Водородный двигатель – будущее наших автомобилей

Проблема топливных ресурсов – одна из актуальнейших на сегодняшний день, а с течением времени она будет только усугубляться. Нефтепродукты, среди которых бензин – один из самых потребляемых, не только дорожают с завидной регулярностью, но и в недалёком будущем обещают стать товаром весьма дефицитным. Потому уже сейчас понятно: будущее – за альтернативными видами топлива. Водородный двигатель – вот то самое ноу-хау, которое обещает решить многие проблемы автомобилистов. И самое приятное то, что сделать подобный агрегат, вырабатывающий энергию для машины из воды, можно самостоятельно, как говорится, собственными силами!

Кстати, двигатель «от воды», как и многие чудеса научно-технического прогресса, пришёл к нам с Запада. «Газ Брауна», а именно так называют автомобильный водород, добывают в процессе электролиза. В Америке уже много лет существуют и продаются довольно элементарные установки, позволяющие водителю сэкономить чуть ли не 50 процентов топлива. А люди, разбирающиеся в технике и не забывшие школьный курс физики и химии, собирают водородный генератор своими руками.

От теории к практике

Пробная водородная установка может выглядеть следующим образом. Под капот автомобиля устанавливается небольшая ёмкость с водой – контейнер или сосуд. Эта ёмкость играет роль водородных топливных ячеек. Вода обычная, из крана. В неё насыпается чайная ложечка катализатора, сода, затем погружаются пластины из нержавейки – 2-3 штуки. Проводами пластины соединены с аккумулятором. Когда включается зажигание, начинается процесс химической реакции, и водородный двигатель вырабатывает соответствующий газ. А шланг с водородом монтируется в воздуховод следом за фильтром.

Как и в любом агрегате, в нашем двигателе важно всё установить правильно и в нужной последовательности. Когда установка завершена, из воды путём электролиза добываются кислород и водород. Происходит реакция расщепления молекул воды на водородные и кислородные атомы. Смесь газов по впускному коллектору втягивается в топливный бак машины, там смешивается с бензином и далее сгорает как обычное топливо.

Какую выгоду приносит водородный двигатель, если бензин всё равно нужен, спросите вы? Большую, даже если пока ваше авто ещё не работает на чистом водороде. Обогащение бензина кислородом и водородом способствует более полной выработке горючего, что в разы повышает производительность работы двигателя. Это значит, что если раньше на 100 км, к примеру, вы расходовали 5 литров бензина, то теперь их хватит на 130-150 километров! Неплохо, да?

И ещё о плюсах

Когда-то люди мечтали делать деньги из воздуха, т.е. из «ничего». Водородный двигатель позволяет из другого «ничего» – из воды – получать топливо. Преимущества водородного топлива таковы:

• высокая экологичность продукта. Отработанные газы практически безвредны и не представляют угрозы окружающей среде в отличие от выхлопных продуктов горения бензина или соляры;
• теплота сгорания водорода значительная даже по сравнению с бензином – двадцать восемь тысяч шестьсот двадцать килокалорий на килограмм;
• смесь водорода и кислорода обладает высокой воспламеняемой способностью при широком температурном режиме. Поэтому, независимо от того, атмосферный воздух горяч или холоден, автомобиль одинаково хорошо движется;
• работая на водородном топливе, машина практически не детонирует, сохраняя мягкий, плавный ход даже при сжатии в пределах 14,0;
• водородное топливо хорошо воспламеняется при разных пропорциях смешивания с воздухом. Поэтому можно регулировать качество образующейся в двигателе воздушно-газовой смеси, изменяя количество подаваемых смешанных газов (водород и кислород). Если использовать водород (Н2), можно, по большей части, не дросселировать воздушный поток при впуске, благодаря чему повышается температурный коэффициент полезного действия у двигателя машины в режиме частичной нагрузки.

Дальнейшие задачи и перспективы

На сегодняшний день практически все автомобильные концерны – BMW, Honda, Opel, Ford и другие – заняты разработкой водородных двигателей разной модификации с перспективой внедрения их в серийное производство и постепенный переход от бензиновых на газовые виды топлива. Задачи конструкторно-технического характера следующие:

• если брать за основу бензиновый двигатель, то в нём необходимо увеличить рабочий объём цилиндров;
• в двигателе должна обеспечиваться необходимая для водорода степень сжатия;
• водородовоздушная смесь воспламеняется очень быстро, поэтому необходимо разработать систему предотвращения преждевременности этого процесса, особенно учитывая возможность обратных вспышек или детонации;
• предотвращение образования окисей азота в отработанных газах, когда атмосферный воздух используется как окислитель.

