Как сделать водородный генератор своими руками

Получение водорода электролизом воды

Получение чистого водорода путем электролиза воды — самая очевидная и эффективная технология, и один из наиболее перспективных способов получения альтернативного топлива. Водород добывают из любого водного раствора, а при сгорании он превращается обратно в воду.

По сравнению с прочими методами получения водорода, электролиз воды отличается целым рядом преимуществ. Во-первых, в ход идет доступное сырье — деминерализованная вода и электроэнергия. Во-вторых, во время производства отсутствуют загрязняющие выбросы. В-третьих, процесс целиком автоматизирован. Наконец, на выходе получается достаточно чистый (99,99%) продукт. Из всех методов электролиза наиболее перспективным считают высокотемпературный электролиз (себестоимость водорода от 2,35 до 4,8 $/кг). Его следует иметь на технологическом вооружении, поскольку при определенных экономических условиях он может быть использован в крупнопромышленном масштабе.

Электролизом воды называется физико-химический процесс, при котором под действием постоянного электрического тока дистиллированная вода разлагается на кислород и водород. В результате разделения на части молекул воды, водорода по объему получается вдвое больше, чем кислорода. Эффективность электролиза такова, что из 500 мл воды получается около кубометра обоих газов с затратами около 4 квт/ч электрической энергии.

Технологический ток для протекания процесса электролиза воды для получения водорода и кислорода получается, как правило, при помощи промышленного выпрямителя с необходимыми рабочими параметрами, Обычно это напряжение до 90В и силой тока до 1500 А. Подходящим агрегатом является Пульсар СМАРТ.

На электронном дисплее выпрямителя Пульсар СМАРТ или в специальном ПО для компьютера можно контролировать все стадии процесса производства, что позволяет оператору следить за параметрами, и круглосуточно журналировать протекание технологического процесса. Полностью автоматическая работа, включающая непрерывный мониторинг всех параметров для безаварийного функционирования без надзора оператора. Все параметры, касающиеся напряжения и силы тока постоянно измеряются и контролируются микропроцессором выпрямителя. Более того, все контролируемые параметры фиксируются устройством, которое в случае сбоя или отклонения может автоматически остановить процесс и сигнализирует об этом при помощи световой колонны.

Выпрямители тока серии Пульсар СМАРТ разработаны в соответствии с самыми высокими требованиями промышленной эффективности и международными стандартами. При этом технологическое программное обеспечение допускает гибкую адаптацию к требованиям Заказчика, и постоянно совершенствуется.

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.

Плазменные котлы

Устройства плазменного типа состоят из:

1. реактора. Он представляет собой стальную емкость, внизу которой находится медная пластина с вольфрамовыми электродами. Они утоплены в плазменное вещество;
2. генератора импульсов. Он производит и передает электрические импульсы на электроды;
3. теплообменника. В него поступает образованный внутри реактора пар. Этот элемент является цилиндрической емкостью со змеевиком. Последний наполнен теплоносителем;
4. катализатора. Внутри него плазма восстанавливает свои свойства. Он подключен к теплообменнику;
5. циркуляционного насоса. Находится между катализатором и реактором. Его задача – перегонять плазму внутри котла отопления.

КРЕПЕЖ

Крепежные элементы также нужно делать из нержавейки. Необходимо обеспечить максимальное прилегание всех деталей, чтобы избежать образования искр. Помните: водородный генератор — источник горючего газа!

В описываемом варианте сборки система состоит из 16 пластин. Дистанция между ними составляет примерно по 1 миллиметру между каждой. Значительная площадь поверхности, толщина пластин и крепеж дают возможность пропуска больших токов, избегая резистивного нагрева нержавеющей стали. При измерении в среде воздуха, общая емкость электродов — 1nF. Подобный подбор электродов может использовать в обычной воде до 25 ампер.

