1. Пристрій і принцип роботи генератора водню
2. Відео: Паливна комірка Стенлі Мейера
3. Переваги газу Брауна як джерела енергії
4. Область застосування
5. Відео: Як правильно облаштувати водневе опалення
6. Проектування водневого генератора: схеми і креслення
7. Вибір матеріалів для будівництва генератора водню
8. Інструменти, які будуть потрібні в процесі роботи
9. Інструкція: як зробити водневий генератор своїми руками
10. Відео: Збірка пристрою

Давно вже минули ті часи, коли заміський будинок можна було обігріти лише одним способом - спалюючи в грубці дрова чи вугілля. Сучасні опалювальні прилади використовують різні види палива і при цьому автоматично підтримують комфортну температуру в наших оселях. Природний газ, дизель або мазут, електрику, геліо- і геотермальне тепло - ось неповний список альтернативних варіантів. Здавалося б - живи і радій, та ось тільки постійне зростання цін на паливо і устаткування змушує продовжувати пошуки дешевих способів опалення. А разом з тим невичерпне джерело енергії - водень, буквально лежить у нас під ногами. І сьогодні ми поговоримо про те, як використовувати в якості пального звичайну воду, зібравши генератор водню своїми руками.

Пристрій і принцип роботи генератора водню

Заводський генератор водню являє собою значний агрегат

Використовувати водень як паливо для обігріву заміського будинку вигідно не тільки через високу теплотворної здатності, а й тому, що в процесі його спалювання не виділяється шкідливих речовин. Як всі пам'ятають зі шкільного курсу хімії, при окисленні двох атомів водню (хімічна формула H2 - Hidrogenium) одним атомом кисню, утворюється молекула води. При цьому виділяється в три рази більше тепла, ніж при згорянні природного газу. Можна сказати, що рівних водню серед інших джерел енергії немає, оскільки його запаси на Землі невичерпні - світовий океан на 2/3 складається з хімічного елемента H2, та й у всьому Всесвіті цей газ поряд з гелієм є головним «будівельним матеріалом». Ось тільки одна проблема - для отримання чистого H2 треба розщепити воду на складові частини, а зробити це непросто. Вчені довгі роки шукали спосіб вилучення водню і зупинилися на електролізі.

Схема роботи лабораторного електролізера

Цей спосіб отримання летючого газу полягає в тому, що в воду на невеликій відстані один від одного поміщаються дві металеві пластини, підключені до джерела високої напруги. При подачі живлення високий електричний потенціал буквально розриває молекулу води на складові, вивільняючи два атома водню (HH) і один - кисню (O). Вирізняється газ назвали в честь фізика Ю. Брауна. Його формула - HHO, а теплотворна здатність - 121 МДж / кг. Газ Брауна горить відкритим полум'ям і не утворює ніяких шкідливих речовин. Головне достоїнство цієї речовини в тому, що для його використання підійде звичайний котел, що працює на пропан або метан. Зауважимо тільки, що водень в з'єднанні з киснем утворює гримучу суміш, тому будуть потрібні додаткові запобіжні заходи.

Схема установки для отримання газу Брауна

Генератор, призначений для отримання газу Брауна в великих кількостях, містить кілька осередків, кожна з яких вміщує в себе безліч пар пластин-електродів. Вони встановлені в герметичній ємності, яка обладнана вихідним патрубком для газу, клемами для підключення харчування і горловиною для заливки води. Крім того, установка обладнується захисним клапаном і водяним затвором. Завдяки їм усувається можливість поширення зворотного полум'я. Водень горить тільки на виході з пальника, а не запалюється на всі боки. Багаторазове збільшення корисної площі установки дозволяє витягувати горюча речовина в кількостях, достатніх для різних цілей, включаючи обігрів житлових приміщень. Ось тільки робити це, використовуючи традиційний електролізер, буде нерентабельно. Простіше кажучи, якщо витрачений на видобуток водню електрику безпосередньо використовувати для опалення будинку, то це буде набагато вигідніше, ніж топити котел воднем.