Эти и другие задачи находятся в стадии интенсивного решения, и в недалёком будущем большинство авто будет бегать на водородных двигателях не только самодельных, но и заводских.

Водородный генератор своими руками для отопления дома

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения. Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие. Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг. При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел. Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат. Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками. Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин:

1. Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
2. Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
3. Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
4. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
5. При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
6. Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах. В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д. Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает. При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С. Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

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

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

• достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
• правильного выбора материала для изготовления электродов;
• высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии. Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле. Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

Произведите собственный водород — Самодельный генератор водорода — LED Journal

В Интернете можно найти генераторы водорода различных конструкций. Существует также множество доступных для загрузки схем, показывающих, как построить собственный генератор водорода (или газа Брауна). Добавляя этот компонент в свой автомобиль, имейте в виду, что некоторые автомобили могут не получить преимущества от впрыска газа Брауна, но многие из них будут, особенно в небольших старых автомобилях.

Совместимость автомобилей с газом Брауна

Некоторые автомобили, особенно новые автомобили со всем компьютерным управлением, могут работать с перебоями, если ввести газ Брауна в систему впуска воздуха. В первую очередь это связано со всеми датчиками, которые сегодня устанавливаются на автомобили.

Когда газ Брауна вводится в систему впуска воздуха, он обогащает воздух, добавляя водород и кислород. Датчики двигателя автомобиля предназначены для определения «нормального» качества воздуха и выполнения любых необходимых регулировок двигателя в случае изменения качества воздуха. Когда они обнаруживают воздух, обогащенный водородом и кислородом, в воздушно-топливной системе, компьютер автоматически вносит изменения в воздушно-топливную смесь, что приводит к перебоям в работе двигателя.

Некоторые люди избежали этой проблемы, сняв датчики воздуха с автомобиля и заменив их поддельным датчиком, который заставляет компьютер думать, что датчик все еще там, но, в отличие от датчика воздуха, поддельный датчик не отправляет никаких сообщений. сигналы на бортовой компьютер. Существуют и другие способы избежать этой проблемы, и быстрый поиск в Интернете по запросу «автомобильные датчики и газ Брауна» покажет способы избежать проблем с компьютером.

Самодельный генератор водорода

Создаваемый вами водородный генератор должен быть специально разработан для автомобиля, в который вы его устанавливаете. Вам нужно место для генератора водорода, и он также должен быть расположен близко к батарее (для питания).

Список компонентов

Чтобы начать сборку водородного генератора, вам потребуются как минимум следующие компоненты:

• Канистра, достаточно большая, чтобы вместить воду, электролизные пластины и проводку.
• Не менее двух розеток из нержавеющей стали.
• Втулки, пластиковые или резиновые шайбы и винты из нержавеющей стали.
• Провода повышенной прочности (калибр 6–8) — красный (плюс) и черный (минус).
• Блоки предохранителей с предохранителями не менее 30 А
• Достаточное количество пластиковых трубок для соединения бачка с системой впуска топлива.
• Выключатель питания, позволяющий управлять питанием генератора

Основные инструкции по сборке генератора водорода

Для сборки генератора водорода можно использовать множество различных типов контейнеров, но наиболее распространенным является стандартная труба из ПВХ от 6 до 8 дюймов, отрезанная до нужной длины. Труба должна быть полностью герметизирована, чтобы газ мог удерживаться и улавливаться. Для этого можно использовать заглушки из ПВХ или резьбовые наконечники.

Настенные пластины из нержавеющей стали используются для закрытия старых емкостей, которые больше не используются. Их можно найти в любом хозяйственном магазине. Следует использовать нержавеющую сталь, потому что она не подвержена коррозии, как обычная сталь. Электролиз разъедает обычную сталь в течение нескольких минут.

