собираем действующую установку своими руками. Электролизер водорода своими руками

Содержание

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула h3 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента h3, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого h3 надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

• Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
• При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
• В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
• При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

• Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
• Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
• Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
• Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
• Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
• Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Типы установок

На сегодняшний день водородный генератор для автомобиля может быть укомплектован тремя различными по типу, характеру работы и производительности электролизёрами:

1. Простой, цилиндрического типа. Производит 700 миллилитров газа в минуту. Такой производительности достаточно для двигателей с рабочим объёмом до 1,4 литров.
2. С ячейками раздельного типа. Является самым эффективным по типу конструкции и производительности. Выход газа превышает 2 литра в минуту. Такой объём позволяет применять его на грузовом транспорте.
3. Электролизёр с пластинами открытого типа. Эта конструкция обеспечивает дополнительное охлаждение системе, в результате чего может использоваться при длительной работе агрегата. Выход газа регулируется количеством пластин реактора.

Первый тип конструкции вполне достаточен для множества карбюраторных двигателей. Отсутствует необходимость в установке сложной электронной схемы регулятора производительности газа, да и сама сборка такого электролизёра не представляет сложности.

Для более мощных автомобилей предпочтительна сборка второго типа реактора. А для двигателей, работающих на дизельном топливе, и большегрузных машин используют третий тип реактора.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Расскажем, как можно сделать самодельный генератор для получения смеси водорода и кислорода (ННО). Его мощности на отопления дома не хватит, но для газовой горелки для резки металла количество полученного газа будет достаточным.

Обозначения:

• а – сопло горелки;
• b – трубки;
• c – водные затворы;
• d – вода;
• е – электроды;
• f – герметичный корпус.

В первую очередь делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последних используем стальные пластины (их размер выбираем произвольно, в зависимости от желаемой производительности), прикрепленные к диэлектрическому основанию. Соединяем между собой все пластины каждого из электродов.

Когда электроды готовы их надо укрепить в емкости таким образом, чтобы места подключения проводов питания были выше предполагаемого уровня воды. Провода от электродов идут к блоку питания на 12 вольт или автомобильному аккумулятору.

В крышке емкости делаем отверстие под трубку для выхода газа. В качестве водных затворов можно использовать обычные стеклянные банки емкостью 1 литр. Заполняем их на 2/3 водой и подключаем к электролизеру и горелке, как показано на рисунке 8.

Горелку лучше взять готовую, поскольку не каждый материал может выдержать температуру горения газа Брауна. Подключаем ее к выходу последнего водного затвора.

Наполняем электролизер водой, в которую добавлена обычная кухонная соль.

Подаем напряжение на электроды и проверяем работу устройства.

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и геотермальное тепло — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Электролизер для автомобиля своими руками

В интернете можно найти много схем HHO систем, которые, если верить авторам, позволяют экономить от 30% до 50% топлива. Такие заявления слишком оптимистичны и, как правило, не подтверждаются никакими доказательствами. Упрощенная схема такой системы продемонстрирована на 11 рисунке.

Упрощенная схема электролизера для автомобиля

По идее, такое устройство должно снизить расход топлива за счет его полного выгорания. Для этого в воздушный фильтр топливной системы подается смесь Брауна. Это водород с кислородом, полученные из электролизера, запитанного от внутренней сети автомобиля, что повышает расход топлива. Замкнутый круг.

Безусловно, может быть задействована схема шим регулятора силы тока, использован более эффективный импульсный блок питания или другие хитрости, позволяющие снизить расход энергии. Иногда в интернете попадаются предложения приобрести низкоамперный БП для электролизера, что вообще является нонсенсом, поскольку производительность процесса напрямую зависит от силы тока.

Это как система Кузнецова, активатор воды которой утерян, а патент отсутствует и т.д. В приведенных видео, где рассказывают о неоспоримых преимуществах таких систем, практически нет аргументированных доводов. Это не значит, что идея не имеет прав на существование, но заявленная экономия «слегка» преувеличена.

Опасность водородного топлива

В рассмотренных выше недостатках упоминалось об опасности применения водородного топлива для двигателя. Это главный минус новой технологии.

В сочетании с окислителем (кислородом) возрастает риск воспламенения водорода или даже взрыва. Проведенные исследования показали, что для воспламенения h3 достаточно 1/10 части энергии, необходимой для зажигания бензиновой смеси. Другими словами, для вспыхивания водорода хватит и статической искры.