Воднева паливна комірка Стенлі Мейера

Вихід з ситуації, що склалася знайшов американський учений Стенлі Мейер. Його установка використала не потужний електричний потенціал, а струми певної частоти. Винахід великого фізика полягало в тому, що молекула води розгойдувалася в такт, що змінюються електричним імпульсам і входила в резонанс, який досягав сили, достатньої для її розщеплення на складові атоми. Для такого впливу були потрібні в десятки разів менші струми, ніж при роботі звичної електролізної машини.

Відео: Паливна комірка Стенлі Мейера

За свій винахід, яке могло б звільнити людство від кабали нафтових магнатів, Стенлі Мейер був убитий, а праці його багаторічних досліджень пропали невідомо куди. Проте збереглися окремі записи вченого, на підставі яких винахідники багатьох країн світу намагаються будувати подібні установки. І треба сказати, не без успіху.

Переваги газу Брауна як джерела енергії

• Вода, з якої отримують HHO, є одним з найбільш поширених речовин на нашій планеті.
• При згорянні цього виду палива утворюється водяна пара, який можна назад конденсувати в рідину і повторно використовувати в якості сировини.
• В процесі спалювання гримучого газу не утворюється ніяких побічних продуктів, крім води. Можна сказати, що немає більш екологічного виду палива, ніж газ Брауна.
• При експлуатації водневої опалювальної установки виділяється водяна пара в кількості, достатній для підтримки вологості в приміщенні на комфортному рівні.

Вам також може бути цікавий матеріал про те, як спорудити самостійно газовий генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область застосування

Сьогодні електролізер - таке ж звичне пристрій, як і генератор ацетилену або плазмовий різак. Спочатку водневі генератори використовувалися зварниками, оскільки носити за собою установку вагою всього кілька кілограм було набагато простіше, ніж переміщати величезні кисневі і ацетиленові балони. При цьому висока енергоємність агрегатів вирішального значення не мала - все визначало зручність і практичність. В останні роки застосування газу Брауна вийшло за рамки звичних понять про водні, як паливі для газозварювальних апаратів. У перспективі можливості технології дуже широкі, оскільки використання HHO має масу достоїнств.

• Скорочення витрат пального на автотранспорті. Існуючі автомобільні генератори водню дозволяють використовувати HHO як добавку до традиційного бензину, дизелю чи газу. За рахунок більш повного згоряння паливної суміші можна домогтися 20 - 25% зниження споживання вуглеводнів.
• Економія палива на теплових електростанціях, що використовують газ, вугілля або мазут.
• Зниження токсичності і підвищення ефективності старих котелень.
• Багаторазове зниження вартості опалення житлових будинків за рахунок повної або часткової заміни традиційних видів палива газом Брауна.
• Використання портативних установок отримання HHO для побутових потреб - приготування їжі, одержання теплої води і т. Д.
• Розробка принципово нових, потужних і екологічних силових установок.

Генератор водню, побудований з використанням «Технології водяних паливних осередків» С. Мейера (а саме так називався його трактат) можна купити - їх виготовленням займається безліч компаній в США, Китаї, Болгарії та інших країнах. Ми ж пропонуємо виготовити водневий генератор самостійно.

Відео: Як правильно облаштувати водневе опалення

Що необхідно для виготовлення паливної комірки будинку

Приступаючи до виготовлення водневої паливної комірки, треба обов'язково вивчити теорію процесу освіти гримучого газу. Це дасть розуміння того, що відбувається в генераторі, допоможе при налаштуванні і експлуатації обладнання. Крім того, доведеться запастися необхідними матеріалами, більшість з яких буде неважко знайти в торговій мережі. Що ж стосується креслень та інструкцій, то ми постараємося розкрити ці питання в повному обсязі.

Проектування водневого генератора: схеми і креслення

Саморобна установка для отримання газу Брауна складається з реактора з встановленими електродами, ШІМ-генератора для їх харчування, водяного затвора і сполучних проводів і шлангів. В даний час існує декілька схем електролізерів, що використовують в якості електродів пластини або трубки. Крім того, в Мережі можна знайти і установку так званого сухого електролізу. На відміну від традиційної конструкції, в такому апараті не пластини встановлюються в ємність з водою, а рідина подається в зазор між плоскими електродами. Відмова від традиційної схеми дозволяє значно зменшити габарити паливної комірки.

