Самодельный водородный генератор для отопления дома

Самодельный водородный генератор для отопления дома

Использование водородного генератора для отопления

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печей отопительными котлами. Помимо древесины и угля, в качестве топлива использовались газ, нефть, дизельное топливо и даже электричество. В последнее время энергию для автономных систем отопления дополнительно получают с помощью солнечных коллекторов и геотермальных установок. Учитывая, что водород – неиссякаемый источник энергии, вы можете попробовать построить водородный генератор своими руками, чтобы получить экологически чистое топливо.

Генератор водорода своими руками

Принцип работы устройства

Генератор водорода для отопления считается перспективной разработкой, так как из обычной воды можно получить топливо с высокой теплотворной способностью. Основная задача – получить чистый водород наиболее простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этого используется метод электролиза. Суть его в следующем: металлические пластины, подключенные к источнику высокого напряжения, помещаются в воду, недалеко друг от друга. Вода проводит электричество, поэтому под действием электрического тока молекула воды распадается на составные части. При выделении двух атомов водорода и одного атома кислорода из каждой молекулы образуется газ, известный как газ Брауна с формулой HFO.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж / кг. При его сгорании не образуются вредные вещества, и чтобы использовать его в качестве энергоносителя для отопления дома, достаточно немного модернизировать штатный газовый котел. Однако при создании установки по производству водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности – при соединении водорода с кислородом образуется горючая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, устройство для производства газа Брауна путем электролиза воды в больших количествах, состоит из нескольких камер, в которых установлены электроды из металлических пластин. Чем больше общая площадь электродов, тем больше мощность устройства.

Ячейки помещены в герметичный контейнер, который снабжен розеткой для подключения источника воды, розеткой для отвода добываемого газа и клеммами для подключения источника питания. Генератор также оборудован гидрозатвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и предохранительным клапаном, предотвращающим эффект обратного пламени – газ горит только в горелке.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует установки электродов большой площади, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагреть теплоноситель. Использование обычного электролизера, увеличивающего его размер, невыгодно, так как для получения водорода уходит больше электроэнергии, чем необходимо для работы электрического отопительного котла для обогрева дома такой же площади.

Сейчас мы работаем над более эффективным оборудованием для производства водородного топлива без дополнительных затрат энергии. Известна история американского изобретателя Стэнли Мейера, создавшего «водородную ячейку», потребляющую в несколько десятков раз меньше энергии, чем обычные единицы. Однако революционизировать современную технику ученому не удалось – он внезапно скончался от отравления, а планы установки были потеряны.

И технические лаборатории, и лаборатории DIY по всему миру работают над водородным генератором, пытаясь реализовать идею Мейера. Изобретением американского ученого было вызвать резонанс колеблющейся молекулы воды с помощью электрических импульсов – в этом случае она распадается на атомы без использования высокого напряжения.

Радужные перспективы

Водород является чрезвычайно перспективным энергоносителем по ряду причин:

Он доступен во всей Вселенной, он десятый по распространенности на Земле – такое количество энергии можно назвать неисчерпаемым. Он не токсичен и не вреден для живых организмов. Важно только принять меры безопасности, чтобы предотвратить утечку, приводящую к образованию «гремучей смеси» водорода и кислорода. Продукт сгорания водорода – обычный пар. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью и температурой горения 3000 ° С. В случае утечки газа он быстро испарится, не причиняя никакого вреда, поскольку он в 14 раз легче воздуха. Однако поблизости не должно быть открытого огня или искрящихся проводов, иначе гремучая смесь взорвется. Кубический метр водорода имеет теплотворную способность 13000 Дж. Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко ценится как энергоноситель и активно используется, например, в качестве топлива для космических ракет. Для его производства в промышленных масштабах используются различные методы. Чаще всего это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя считать экологическим топливом, поскольку его добыча связана с выбросом вредных веществ в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших количествах применяется только в Норвегии, где есть избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрогенератор нашел свое применение в газорезательной промышленности. Устройства для производства водорода более удобны в использовании по сравнению с баллонным газом – не нужно перевозить баллоны с тяжелым газом, они не зависят от поставок сжиженного газа и т. Д. Но для удобства была достигнута экономия – процесс электролиза требует довольно много электроэнергии. , в результате чего стоимость энергии значительно возрастает. При этом разница в стоимости закупаемого и производимого водорода во многом нивелируется отсутствием затрат на доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно найти информацию о том, что водород – достойный конкурент природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Подчеркивается, что установив водородный генератор, у вас есть возможность потратить на отопление не больше денег, чем на газ, и вам не придется оформлять много документов и платить серьезные суммы за подключение вашего дома к центральной газовой сети. .