Еще одна опасность заключается в невидимости водородного пламени. При горении вещества огонь почти незаметен, что усложняет процесс борьбы с ним. Кроме того, чрезмерное количество h3 приводит к появлению удушья.

Опасность в том, что распознать данный газ крайне сложно, ведь у него нет запаха и он полностью невидим для человеческого глаза.

Кроме того, сжиженный h3 имеет низкую температуру, поэтому в случае утечки с открытыми частями тела высок риск серьезного обморожения. Находится данный газ должен в специальных хранилищах.

«Форд» запатентовал водородный ДВС, который может дать вторую жизнь V8

Концерн Ford инвестирует в необычный водородный двигатель внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива, турбонаддувом, системой изменения фаз газораспределения и рециркуляцией выхлопных газов. Патент перспективного силового агрегата обнаружил американский портал Muscle Cars & Trucks — в документах показан принцип работы одноцилиндрового водородного двигателя, который способен работать на очень бедной смеси.

Преимущества решения Ford очевидны — сделав ставку на бедную топливно-воздушную смесь, можно снизить риск детонации и улучшить экономичность. Вдобавок, если идею удастся масштабировать, то заменив бензин или дизель на водород можно сохранить хотя бы часть восьмицилиндровых агрегатов (в актуальной линейке Ford их целых шесть) без ущерба для характеристик и экологии.

Концепция такова — инженеры «голубого овала» предлагают воспользоваться тем, что стехиометрическое значение водорода составляет 34:1, тогда как для бензиновых моторов не добиться показателей выше 18,5:1. Это значит, что скорость воспламенения водорода гораздо выше, чем у бензина. Риски детонации тоже выше, но их можно свести к минимуму, сделав ставку на бедную смесь. Топливо и воздух планируют смешивать перед камерой сгорания, причём для сокращения количества воздуха Ford задействует систему рециркуляции выхлопных газов EGR.

В зависимости от требований к крутящему моменту (читай, от выбранного режима двигателя и степени нажатия на педаль акселератора) будет программно рассчитано значение потока EGR. Свою лепту в точную дозировку внесёт и система изменения фаз газораспределения. Если и такой сложной системы будет недостаточно, Ford не исключает использование водородного двигателя в составе гибридной силовой установки — агрегат на водороде сможет работать в роли генератора энергии и подключаться к колёсам только на высоких скоростях.

Не стоит забывать, что патент Ford описывает теоретическую возможность создания водородного двигателя с уникальными характеристиками, а воплощение идеи на практике будет зависеть от множества факторов. К примеру, мотористам придётся поработать над оптимальными формами поршней и камеры сгорания. Впрочем, у водородных агрегатов есть неоспоримое экологическое преимущество перед бензиновыми и дизельными, ведь продукты сгорания водорода не токсичны.

Переводить настоящие двигатели V8 с бензина на водород начал концерн Toyota — опытный образец 5,0-литрового «атмосферника» уже создан, а водородная GR Corolla с менее объёмным турбомотором проехала гонку на выносливость.

Готов и проект перевода дизельных двигателей на водород — в Punch считают, что решить вопрос экологии удастся, не потеряв в производительности, так что единственной проблемой станет отсутствие заправочной инфраструктуры. Не стоит забывать, что в Land Rover, Hyundai или той же Toyota смотрят на водородные технологии и через призму топливных ячеек.

Самодельный генератор водорода HHO

ОПАСНОСТЬ: Этот проект включает в себя создание смеси водорода и кислорода, которая является очень ВЗРЫВООПАСНЫМ ГАЗОМ. При содержании в замкнутом пространстве детонация газа будет очень опасна и может привести к серьезным травмам.

Как это работает
Вода представляет собой соединение двух элементов: водорода и кислорода. Он имеет химический символ h3O, который указывает на то, что каждая молекула представляет собой комбинацию одного атома кислорода и двух атомов водорода.

Все атомы могут образовывать «ионы». Это точно такой же атом, только с небольшим дополнительным зарядом. Атомы могут ионизироваться в присутствии электрического поля. Вы можете увидеть крайние примеры этого в проекте DIY Tesla Coil. Водород образует положительные ионы, а кислород образует отрицательные ионы. Мы используем это в своих интересах, используя электрическое поле, чтобы разделить молекулы воды.