У роботі можна використовувати креслення і схеми робочих електролізерів, які можна адаптувати під власні умови.

Вибір матеріалів для будівництва генератора водню

Для виготовлення паливної комірки практично ніяких специфічних матеріалів не потрібно. Єдине, з чим можуть виникнути складності, так це електроди. Отже, що треба підготувати перед початком роботи.

1. Якщо обрана вами конструкція являє собою генератор «мокрого» типу, то знадобиться герметична ємність для води, яка одночасно буде служити і корпусом реактора. Можна взяти будь-який відповідний контейнер, головна вимога - достатня міцність і газонепроникність. Зрозуміло, при використанні в якості електродів металевих пластин краще використовувати прямокутну конструкцію, наприклад, ретельно загерметизований корпус від автомобільного акумулятора старого зразка (чорного кольору). Якщо ж для отримання HHO будуть застосовуватися трубки, то підійде і містка ємність від побутового фільтра для очищення води. Самим же кращим варіантом буде виготовлення корпусу генератора з нержавіючої сталі, наприклад, марки 304 SSL.

   Електродна збірка для водневого генератора «мокрого» типу

   При виборі «сухий» паливної комірки знадобиться лист оргскла або іншого прозорого пластику товщиною до 10 мм і кільця ущільнювачів з технічного силікону.

2. Трубки або пластини з «нержавійки». Звичайно, можна взяти і звичайний «чорний» метал, проте в процесі роботи електролізера просте вуглецеве залізо швидко кородує і електроди доведеться часто міняти. Застосування ж високовуглецевого металу, легованого хромом, дасть генератору можливість працювати тривалий час. Умільці, які займаються питанням виготовлення паливних осередків, тривалий час займалися підбором матеріалу для електродів і зупинилися на нержавіючої сталі марки 316 L. До речі, якщо в конструкції будуть використовуватися трубки з цього сплаву, то їх діаметр треба підібрати таким чином, щоб при встановленні однієї деталі в іншу між ними був зазор не більше 1 мм. Для перфекціоністів наводимо точні розміри:
   - діаметр зовнішньої трубки - 25.317 мм;
   - діаметр внутрішньої трубки залежить від товщини зовнішньої. У будь-якому випадку він повинен забезпечувати зазор між цими елементами рівний 0.67 мм.

   Від того, наскільки точно будуть підібрані параметри деталей водневого генератора, залежить його продуктивність

3. ШІМ-генератор. Правильно зібрана електрична схема дозволить в потрібних межах регулювати частоту струму, а це безпосередньо пов'язано з виникненням резонансних явищ. Іншими словами, щоб почалося виділення водню, треба буде підібрати параметри напруги живлення, тому збірці ШІМ-генератора приділяють особливу увагу. Якщо ви добре знайомі з паяльником і зможете відрізнити транзистор від діода, то електричну частину можна виготовити самостійно. В іншому випадку можна звернутися до знайомого електронщику або замовити виготовлення імпульсного джерела живлення в майстерні по ремонту електронних пристроїв.
   

   Імпульсний блок живлення, призначений для підключення до паливній комірці, можна купити в Мережі. Їх виготовленням займаються невеликі приватні компанії в нашій країні і за кордоном.

4. Електричні дроти для підключення. Досить буде провідників перетином 2 кв. мм.
5. Бабблер. Цим чудернацькою назвою умільці обізвали самий звичайний водяний затвор. Для нього можна використовувати будь-яку герметичну ємність. В ідеалі вона повинна бути обладнана щільно закривається кришкою, яка при загорянні газу всередині буде миттєво зірвана. Крім того, рекомендується між електролізер і бабблером встановлювати відсікач, який буде перешкоджати поверненню HHO в клітинку.

   конструкція бабблера

6. Шланги та фітинги. Для підключення генератора HHO знадобляться прозора пластикова трубка, що підводить і відводить фітінг і хомути.
7. Гайки, болти і шпильки. Вони знадобляться для кріплення частин електролізера між собою.
8. Каталізатор реакції. Для того щоб процес освіти HHO йшов інтенсивніше, в реактор додають гідроксид калію KOH. Ця речовина можна без проблем купити в Мережі. На перших порах буде достатньо не більше 1 кг порошку.
9. Автомобільний силікон або інший герметик.

