Водородный топливный генератор устройство. Как сделать водородный генератор для дома своими руками: практические советы по изготовлению и монтажу. Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Интерес к генераторам водорода, HHO и газа Брауна, продолжает расти как на дрожжах, но самым радостным фактом является огромное количество людей, которые начинают или планируют собирать генераторы водорода своими руками. Причем совершенно не важно, какой генератор человеку нужен, генератор водорода для авто или генератор водорода для котла или сварки, принцип его действия все равно будет одним и тем же. Чтобы помочь практикам, осваивающим эту нелегкую отрасль, мы начинаем готовить ответы на часто задаваемые вопросы по сборке генераторов водорода своими руками.

Предлагаем Вам первую часть ответов на часто задаваемые вопросы по сборке генератора водорода своими руками. Все ответы, приведены «как есть», то есть без какой-либо вуали, подтекста и скрытых целей, нами преследуемых.

Часть 1. Общие вопросы

В данном выпуске:

1. А зачем это нужно? Можно ведь пойти и купить в магазине генератор водорода, такой, какой нужен ?

2. А разве существуют способы постройки генератора водорода, который будет работать с КПД выше единицы?

5. Вы публикуете сверхединичные генераторы водорода от Александра ( ). Он тоже никогда не поделится своими схемами и наработками? .

7. Какую нужно использовать воду?

8. Какой необходим металл? В различных руководствах говорится о необходимости использовать только очень редкие марки… .

9. Насколько хватает пластин электродов?

10. Как правильно подготовить пластины для электродов?

11. Каковы температурные режимы электролизера и воды?

12. Возможен ли полный перевод автомобиля на газ Брауна?

13. Какие пропорции газа Брауна в топливе безвредны для ДВС?

14. Сколько литров газа Брауна в минуту нужно для работы ДВС?

1. А зачем это нужно? Можно ведь пойти и купить в магазине генератор водорода, такой, какой нужен.

Пока выбор генераторов водорода в магазинах очень скуден. Цена на них неоправданно высока, КПД их работы редко превышает 50% и никогда не превышает даже 90%. Для того, чтобы получить эффективный генератор водорода, работающий с КПД более единицы, на данный момент существует только один путь: сделать его самому.

2. А разве существуют способы постройки генератора водорода, который будет работать с КПД выше единицы?

Конечно существуют! Причем построенные на совершенно разных принципах работы и КПД которых превышает единицу не на доли процентов, что можно списать на погрешности измерений, а превышает единицу в разы!

3. Я хорошо учился в школе и университете, а потому не верю, что бывают генераторы водорода, работающие с КПД больше единицы, как мне в этом убедиться?

Для начала предлагаем посмотреть на уже для всеобщего обозрения генераторы водорода с проведенными . Также Вы можете воспользоваться нашими , для расчетов КПД водородных генераторов и выделяемой тепловой мощности.

4. Существуют ли на данный момент хорошо описанные и повторяемые схемы для сборки сверхединичных генераторов водорода?

Нет не существует! Абсолютное большинство выложенных в интернете схем для сборки сверхэффективных генераторов водорода нерабочие. Поэтому не получится найти схему, собрать по ней генератор и радоваться. Прежде придется много поэкспериментировать самому.

5. Вы публикуете сверхединичные генераторы водорода от Александра (). Он тоже никогда не поделится своими схемами и наработками?

Александр очень активно помогает на форуме практикам, отвечая на их вопросы. Просто у него есть конкретные и четкие цели по доведению своих разработок до логического завершения, а на это нужны средства. Потому Александр до окончания работ по этой теме не планирует отвечать на определенный круг вопросов, в основном это касается электронной схемы управления электролизером.

6. Где и что можно почитать или посмотреть, а также где задавать вопросы?

7. Какую нужно использовать воду?

Практически любую, от водопроводной до дистиллированной. Наилучшая эффективность достигается при использование раствора гидроксида натрия в дистиллированной воде в пропорциях одна столовая ложка на десять литров воды.