Поместив два электрода (металлические пластины) в воду, мы можем создать электрическое поле между ними, подключив их к клеммам батареи или источника питания. Положительный электрод известен как анод, а отрицательный — как катод. Чистая вода на самом деле не проводит электричество, поэтому ее нельзя использовать без добавления чего-либо в воду. Водопроводная вода уже содержит много растворенных соединений, которые позволяют воде проводить ток. Ионы, образующиеся в воде, будут притягиваться к электроду противоположной полярности, т. е. положительные ионы водорода будут двигаться к катоду, а отрицательные ионы кислорода — к аноду. Как только ионы достигают поверхности электродов, заряды нейтрализуются за счет добавления или удаления электронов. Затем газ платно пузырится из оставшейся воды, которую необходимо собрать.

Электроды обычно изготавливаются из металла или графита (углерода), чтобы они могли передавать электричество в воду. Важно, чтобы выбранный материал не реагировал легко с кислородом или одним из растворенных соединений, иначе реакции будут происходить на поверхности катода (отрицательного электрода) и вода будет загрязнена продуктами реакций. Вы увидите пример этого ниже, когда используются медные электроды. Это также означает, что газообразный кислород не выделяется или выделяется очень мало, когда он соединяется с металлическим электродом и остается в контейнере.

Проект

Это простой проект, который используется для получения газообразного водорода и кислорода путем электролиза воды. Цель состояла в том, чтобы получить хорошую производительность газа без использования дополнительных химикатов или эрозии электродов.

Первые испробованные электроды остались от другого проекта. Они были сделаны из углеродных стержней с медным покрытием, которые не идеальны из-за того, что медь способна вступать в реакцию с водой. Идея заключалась в том, что в конечном итоге вся медь прореагирует, и останется только углерод, который не загрязнит воду.

Медь слишком долго реагировала, и было решено, что это вообще бесполезно. Ниже вы можете увидеть результат использования медного электрода для электролиза. Синий шлам, плавающий на поверхности воды, является некоторым реагентом меди и водопроводной воды.

Многие люди используют электроды, сделанные из кухонной посуды из нержавеющей стали или пластин переключателей, потому что нержавеющая сталь не так легко вступает в реакцию. Проблема в том, что марка стали, часто используемой в таких изделиях, невелика, и после нескольких минут работы у вас останется коричневый осадок. Они также довольно тонкие, обычно менее 1 мм, что означает, что они не служат очень долго, прежде чем полностью разрушатся. Эрозия электродов происходит намного быстрее при использовании больших токов или растворов (часто называемых катализаторами).

Объем произведенного газа пропорционален заряду, прошедшему через воду (току), и поэтому большой ток означает больше газа. Для этого расстояние между электродами должно быть как можно меньше, но при этом должно оставаться достаточно места для свободного выхода газа.

В качестве металла для пластин была выбрана специальная высококачественная нержавеющая сталь для снижения коррозии. Такой металл не такой проводящий, как другие, такие как, например, медь, поэтому эти пластины были сделаны из толстых листов толщиной 2 мм, чтобы противостоять этому потенциальному ограничивающему фактору. Был использован металл очень высокого качества, что означало, что его было слишком сложно разрезать обычными инструментами, поэтому эти пластины были вырезаны с помощью струи воды под высоким давлением.

 ИНФОРМАЦИЯ: даже нержавеющая сталь самого высокого качества вступает в реакцию с водой и может выделять токсичные химические вещества. Не прикасайтесь к воде после использования.

Пластины уложены друг на друга с нейлоновыми шайбами ​​между ними в качестве промежутка. Их располагают в чередующихся положениях так, чтобы тарелки были +-+-+-. Затем были использованы крепления из нержавеющей стали, чтобы соединить все это вместе. Важно, чтобы он был хорошо собран, иначе в зоне добычи газа могут возникнуть искры, что приведет к взрыву.

Всего было использовано 16 пластин с расстоянием между ними 1 мм. Большая общая площадь поверхности и толщина пластин и болтов означала, что они могли пропускать очень большие токи без значительного резистивного нагрева металла. Суммарная емкость электродов составила 1 нФ при измерении на воздухе, что указывает на большую близость поверхности для образования газа. Этот набор электродов будет потреблять около 25 А из обычной водопроводной воды. Чтобы собрать газ, электроды нужно поместить в какой-нибудь контейнер. Используемый контейнер был просто чем-то из супермаркета и изначально предназначался для хранения чего-то вроде чая!

В этом видео показан результат подачи 12В на электроды при погружении в обычную водопроводную воду. Никаких «катализаторов» в воду не добавляли, это просто вода из-под крана!

Чертеж около 25А. Питание ячейки контролируется с помощью схемы широтно-импульсной модуляции.