Зауважимо, що поліровані трубки використовувати не рекомендується. Навпаки, фахівці рекомендують обробити деталі наждачним папером для отримання матової поверхні. Надалі це буде сприяти збільшенню продуктивності установки.

Інструменти, які будуть потрібні в процесі роботи

Перш ніж приступити до будівництва паливної комірки, підготуйте такі інструменти:

• ножівку по металу;
• дриль з набором свердел;
• набір гайкових ключів;
• плоска і шліцьова викрутки;
• кутова шліфувальна машина ( «болгарка») з установленою колом для різання металу;
• мультиметр і витратомір;
• лінійка;
• маркер.

Крім того, якщо ви будете самостійно займатися будівництвом ШІМ-генератора, то для його налагодження потрібно осцилограф і частотомір. В рамках даної статті ми це питання піднімати не будемо, оскільки виготовлення та налаштування імпульсного блоку живлення краще всього розглядається фахівцями на профільних форумах.

Зверніть увагу на статтю, в якій наведено інші джерела енергії, яку можна використовувати для облаштування опалення будинку: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Інструкція: як зробити водневий генератор своїми руками

Для виготовлення паливної комірки візьмемо найбільш досконалу «суху» схему електролізера з використанням електродів у вигляді пластин з нержавіючої сталі. Представлена ​​нижче інструкція демонструє процес створення водневого генератора від «А» до «Я», тому краще дотримуватися черговості дій.

Схема паливної комірки «сухого» типу

1. Виготовлення корпусу паливної комірки. Як бічних стінок каркаса виступають пластини оргалита або оргскла, нарізані за розміром майбутнього генератора. Треба розуміти, що розмір апарату безпосередньо впливає на його продуктивність, однак, і витрати на отримання HHO будуть вище. Для виготовлення паливної комірки оптимальними будуть габарити пристрою від 150х150 мм до 250х250 мм.
2. У кожній з пластин просвердлюють отвір під вхідний (вихідний) штуцер для води. Крім того, буде потрібно свердління в боковій стінці для виходу газу і чотири отвори по кутах для з'єднання елементів реактора між собою.

   Виготовлення бічних стінок

3. Скориставшись кутовий шліфувальною машиною, з листа нержавіючої сталі марки 316L вирізують пластини електродів. Їх розміри повинні бути менше габаритів бічних стінок на 10 - 20 мм. Крім того, виготовляючи кожну деталь, необхідно залишати невелику контактну площадку в одному з кутів. Це знадобиться для з'єднання негативних і позитивних електродів в групи перед їх підключенням до живлячої напруги.
4. Для того щоб отримувати достатню кількість HHO, нержавійку треба обробити дрібним наждачним папером з обох сторін.
5. У кожній з пластин свердлять два отвори: свердлом діаметром 6 - 7 мм - для подачі води в простір між електродами і товщиною 8 - 10 мм - для відводу газу Брауна. Точки сверлений розраховують з урахуванням місць установки відповідних підвідних і вихідного патрубків.

   Ось такий комплект деталей необхідно підготувати перед складанням паливної комірки

6. Починають збірку генератора. Для цього в оргалітовие стінки встановлюють штуцери подачі води та відбору газу. Місця їх приєднань ретельно герметизують за допомогою автомобільного або сантехнічного герметика.
7. Після цього в одну з прозорих корпусних деталей встановлюють шпильки, після чого починають укладку електродів.

   Укладання електродів починають з ущільнюючого кільця

   Зверніть увагу: площину пластинчастих електродів повинна бути рівною, інакше елементи з різнойменними зарядами стосуватимуться, викликаючи коротке замикання!

8. Пластини нержавіючої сталі відокремлюють від бічніх поверхонь реактора с помощью кілець ущільнювачів, Які можна сделать з сілікону, пароніту або Іншого матеріалу. Важліво только, щоб его товщина НЕ перевіщувала 1 мм. Такі ж деталі Використовують в якості дістанційніх прокладок между пластинами. В процесі укладання стежать, щоб Контактні майданчики негативних и позитивних електродів були згруповані в різніх сторонах генератора.