Сферы применения водородного генератора

Ввиду проблем, связанных с транспортировкой и хранением водорода, такие устройства востребованы в производствах, где наличие этого газа требует технологический цикл. Перечислим основные направления:

1. Производства, связанные с синтезом хлороводорода.
2. Изготовление топлива для ракетных двигателей.
3. Создание удобрений.
4. Производство нитрида водорода (аммиака).
5. Синтез азотной кислоты.
6. В пищевой промышленности (для получения твердых жиров из растительных масел).
7. Обработка металла (сварка и резка).
8. Восстановление металлов.
9. Синтез метилового спирта
10. Изготовление соляной кислоты.

Основные сферы применения генераторов водорода в промышленности

Несмотря на то, что производство водорода в процессе переработки нефти дешевле, чем его получение путем электролиза, как уже указывалось выше, возникают сложности с транспортировкой газа. Строить опасные химические производства, непосредственно, рядом с перерабатывающими нефть заводами не всегда позволяет экологическая обстановка. Помимо этого водород, полученный путем электролиза, значительно чище, чем при крекинге нефти. В связи с этим на промышленные водородные генераторы всегда высокий спрос.

Выгодно ли отапливать дом водородом

Продавцы компактных генераторов водорода убеждают покупателей в необычайной дешевизне отопления дома водородом. Якобы это даже выгоднее, чем топить газом. Мол, вода, которую заливают в установку, ничего не стоит, об остальных затратах умалчивают. Такие обещания оказывают магическое действие на некоторых наших сограждан, обожающих халяву. Но давайте не будем уподобляться Буратино и, прежде чем ступить в Страну дураков, выясним, почём на самом деле обходится водородное отопление дома.

Средняя отпускная цена природного газа для населения на нужды отопления и для выработки электроэнергии — 4,76 руб/м3. В 1 м3 содержится 0,712 кг. Соответственно, 1 кг природного газа стоит 6,68 рубля. Средняя теплотворная способность природного газа — 50 000 кДж/кг. У водорода — намного выше, 140 000 кДж/кг. То есть, для того чтобы получить количество тепловой энергии, равное той, что образуется при сгорании 1 кг водорода, потребуется 2,8 кг природного газа. Его стоимость — 13,32 рубля. Теперь сравним показатели стоимости тепловой энергии, полученной от сжигания 1 кг водорода, полученного в хорошем заводском электролизере и от 2,8 кг природного газа: 420 рублей против 13,32. Разница — поистине чудовищная, в 31,5 раз! Даже по сравнению с самым дорогим из традиционных видов отопления — электрическим, водород даже близко не может конкурировать, он обходится в 4 раза дороже! Ту электроэнергию, которая будет потрачена на работу электролизера, лучше использовать для работы нагревательных электроприборов, толку будет не в пример больше.

Именно такие рекламные технологии и методы убеждения используют продавцы установок для отопления дома водородом, чтобы втридорога сбыть свой бесполезный товар

Что касается перспектив водородной энергетики, то они есть, но успех связан с перспективными промышленными технологиями, которых ещё не придумали. Бытовые генераторы водорода и водородомобили однозначно убыточны как минимум на ближайшие десятилетия. Их весьма ограниченное использование в некоторых странах возможно лишь благодаря серьёзным государственным дотациям в рамках экспериментальных экологических программ.

Электролизер для получения водорода: чертежи, схема

Рассмотрим, как можно сделать мощную газовую горелку, работающую от смеси водорода с кислородом. Схему такого устройства можно посмотреть на рисунке 8.

Рис. 8. Устройство водородной горелки

Пояснение:

1. Сопло горелки.
2. Резиновые трубки.
3. Второй водяной затвор.
4. Первый водяной затвор.
5. Анод.
6. Катод.
7. Электроды.
8. Ванна электролизера.

На рисунке 9 представлена принципиальная схема блока питания для электролизера нашей горелки.