Из приведенной выше статьи можно сделать вывод, что стоимость водорода невысока только тогда, когда он производится промышленным способом. Другими словами, получение топлива в процессе электролиза будет сознательно дороже, и нет смысла ориентироваться на привлекательные показатели стоимости килограмма сжиженного водорода.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Итальянская компания Giacomini, специализирующаяся на альтернативных источниках энергии, производит водородные котлы. Подобные устройства выпускают и некоторые китайские компании, успешно скопировавшие эту технологию.

Твердотопливный водородный котел

Разработки Giacomini направлены на создание полностью безопасных для окружающей среды отопительных приборов.

К этой категории относится водородный котел этой компании – его работа связана с выделением водяного пара и не имеет вредных выбросов. Водород используется в качестве энергоносителя и производится в процессе электролиза.

Однако особое внимание следует уделить принципу работы этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, а реагирует с кислородом в присутствии катализатора. Это производит тепловую энергию, достаточную для нагрева отопительного контура до 40 ° C.

Это означает, что водородные котлы, которые предлагаются к покупке по солидной цене, подходят только для использования в качестве теплогенератора для водяного теплого пола, плинтуса или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения для создания эффективного отопительного котла, способного использовать тепловую энергию сгоревшего водорода. Или посчитали, что такой вариант невыгоден.

Изготовление генератора собственными силами

В Интернете довольно много инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую ​​установку для дома своими руками вполне реально – конструкция достаточно простая.

Элементы самодельного генератора водорода для отопления частного дома

Но что вы будете делать с водородом, который получите? Еще раз обратите внимание на температуру сгорания этого топлива в воздухе. Это 2800-3000 ° C. Если учесть, что при сжигании водорода для резки металлов и других твердых материалов становится ясно, что установить горелку в обычный газовый, жидкий топливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится – это не так. просто сожги это.

Опытные люди на форумах советуют облицевать печь огнеупорным глиняным кирпичом. Но температура плавления даже самых лучших материалов этого типа не превышает 1600 ° C, долго такая печь не продержится. Второй вариант – использовать специальную горелку, которая способна снизить температуру пламени до допустимых значений. Итак, пока вы не найдете такую ​​горелку, не стоит приступать к сборке самодельного генератора водорода.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив проблему с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только в том случае, если:

    достаточная площадь пластинчатых электродов; правильный подбор материала для изготовления электродов; качественная жидкость для электролиза.

Какого размера должна быть водородная генераторная установка в достаточном количестве для обогрева дома, вам придется определять «на глаз» (исходя из опыта других людей) или начиная с небольшой установки. Второй вариант более практичен – он позволит понять, стоит ли тратить время и деньги на установку полноценного генератора.

В качестве электродов идеальны редкие металлы, но для бытовой техники это слишком дорого. Рекомендуется выбирать листы из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Строительство водородного генератора

К качеству воды предъявляются особые требования. Он не должен содержать механических примесей и тяжелых металлов. Самый эффективный генератор работает на дистиллированной воде, но в самой дешевой конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных загрязнений. Чтобы электрическая реакция протекала более интенсивно, в воду добавляют гидроксид натрия из расчета 1 столовая ложка на 10 литров воды.

Экономический вопрос

Прежде чем мы начнем подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все изменения происходят с потерей энергии, т. е. затраты электроэнергии на получение водорода не будут возвращены в виде тепловой энергии при сжигании полученного топлива.

Учитывая, что сжигание водорода при максимальной температуре и теплопроизводительности в домашних условиях просто невозможно, становится ясно, что фактические потери будут даже выше, чем рассчитанные для идеальных условий.

Так что использовать самодельный водородный генератор для отопления бессмысленно, если у вас нет доступа к бесплатному электричеству. Установить электрокотел для отопления дома и расходовать электроэнергию напрямую, без сложных расчетов, обойдется в 2-3 раза дешевле. К тому же электрокотел полностью безопасен, а при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации эксплуатация временной установки может взорваться.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически безопасным способом, включая электролиз, – это проблема будущего, над которой ученые в развитых странах работают уже сегодня.

