, вскоре вытеснят невозобновляемые натуральные ресурсы, освободив нас от надобности в перманентной добычи ископаемых. Подобный ход событий позитивно отобразится не только на внешней среде, но и на экологии планеты в общем.
Также читайте у нас на публикацию — паровое теплоснабжение собственными руками.