Рис. 9. Блок питания электролизной горелки

На мощный выпрямитель нам понадобятся следующие детали:

• Транзисторы: VT1 – МП26Б; VT2 – П308.
• Тиристоры: VS1 – КУ202Н.
• Диоды: VD1-VD4 – Д232; VD5 – Д226Б; VD6, VD7 – Д814Б.
• Конденсаторы: 0,5 мкФ.
• Переменные резисторы: R3 -22 кОм.
• Резисторы: R1 – 30 кОм; R2 – 15 кОм; R4 – 800 Ом; R5 – 2,7 кОм; R6 – 3 кОм; R7 – 10 кОм.
• PA1 – амперметр со шкалой измерения не менее 20 А.

Краткая инструкция по деталям к электролизеру.

Ванну можно сделать из старого аккумулятора. Пластины следует нарезать 150х150 мм из кровельного железа (толщина листа 0,5 мм). Для работы с вышеописанным блоком питания потребуется собрать электролизер на 81 ячейку. Чертеж, по которому выполняется монтаж, приведен на рисунке 10.

Рис. 10. Чертеж электролизера для водородной горелки

Заметим, что обслуживание такого устройства и управление им не вызывает трудностей.

Немного о доверчивости и наивности

Некоторые предприимчивые дельцы предлагают на продажу водородный генератор на авто. Рассказывают про обработку лазером поверхности электродов или про уникальные секретные сплавы, из которых они сделаны, специальные катализаторы воды, разработанные в научных лабораториях мира.

Всё зависит от способности мысли таких предпринимателей к полёту научной фантазии. Доверчивость может сделать вас за ваши же средства (иногда даже не малые) владельцем установки, у которой через два месяца эксплуатации разрушатся контактные пластины.

Если уж вы решили таким способом экономить, то лучше собирать установку самостоятельно. По крайней мере, не на кого потом будет пенять.

Как выбрать бензогенератор?

Прежде чем выбрать генератор для газового котла отопления нужно понять, на какой период необходимо резервировать электроэнергию.

Ситуации, в которых может потребоваться бесперебойное питание газового котла:

1. Регулярные кратковременные (до 2 часов) отключения питания. Они могут быть связаны с изношенностью сети либо превышением лимита потребления.
2. Во время ликвидации незначительных аварий, проведения плановых работ, подключения новых потребителей. Электроэнергия может отсутствовать до шести часов.
3. Аварийное отключение после коротких замыканий или поломки в КТП. Срок решения проблемы — до 24 часов.
4. Отключения вследствие сложных погодных условий. Быстрое реагирование ремонтных бригад невозможно. Срок — до трех дней.

Следующий шаг — выбор конкретной модели.

Основными критериями для выбора бензогенератора являются:

• стоимость;
• мощность;
• уровень шума;
• предельная длительность работы;
• качество выходного тока.

Чтобы определить, какой генератор нужен для современного газового котла, следует детально проанализировать каждый пункт.

Мощность — для выбора по данному параметру следует знать мощность газового котла. Если планируется подключение других приборов, учитывается их суммарная мощность. К полученному значению следует прибавить 20-30%.

Дефицит активной генерируемой мощности в энергосистеме может приводить к падению частоты питающего напряжения

Определяя габариты, нужно оценить площадь помещения. Чем компактнее модель, тем выше ее стоимость. Газовые котлы импортного производства требовательны к качеству подаваемого тока.

В этом случае нужен прибор, способный генерировать стабильное напряжение требуемых параметров. Уровень шума большинства генераторов во время работы до 80 децибел. У инверторных моделей этот показатель ниже.

Рекомендации: не стоит выбирать дешевые генераторы. Это сомнительная экономия, поскольку некачественное оборудование гарантированно приведет к тому, что газовый котел быстро выйдет из строя.

При выборе генератора следует учитывать все факторы. Чем чаще и на более длительный срок происходит отключение электричества, тем больше работы предстоит генератору.

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры: — диаметр внешней трубки — 25.317 мм; — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.

От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

• ножовку по металлу;
• дрель с набором свёрл;
• набор гаечных ключей;
• плоская и шлицевая отвёртки;
• угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
• мультиметр и расходомер;
• линейка;
• маркер.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Как сделать водородное отопление своими руками

Сделать отопление на водороде своими руками сможет любой мастер, которому доступны умения работать с металлом.