Стальные стеновые пластины должны быть прижаты друг к другу, но не соприкасаться. Установите втулки внутри «отверстий для винтов» настенных пластин, используйте резиновые шайбы на внешней стороне пластин и соедините их винтами из нержавеющей стали, но оставьте каждый винт прикрепленным к отдельной пластине. Пластины не должны касаться друг друга, но каждый винт должен касаться каждой пластины.

Подсоедините красный (положительный) провод к винту на одной из пластин и подсоедините черный (отрицательный) провод к противоположному винту на другой пластине. Теперь у вас должно быть пространство около 1/8 дюйма между двумя пластинами с каждым проводом, соединяющим каждую пластину. Одна пластина служит положительным проводником, а другая пластина будет служить отрицательным проводником. При питании ток проходит через воду внутри канистры, разбивая воду на отдельные атомы (водород и кислород).

Пластиковая трубка (обычно около ¾ дюйма) должна быть вставлена ​​через просверленное отверстие в верхней части баллона, где будет собираться газ. Именно эта трубка будет подключаться к системе впуска вашего автомобиля; поставляет газ Брауна. В качестве меры предосторожности подсоедините шланг к канистре водородного генератора и направьте его в отдельную канистру с водой, а затем, наконец, подсоедините его к системе впуска вашего автомобиля. Эта вторичная канистра поможет предотвратить катастрофу в случае, если бензин каким-то образом воспламенится в двигателе.

Установите выключатель питания внутри автомобиля и подключите его к красному проводу, подающему питание на водородный генератор. Существует несколько различных способов подключения выключателя питания, поэтому проведите небольшое исследование по этому вопросу. Также установите блок предохранителей на одной линии с проводом питания. Если какой-либо провод был каким-то образом закорочен, предохранитель перегорит, а не вызовет электрическое повреждение или возгорание вашего автомобиля.

Соединение с системой впуска воздуха

Большинство автомобилей оснащены воздухозаборником резинового типа, который соединяется с воздушным фильтром автомобиля непосредственно с воздухозаборником двигателя. Именно к этому резиновому компоненту вы хотите подключить трубку от генератора водорода. Когда генератор водорода работает, внутри контейнера создается давление, из-за чего газ попадает в камеры сгорания двигателя.

Дополнительная информация о создании этих систем

Эта короткая статья никоим образом не может описать всю науку, связанную с созданием самодельного генератора водорода. Он был написан, чтобы охватить самые основы этого компонента и дать вам краткое представление о том, как они работают и подключаются к транспортному средству. Я включил несколько ссылок ниже, которые следует просмотреть, прежде чем пытаться построить собственный генератор водорода.

И помните; будьте осторожны при их строительстве, потому что они могут взорваться!

Преобразование бензинового двигателя в водородный

После успеха гибридных и электрических автомобилей пришло время для автомобилей, работающих на топливных элементах или водородных элементах, другом виде устойчивого движения.

В Интернете можно приобрести комплекты, которые, как утверждается, «преобразуют» наши бензиновые и дизельные автомобили в водородные транспортные средства, заявляя об экономии топлива до 30%.

Как работает водородный автомобиль?

Топливный элемент превращает водород и кислород воздуха в воду, и именно этот химический процесс генерирует энергию, которая приводит в действие полностью электрический двигатель.

Уже более двух десятилетий существует технология водородных топливных элементов для автомобилей, но она не получила должного развития, поэтому такой автомобиль не предлагался на рынке.

Ситуация изменилась с новым топливным элементом Mirai от Toyota, и вполне вероятно, что, как и в случае с гибридными автомобилями, эта презентация послужит сигналом для других производителей пойти по стопам Toyota.

Можно ли переоборудовать обычный автомобиль в автомобиль на водородных топливных элементах?

Да, но любой инженер-механик скажет вам, что этот метод слишком дорог, чтобы оправдать усилия.

Верно также и то, что для перевода автомобиля с бензина или дизельного топлива на водород необходимо заменить двигатель, всю систему подачи и распределения топлива, трансмиссию и коробку передач. Иными словами, общая стоимость операции будет больше стоимости самого автомобиля.

Крупногабаритные и дорогостоящие автомобили внутреннего сгорания, такие как автобусы или грузовики для дальних перевозок, являются единственными обстоятельствами, при которых переоборудование имеет смысл, хотя каждый случай все равно необходимо оценивать индивидуально.