Как сделать водородный генератор своими руками

Здесь вы узнаете:

    Описание и принцип работы водородного генератора Основные преимущества водородного отопления Область применения Строительство водородного генератора Как сделать генератор Пошаговая инструкция простейшего водородного генератора своими руками Отопление дома коричневым газом Безопасность установки Генератор промышленного производства Экономическая целесообразность

Перед тем, как создать водородный генератор, нужно изучить все тонкости – экономическую целесообразность, безопасность. Вот несколько простых схем и конструкции генератора водорода.

Описание и принцип работы водородного генератора

Также существует несколько способов получения водорода из других веществ, перечислим самые распространенные:

Электролиз, это самая простая методика, которую можно проводить в домашних условиях. Через водный раствор, содержащий соль, пропускаем постоянный электрический ток, под его воздействием происходит реакция, которую можно описать следующим уравнением: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2 ↑. В данном случае приводится пример раствора поваренной соли, который не является лучшим решением, так как выделяющийся хлор ядовит. Следует помнить, что водород, полученный этим методом, является самым чистым (около 99,9%). Из-за проникновения водяного пара через угольный кокс, нагретый до 1000 ° C, в таких условиях протекает следующая реакция: H2O + C ⇔ CO ↑ + H2 ↑. Экстракция метана конверсией водяным паром (необходимое условие реакции – температура 1000 ° C): CH4 + H2O ⇔ CO + 3H2. Второй вариант – окисление метана: 2CH4 + O2 ⇔ 2CO + 4H2. Во время крекинга (переработки нефти) водород выделяется как побочный продукт. Следует отметить, что в нашей стране сжигание этого вещества до сих пор практикуется на некоторых НПЗ из-за отсутствия необходимого оборудования или из-за достаточного спроса.

Из перечисленных вариантов последний – самый дешевый, а первый – наиболее доступный, он лежит в основе большинства генераторов водорода, в том числе и домашних. Принцип их действия заключается в том, что в процессе прохождения тока через раствор положительный электрод притягивает отрицательные ионы, а электрод с противоположным зарядом – положительный, в результате чего вещество расщепляется.


Пример электролиза на растворе хлорида натрия

Основные достоинства отопления на водороде

Этот способ отопления дома имеет несколько важных преимуществ, которые определяют растущую популярность этой системы.

Впечатляющий КПД, который часто достигает 96%. Экологичность. Единственным побочным продуктом, который выбрасывается в атмосферу, является водяной пар, который, как правило, не должен наносить вред окружающей среде. Водородное отопление постепенно заменяет традиционные системы, освобождая людей от необходимости добывать природные ресурсы – нефть, газ и уголь. Водород работает без огня, тепловая энергия генерируется каталитической реакцией.

Область применения

Сегодня электролизер так же известен как генератор ацетилена или плазменный резак. Первоначально генераторы водорода использовались сварщиками, потому что было намного легче переносить устройство весом всего несколько килограммов, чем огромные баллоны с кислородом и ацетиленом. Высокая энергоэффективность устройств не сыграла решающей роли – в первую очередь речь шла об удобстве и практичности. В последние годы использование газа Брауна вышло за рамки традиционных представлений о водороде в качестве топлива для газосварочного оборудования. Заглядывая в будущее, можно сказать, что возможности этой технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет много преимуществ.

    Снижение расхода топлива в транспортных средствах. Существующие генераторы водорода для автомобилей позволяют использовать HHO в качестве добавки к обычному бензину, дизельному топливу или газу. За счет более полного сгорания топливной смеси можно добиться снижения расхода углеводородов на 20-25%. Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или топочный мазут. Для снижения токсичности и повышения эффективности старых котлов. Многократное снижение затрат на отопление дома в результате полной или частичной замены традиционных видов топлива на коричневый газ. Использование переносных производственных единиц HHO для бытовых нужд, таких как приготовление пищи, получение горячей воды и т. Д. Разработка принципиально новых, эффективных и экологически чистых энергетических установок.

Водородный генератор, построенный по «технологии водяных топливных элементов» С. Мейера (так называлась его диссертация), можно купить – их производство осуществляется многими компаниями в США, Китае, Болгарии и других странах. Предлагаем самодельный водородный генератор.

Конструкция водородного генератора

При самостоятельном строительстве водородных генераторов за основу обычно берется классическая схема электростанции Брауна. Такой электролизер средней емкости состоит из группы ячеек, каждая из которых содержит группу пластинчатых электродов. Емкость устройства определяется общей площадью пластинчатых электродов.