8. Какой необходим металл? В различных руководствах говорится о необходимости использовать только очень редкие марки…

Это одно из заблуждений! Подойдет любая нержавеющая сталь! Наилучшие результаты достигаются со сталью, которая не притягивается постоянным магнитом (не является ферромагнетиком), так как на нее ничего не налипает в процессе работы, но и этот момент непринципиален. Главное, чтобы сталь была нержавеющей и, соответственно, чтобы она не окислялась в воде.

9. Насколько хватает пластин электродов?

В процессе работы пластины не разрушаются, поэтому менять их на новые не нужно.

10. Как правильно подготовить пластины для электродов?

Все пластины необходимо тщательно промыть перед сборкой, сначала в мыльном растворе, потом спиртом или водкой. Потом необходимо «погонять» электролизер определенное время, периодически заменяя воду на чистую, и так в течение нескольких дней, пока не выест всю грязь и железо.
Впоследствии вода будет оставаться чистой. Чем чище вода, тем меньше нагрев установки.

11. Каковы температурные режимы электролизера и воды?

При правильно собранном электролизере, пластины и вода не должны нагреваться.
Также крайне желательно электролизер и пластины не перегревать выше 80 градусов.
Если температура на нечистой воде поднимется выше, чем 65 градусов, то грязь и металы с минералами пристанут к пластинам и Вы уже их не удалите и не сможете очистить от них пластины! Их придется удалять только при помощью абразивной обработки, с помощью наждачной бумаги и т.д.

12. Возможен ли полный перевод автомобиля на газ Брауна?

Да, теоретически возможен. Практически любой ДВС работает на газе Брауна совершенно спокойно и устойчиво без каких-либо переделок. Однако необходимо помнить, что продуктом сгорания газа Брауна, является вода, которая без принятия соответствующих мер будет накапливаться в картере двигателя, превращая масло в эмульсию, что приведет к быстрому износу деталей, которые будут с ней соприкасаться в процессе эксплуатации. Поэтому для долгосрочной работы ДВС на газе Брауна необходимо подобрать специальные присадки и решить проблему с удалением воды из масла.

13. Какие пропорции газа Брауна в топливе безвредны для ДВС?

В случае с бензиновыми двигателями возможно до 90% топлива заменить на газ Брауна, оставив только лишь 10 процентов бензина. В случае с дизельным топливом, количество газа Брауна в топливе не должно превышать 75-80%. При соблюдении приведенных выше пропорций применение газа Брауна не будет наносить ДВС никакого видимого урона, а его мощность видимо возрастет.
.

14. Сколько литров газа Брауна в минуту нужно для работы ДВС?

В первую очередь все зависит от объема двигателя, инжекторный двигатель или карбюраторный, какой год службы автомобиля… Если просто взять за основу к примеру жигули «копейку», то ей достаточно 17-18 литров в минуту на холостых оборотах и 20-24 литра на рабочем ходу. Это с расчетом того, что 90% топлива заменены на газ Брауна. Вес такой установки будет порядка 55-60 килограмм с учетом залитой воды.

Как мы уже писали Выше, это только первая часть вопросов. По мере их поступления, мы будем публиковать новые статьи с ответами на поступившие вопросы.

А теперь подарок для студентов вузов, которые слишком сильно увлеклись поиском свободной энергии и совсем забыли про учебу. Есть место, где Вам помогут, а при желание даже сделают

Привет мозгоизобретатели ! В сегодняшнем проекте будет с нуля создан электрический генератор, преобразующий обычную воду в топливо.

Шаг 1: Что такое водородно-кислородный генератор

Водородно-кислородный генератор, аналогичный этому, использует электричество от автомобильного аккумулятора для расщепления воды на газообразный водород и кислород. (Электричество + 2H20 —> 2H2 + O2). В итоге получается топливо, намного мощнее бензина, а в результате выбросов высвобождается только вода!

Это полностью чистый вид топлива, наподобие энергии солнца, ветра или воды, электричество используется только для образования газа.

В видео показано пошаговое создание данного генератора.

ПРИМЕЧАНИЕ: Количество электрической энергии, требуемой для образования газа, превышает энергию, которую можно в итоге получить от генератора. Это НЕ генератор энергии, а простой энергетический конвертор.