   При складанні пластин важливо правильно орієнтувати вихідні отвори

9. Після укладання останньої пластини встановлюють кільце ущільнювача, після чого генератор закривають другий оргалітовие стінкою, а саму конструкцію скріплюють за допомогою шайб і гайок. Виконуючи цю роботу, обов'язково стежать за рівномірністю затяжки і відсутністю перекосів між пластинами.

   При фінальної затягуванні обов'язково контролюють паралельність бічних стінок. Це дозволить уникнути перекосів

10. За допомогою поліетиленових шлангів генератор підключають до ємності з водою і бабблеру.
11. Контактні майданчики електродів з'єднують між собою будь-яким способом, після чого до них підключають дроти живлення.

    Зібравши кілька паливних осередків і включивши їх паралельно, можна отримати достатню кількість газу Брауна

12. На паливну комірку подають напругу від ШІМ-генератора, після чого проводять настройку і регулювання апарату по максимальному виходу газу HHO.

Для отримання газу Брауна в кількості, достатній для опалення або приготування їжі, встановлюють кілька генераторів водню, що працюють паралельно.

Відео: Збірка пристрою

Відео: Робота конструкції «сухого» типу

Окремі моменти використання

Перш за все, хотілося б відзначити, що традиційний метод спалювання природного газу або пропану в нашому випадку не підійде, оскільки температура горіння HHO перевищує аналогічні показники вуглеводнів в три з гаком рази. Як ви самі розумієте, таку температуру конструкційна сталь довго не витримає. Сам Стенлі Мейер рекомендував використовувати пальник незвичайної конструкції, схему якої ми наводимо нижче.

Схема водневої пальника конструкції С. Мейєра

Вся хитрість цього пристрою полягає в тому, що HHO (на схемі позначено цифрою 72) проходить в камеру спалювання через вентиль 35. Палаюча воднева суміш піднімається по каналу 63 і одночасно здійснює процес ежекції, захоплюючи за собою зовнішнє повітря через регульовані отвори 13 і 70. під ковпаком 40 затримується певну кількість продуктів горіння (водяної пари), яке по каналу 45 потрапляє в колонку горіння і змішується з палаючим газом. Це дозволяє знизити температуру горіння в кілька разів.

Другий момент, на який хотілося б звернути вашу увагу - рідина, яку слід заливати в установку. Найкраще використовувати підготовлену воду, в якій не містяться солі важких металів. Ідеальним варіантом є дистилят, який можна придбати в будь-якому автомагазині або аптеці. Для успішної роботи електролізера в воду додають гідроксид калію KOH, з розрахунку приблизно одна столова ложка порошку на відро води.

У процесі роботи установки важливо не перегрівати генератор. При підвищенні температури до 65 градусів Цельсія і більше електроди апарату будуть забруднюватися побічними продуктами реакції, через що продуктивність електролізера зменшиться. Якщо ж це все-таки відбулося, то водневу гніздо доведеться розібрати і видалити наліт за допомогою наждачного паперу.

І третє, на чому ми робимо особливий наголос - безпека. Пам'ятайте про те, що суміш водню і кисню не випадково назвали гримучої. HHO являє собою небезпечне хімічна сполука, яка при недбалому поводженні може призвести до вибуху. Дотримуйтесь правил безпеки і будьте особливо обережні, експериментуючи з воднем. Тільки в цьому випадку «цеглинка», з якого складається наш Всесвіт, принесе тепло і комфорт вашого будинку.

Правила безпеки необхідно дотримуватися не тільки при монтажі водневого генератора. При складанні і експлуатації біореактора теж потрібно бути вкрай обережним, оскільки біогаз вибухонебезпечний. Детальніше про цей тип установки читайте в наступній статті: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html .

Сподіваємося, стаття стала для вас джерелом натхнення, і ви, засукавши рукава, приступите до виготовлення водневої паливної комірки. Зрозуміло, всі наші викладки не є істиною в останній інстанції, однак, їх цілком можна використовувати для створення діючої моделі водневого генератора. Якщо ж ви хочете повністю перейти на цей вид опалення, то питання доведеться вивчити більш детально. Можливо, саме ваша установка стане наріжним каменем, завдяки якому закінчиться переділ енергетичних ринків, а дешеве і екологічне тепло увійде в кожен будинок.