Ячейки размещаются внутри резервуара, который хорошо изолирован от внешней среды. На корпусе бака есть выходы для подключения водопровода, выхода водорода, а также контактная панель для подключения электричества.


Аппарат генерации водорода разработан по схеме Брауна. По всем расчетам, этот прибор должен полностью обеспечивать дом теплом и светом. Другой вопрос, какие габариты и мощность позволят это сделать (+)

Схема генератора Брауна среди прочего предусматривает наличие водяного клапана и обратного клапана. За счет этих элементов организована защита установки от водородной регургитации. Эта схема теоретически не исключает установку водородной системы, например, для устройства отопления загородного дома.

Как изготовить генератор

Тонны интернет-ресурсов публикуют всевозможные схемы и чертежи водородного генератора, но все они работают по одному принципу. Предлагаем вам рисунок простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

В данном случае электролизер представляет собой группу металлических пластин, соединенных винтами. Между ними устанавливаются изолирующие шайбы, а крайние толстые крышки также выполнены из диэлектрического материала. От коллектора, установленного в одной из крышек, линия подачи газа ведет к резервуару для воды, а оттуда – к другому резервуару. Резервуары предназначены для отделения паровой составляющей и сбора смеси водорода и кислорода для подачи ее под давлением.

Кончик. Электролитические пластины для генератора должны быть из нержавеющей стали с добавлением титана. Он будет служить дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, служащие электродами, могут быть любого размера. Однако следует помнить, что производительность устройства зависит от их площади. Чем больше электродов будет задействовано в процессе, тем лучше. Но при этом потребляемая мощность будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику питания. Здесь тоже есть место для экспериментов: на электролизер можно подавать разное напряжение, используя регулируемый источник питания.

В качестве электролизера можно использовать пластиковую емкость от водяного фильтра, в которой находятся электроды из нержавеющей стали. Изделие удобно тем, что его легко закрыть снаружи, пропустив трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный генератор водорода имеет невысокий КПД из-за небольшой площади электродов.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Мы расскажем, как можно сделать самодельный генератор для производства водородно-кислородной смеси (ГФО). Его мощности будет недостаточно для обогрева дома, но полученного количества газа хватит на газовую горелку для резки металла.


Рис. 8. Схема газовой горелки.

Обозначения:

    а – сопло горелки; б – трубы; в – водяные затворы; д – вода; д – электроды; е – герметичный корпус.

Сначала делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последнего используются стальные пластины (их размер не обязателен, в зависимости от желаемой емкости), закрепленные на диэлектрической подложке. Соедините все пластины каждого электрода вместе.

Когда электроды готовы, установите их в резервуар так, чтобы точки подключения силовых кабелей находились выше предполагаемого уровня воды. Выводы от электродов идут к источнику питания 12 В или автомобильному аккумулятору.

Сделайте отверстие в крышке бака для газоотводящего патрубка. В качестве водоотделителей можно использовать обычные 1-литровые стеклянные банки. Заполните их 2/3 водой и подключитесь к электролиру и горелке, как показано на рисунке 8.

Лучше взять готовую горелку, потому что не каждый материал может выдерживать температуру сгорания коричневого цвета. Подключите его к выходу последнего водяного клапана.

Заполните водный электроляр, к которому добавляется обычная кухонная соль.

Примените напряжение на электроды и проверьте работу устройства.

Отопление дома газом Брауна


Диаграмма генератора водорода.

Водород является наиболее распространенным химическим элементом, поэтому его использование экономически выгодно.

Для многих домовладельцев и домов отдыха возникает вопрос, как получить «чистую» и дешевую энергию для нужд домохозяйства. Ответ можно найти в инновациях, таких как генератор воды для отопления дома.

Исследователи благодаря своим достижениям позволили многим людям использовать такое устройство для производства газа. Устройство может производить водород (коричневый газ), который будет использоваться для производства энергии.

Можно представить это соединение с использованием химической картины, такой как HHO. Этот газ может быть получен из воды электролизом. Есть много примеров в жизни, когда люди хотят нагревать свой домашний оксид водорода. Однако, что этот тип топлива приобрел популярность, вы должны сначала научиться производить его (коричневый газ) дома.

До сих пор в частном доме нет достаточно надежных технологий водорода.