Шаг 2: Подготовка металлических заготовок для пластин генератора

Для выполнения данного проекта нам понадобятся детали из нержавеющей стали и трубные фитинги из пластмассы. Вы можете приобрести их в ближайшем магазине хозяйственных товаров.

Я использовал нержавеющую сталь калибра 20 (0,8 мм) и с помощью гидравлического перфоратора пробил требуемые отверстия в верхней и нижней части пластин. В результате мы получили 12 пластин размером 7,6 х 15, 2 см, 4 пластины 3,8 х 15,2 см, и 3 соединительные полоски 2,54 см, 4 — 1,27 см и 3 — 0,62 см. Ленточно-шлифовальная машина используется для сглаживания зазубренных краев вокруг отверстий.

Шаг 3: Увеличение плоскости соприкосновения пластин

Далее я использовал наждачную бумагу с зерном 100 для ошкуривания пластин по диагонали. На обеих сторонах пластины можно увидеть символ «X». Это увеличивает площадь соприкосновения пластины и способствует образованию большего количества газа.

Шаг 4: Конфигурирование пластин в сборе

Пластины соединяются таким образом, чтобы 2 внутренние пластины подключались к одному электрическому выводу, а 2 верхние пластины подключаются к другому выводу. Пластмассовые стержни, пластмассовые шайбы и гайки из нержавеющей стали помогают сделать надежные электрические соединения.

Пластины генератора собираются в следующем порядке – пластина, пластмассовые шайбы, пластина, стопорная гайка из нержавеющей стали и так пока все 8 пластин не будут соединены.

Пошаговая видео инструкция по сборке пластины генератора показана .

После сбора пластин, необходимо установить пластмассовую заглушку 10,1 см, которая прикрепляется в верхней части с помощью нескольких винтов из нержавеющей стали.

Шаг 5: Изготовление корпуса генератора

Корпус состоит из двух пластмассовых адаптеров 10,1 см, с перевернутой заглушкой 10,1 см в нижней части. Основу корпуса составляет акриловая или пластмассовая труба диаметром 10,1 см, Пластины генератора и крышка вкручиваются в верхнюю часть.

Водяной смеситель изготовлен в той же манере из акриловой трубы диаметром 5 см. Его необходимо прикрепить сбоку устройства.

Шаг 6: Изготовление зажимов для смесителя

Зажимы можно изготовить из остатков акриловой или пластмассовой трубы, и приклеить впоследствии клеем в боковой части корпуса.

Для изготовления зажимов я отрезал от трубы диаметром 5 см заготовки 1,9 см и отрезал верхнюю часть размером 0,8 см для формирования захвата. Далее полученную заготовку я прикрепил к акриловому стержню и присоединил к боковой стороне генератора.

Шаг 7: Установка оборотного клапана

В верхнем колене устанавливается прозрачная трубка и одноходовой оборотный клапан. Убедитесь, что клапан стравливает газ, и он не возвращается назад в устройство.

Шаг 8: Подготовка электролита

Для приготовления электролита используется дистиллированная вода и 2-4 ложки KOH (гидроксида калия). Соль или пищевая сода также пригодны, однако со временем они могут вызвать загрязнение и коррозию пластин.

Я размешал хлопья гидроксида калия в воде, далее использовал фильтр для подачи раствора в корпус генератора (после тщательной очистки).

Примечание: Гидроксид калия является каустическим средством и поэтому может вызывать ожоги кожи. Избегайте прямого контакта!

Шаг 9: Финальные штрихи

Я протестировал устройство с использованием автомобильного аккумулятора напряжением 12 В и кабельным перемычками. Образованный газ собирается в небольшой бутылочке из-под воды, и поджигается пламенем.

При напряжении 12 вольт мы получаем 1,5 литра газа в минуту. Если последовательно подключить 2 аккумулятора, тогда при напряжении 24 вольта имеем на выходе 5 литров газа в минуту. Этого достаточно для заполнения емкости объемом 4 галлона (15 литров) за 38 секунд!