Контейнер был изготовлен из металла, поэтому было важно разместить электроды на пластиковой основе, чтобы предотвратить короткое замыкание. На этом изображении показано, как по обеим сторонам некоторых медных и латунных фитингов, используемых для извлечения газа, были установлены два гнезда типа «банан». Силовая и трубная арматура была плотно прикручена и загерметизирована силиконовым герметиком, чтобы закрытый контейнер был герметичен.

Образующийся газ представляет собой взрывоопасную смесь водорода и кислорода, и с ним следует обращаться с особой осторожностью. Внутри контейнера находится большой объем газа, который в случае воспламенения может взорваться и разрушить контейнер. Во избежание детонации газа труба от баллона вводится в основание другого контейнера, наполовину заполненного водой. Это позволяет газу барботировать через воду, а затем собираться через другую трубу, которая используется в качестве выхода газа. Теперь, если на выходе произойдет воспламенение, пламя не сможет вернуться через барботер в большой объем газа в электролизере. Это абсолютно необходимое устройство безопасности, и его нельзя пропускать.

Сейчас как раз решаю, что делать с газом! Хороший способ увидеть, насколько взрывоопасна газовая смесь, пропускать газ через другую емкость с водой, например кружку, и поджигать пузырьки, когда они достигают поверхности. Каждый пузырь взорвется очень громко и, вероятно, взорвет зажигалку.

Похожий проект, в котором используются взрывоопасные свойства газа, — это эксперимент водородной пушки.

 Вы должны знать, что детонация этой газовой смеси HHO ОЧЕНЬ ОЧЕНЬ громкая.

Отсутствие загрязнения: что мешает процветанию автомобилей, работающих на водороде

НЬЮ-ДЕЛИ: Водородные топливные элементы широко известны благодаря своей способности сжигать и производить только воду в качестве остатка. Добавьте такие факторы, как их способность быстро перезаряжаться и количество вырабатываемой энергии, и вы получите идеальную альтернативу ископаемому топливу.
Как именно работает транспортное средство, работающее на водородных топливных элементах? Пришло время для урока науки.
Водород реагирует с кислородом. Эта реакция производит электричество, которое приводит в действие электродвигатель автомобиля. Двигатель вырабатывает энергию с помощью этой реакции, также называемой сгоранием водорода. Процесс осуществляется с помощью систем подачи топлива и впрыска. Сжигая лишь немного моторного масла, как и в бензиновом двигателе, водород обеспечивает нулевые выбросы при использовании.

Сила водорода | автомобили с двигателем h3 | ТОИ Авто | Положительные и отрицательные стороны

Водород — легкодоступное и возобновляемое топливо. Не нужно создавать огромные нефтеперерабатывающие заводы, чтобы добывать его с поверхности земли. Это топливо, которое при сгорании производит только воду и не наносит вреда окружающей среде.
Количество энергии, которое может производить водородное топливо, намного больше, чем его эквивалент в других видах топлива. Гораздо более быстрое время зарядки по сравнению с электромобилями менее чем за 5 минут. Почти так же быстро, как заправить автомобиль, работающий на ископаемом топливе, и при этом намного чище.

Как и электромобили, водородные автомобили бесшумны, поскольку у них нет двигателя внутреннего сгорания. Они как электромобили, которые заряжаются быстрее. В отличие от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания, которые выделяют дым, автомобили на водородных топливных элементах не загрязняют окружающую среду.
Учитывая столь впечатляющий список преимуществ, можно подумать, что будущее за водородными автомобилями. Так почему же не так много поклонников этой технологии? Почему многие известные автопроизводители отказались инвестировать в этот вид топлива?
Технология водородных топливных элементов полна сложностей. Водород трудно извлечь. Он не существует сам по себе и должен быть извлечен из воды с помощью электролиза, что само по себе является сложным процессом.
Энергия нуждается в огромных инвестициях и политической поддержке, чтобы стать жизнеспособным источником энергии. Без него невозможно создать надлежащую инфраструктуру для использования водорода в качестве топлива.
Сырье, используемое для производства водородного топлива, может быть очень дорогим. Сам электролиз использует определенные специальные металлы для извлечения водорода из воды, что является дорогостоящим.
Водород сталкивается с ограничениями, установленными законодательством различных стран. Если с ними не разобраться, Hydrogen продолжит страдать от участи электромобилей в первые дни своего существования.
Хранение водородных топливных элементов намного сложнее и дороже, чем другие виды топлива. Это увеличивает общую стоимость продукции и повышает цены для автопроизводителей.

Топливный элемент может быть опасен из-за своей легковоспламеняющейся природы.