Для формирования устройства потребуется следующий набор материалов:

• лист нержавейки параметрами 50х50 см;
• болты 6х150, оснащенные шайбами и гайками;
• фильтровальный элемент проточной очистки – пригодится от старой стиральной машинки;
• прозрачная полая трубка длиной 10 м, к примеру, от водяного уровня;
• обычный пищевой пластиковый контейнер на 1,5 литра с прочной герметичной крышкой;
• набор штуцеров с «елочкой» с диаметром отверстия в 8 мм;
• болгарка для резки;
• дрель;
• герметик силиконовый.

Чтобы сделать печь на водороде, подойдет сталь 03Х16Н1, а вместо воды можно взять щелочной раствор, который создаст агрессивную среду для прохождения тока, при этом продлит длительность эксплуатации стальных листов.

Как сделать отопление дома водородом самостоятельно:

1. Металлический лист уложить на ровный стол, нарезать на 16 равных частей. Получаются прямоугольники для будущей горелки. Теперь отрезать у всех 16 прямоугольников один угол – это нужно для последующего соединения деталей.
2. С обратной стороны каждого элемента высверлить отверстие для болта. Из всех 16 листов 8 будет анодами, а 8 катодами. Аноды и катоды нужны для прохождения электрического тока через детали с разной полярностью, это обеспечивает разложение щелочи или дистиллята на водород и кислород.
3. Теперь в пластиковый контейнер выложить пластины, учитывая полярность, чередуя плюс и минус. Изолятором пластин послужит прозрачная трубка, которую нужно нарезать на кольца, а потом полосками толщиной в 1 мм.

1. Металлические пластины фиксируются между собой шайбами таким образом – сначала шайба надевается на ножку болта, затем надевается пластина. После пластины нужно надеть на болт 3 шайбы, потом снова пластину. Таким способом навешивается 8 пластин на анод и 8 пластин на катод.

Теперь нужно выяснить точку упора для болта в пищевом контейнере, в этом месте просверлить отверстие. Если болты в емкость не входят, то ножка болта обрезается до нужной длины. После этого болты продеть в дырки, надеть на ножки шайбы и для герметичности зажать конструкцию гайками. Крышку емкости оснастить отверстием для штуцера, вставить элемент в дырку и для герметичности промазать зону стыка герметиком. Теперь продуть штуцер. И если через крышку выходит воздух, то придется герметизировать крышку по всему периметру.

Тестируется генератор подключением любого источника тока с наполнением емкости водой. На штуцер надевается шланг, второй конец которого погружен в емкость. Если в жидкости образуются воздушные пузыри, то схема работает, если нет, нужно проверить мощность подачи тока. Бывает, что в воде пузырьков воздуха не образуется, но в электролизере они появляются обязательно.

Для обеспечения нужного количества тепловой энергии необходимо увеличить выработку и выход газа повышением напряжения в электролите. В воду залить щелочь, например, гидроксид натрия, который есть в средстве для прочистки труб «Крот». Снова подключить источник подачи тока и проверить мощность электролизера.

Самый последний этап – присоединение горелки к трубопроводу магистрали отопления. Это может быть теплый пол, плинтусная разводка. Стыки следует герметизировать силиконом и можно запускать оборудование в работу.

Принцип работы и особенности электродного котла

Электродный котел – безопасное устройство, которое не переходит в режим сухого хода без теплоносителя

В теплоносителе возникает сопротивление при прохождении через него электротока, за счет хаотического движения электронов от катода к аноду выделяется энергия и нагревается жидкость. Эффективность обогрева зависит от вида наполнителя в системе и его свойств. Теплоноситель выступает в качестве рабочего элемента электрической линии, поэтому нет риска перехода котла на сухой ход. Если из отопительной системы вытекает жидкость, цепь размыкается и агрегат перестает работать.

Установка характеризуется прямым действием, при этом не применяются дополнительные комплектующие элементы. Если на катодных и анодных элементах появляется накипь, снижается мощность ионного котла отопления, но компоненты, пропускающие ток, не разрушаются.