Посмотрите фильм, в котором опытный пользователь объясняет, как сделать генератор водорода:

Безопасность установки

Многие мастера положили пластины в пластиковых контейнерах. Не сохраняйте это. Требуется резервуар из нержавеющей стали. Если он недоступен, вы можете использовать дизайн с досками открытых типов. В последнем случае необходимо использовать высококачественный электрический и водный изолятор для обеспечения надежной работы реактора.

Известно, что температура сгорания водорода составляет 2800. Это самый взрывоопасный газ, обнаруженный в природе. Коричневый газ – это не что иное, как «выпас» смесь водорода. Следовательно, генераторы водорода в транспортных средствах требуют высококачественной сборки всех системных компонентов и доступность датчиков мониторинга процессов.

Рабочая датчик температуры жидкости, давление и амперметр не нужны в конструкции установки. Особое внимание следует уделять поглотителю поглотителя на розетке реактора. Это чрезвычайно важно. В случае зажигания смеси этот клапан предотвратит пламена, чтобы предотвратить пламя внутри реактора.

Генератор водорода для отопления жилых и промышленных пространств, которые работают по тому же принципу, несколько раз отличаются с более высоким выходным реактором. В таких растениях отсутствие запаха водорода является смертельной угрозой. Также рекомендуется оборудовать такой обратный клапан автомобильных генераторов водорода, чтобы обеспечить безопасную и надежную работу установки.

Генератор промышленного изготовления

На уровне промышленного производства технологии для отечественных генераторов водорода постепенно контролируются и развиваются. Как правило, электростанции для домашних приложений с мощностью, не превышающими 1 кВт.

Это устройство предназначено для производства водородного топлива в режиме непрерывного режима работы не более 8 часов. Их главная цель состоит в том, чтобы обеспечить энергию для систем отопления.

Единицы также разработаны и изготовлены для работы в кондоминиумах. Это устройства с более высокой мощностью (5-7 кВт), целью которого не только отопление, но и производство электроэнергии. Этот вариант комбинации быстро приобретает популярность в западных странах и Японии.

Комбинированные генераторы водорода характеризуются как высокопроизводительные системы и низкокислые выбросы диоксида углерода.


Пример фактической промышленной установки мощностью до 5 кВт. В будущем оборудование включает такие единицы летних домов и кондоминиумов.

Российская промышленность также приступила к работам по этому перспективному виду производства топлива. В частности, «Норильский никель» осваивает технологию производства водородных агрегатов, в том числе бытовых.

В процессе разработки и производства планируется использовать различные типы топливных элементов:

    протонообменная мембрана; ортофосфорная кислота; протонный обмен в метаноле; щелочной; твердый оксид.

Между тем процесс электролиза обратим. Этот факт говорит о том, что можно получить уже нагретую воду без сжигания водорода.

Похоже, это еще одна идея, которая может положить начало новому витку увлечения, связанного с производством бесплатного топлива для бытовых котлов.

Экономическая целесообразность

Сделать качественную водородную установку в домашних условиях очень сложно. Мастеру придется учесть множество параметров. Например, необходимо тщательно выбрать металл для электродов. У него должны быть определенные свойства.


Всеми любимая нержавеющая сталь – недорогое, но недолговечное решение. Топливные элементы в них довольно быстро выйдут из строя.

Также при установке гидролизера необходимо соблюдать установочные размеры. Для их получения необходимо провести сложные расчеты с учетом качества воды, требуемой мощности и т. Д.

При создании устройства важно даже сечение проводников, через которые на электроды подается напряжение. Речь идет не об эффективности генератора, а о безопасности его эксплуатации, но и этот важный нюанс следует учитывать.

Основная проблема таких устройств – высокий расход электроэнергии на производство оксигидрогенного водорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания такого топлива.

Из-за низкого КПД цена водородной установки для дома делает производство этого газа и его последующее использование для отопления нерентабельным. Вместо того, чтобы тратить электроэнергию, проще установить любой электрокотел. Так будет эффективнее.

Что касается автомобильного транспорта, картина не сильно отличается. Да, можно сделать гидролизер для экономии топлива, но это снижает безопасность и надежность.

Газовая сварка – единственное место, где водород можно эффективно использовать в качестве топлива. Устройства на водородной основе меньше весят, компактнее кислородных баллонов, но намного эффективнее. Причем стоимость получения смеси здесь роли не играет.

Оцените статью
Добавить комментарий