Примечание: При большем напряжении в системе присутствует больший ток, что приводит к значительному нагреву. В таком случае возникает опасность расплавления пластмассового корпуса из-за воздействия высокой температуры.

Шаг 10: Сколько силы под капотом нашего генератора?

Данная система не предназначена для использования на транспортном средстве, а просто демонстрирует процесс электролиза воды и образования газа.

Смотрите видео, где показаны эксперименты по поджигу газа, а также некоторые полезные характеристики генератора.

Водород практически идеальный вид топлива, но проблема заключается в том, что он на нашей планете встречается только в виде соединений с другими химическими элементами. Доля «чистого» вещества в атмосфере составляет не более 0,00005%. Учитывая такие реалии, становится актуальным вопрос о водородном генераторе. Рассмотрим принцип работы такого устройства, его конструктивные особенности, сферу применения и возможность самостоятельного изготовления.

Описание и принцип работы водородного генератора

Есть несколько методик выделения водорода и из других веществ, перечислим наиболее распространенные:

1. Электролиз, данная методика наиболее простая и может быть реализована в домашних условиях. Через водный раствор, содержащий соль, пропускается постоянный электрический ток, под его воздействием происходит реакция, которую можно описать следующим уравнением: 2NaCl + 2H 2 O→2NaOH + Cl 2 + H 2 . В данном случае пример приведен для раствора обычной кухонной соли, что не лучший вариант, поскольку выделяющийся хлор является ядовитым веществом. Заметим, что полученный данным способом водород наиболее чистый (порядка 99,9%).
2. Путем пропускания водяного пара над каменноугольным коксом, нагретым до температуры 1000°С, при таких условиях протекает следующая реакция: Н 2 О + С ⇔ СО + H 2 .
3. Добыча из метана путем конверсии с водяным паром (необходимое условие для реакции – температура 1000°С): СН 4 + Н 2 О ⇔ СО + 3Н 2 . Второй вариант – окисление метана: 2СН 4 + О 2 ⇔ 2СО + 4Н 2 .
4. В процессе крекинга (переработки нефти) водород выделяется в качестве побочного продукта. Заметим, что в нашей стране все еще практикуется сжигание этого вещества на некоторых нефтеперерабатывающих заводах ввиду отсутствия необходимого оборудования или достаточного спроса.

Из перечисленных вариантов последний наименее затратный, а первый наиболее доступный, именно он положен в основу большинства генераторов водорода, в том числе и бытовых. Их принцип действия заключается в том, что в процессе пропускания тока через раствор, положительный электрод притягивает отрицательные ионы, а электрод с противоположным зарядом – положительные, в результате происходит расщепление вещества.

Конструктивные особенности и устройство генератора водорода

Если с получением водорода проблем сейчас практически нет, то его транспортировка и хранение до сих пор остается актуальной задачей. Молекулы этого вещества настолько малы, что могут проникать даже сквозь металл, что несет определенную угрозу безопасности. Хранение в абсорбированном виде пока не отличается высокой рентабельностью. Поэтому наиболее оптимальный вариант – генерация водорода непосредственно перед его использованием в производственном цикле.

Для этой цели изготавливаются промышленные установки для генерации водорода. Как правило, это электролизеры мембранного типа. Упрощенная конструкция такого устройства и принцип работы приведен ниже.

Обозначения:

• А – трубка для отвода хлора (Cl 2).
• B – отвод водорода (Н 2).
• С – анод, на котором происходит следующая реакция: 2CL – →CL 2 + 2е – .
• D – катод, реакцию на нем можно описать следующим уравнением: 2Н 2 О + 2е – →Н 2 + ОН – .
• Е – раствор воды и хлористого натрия (Н 2 О & NaCl).
• F – мембрана;
• G – насыщенный раствор хлористого натрия и образование каустической соды (NaОН).
• H – отвод рассола и разбавленной каустической соды.
• I – ввод насыщенного рассола.
• J – крышка.

Конструкция бытовых генераторов значительно проще, поскольку в большинстве своем они не вырабатывают чистый водород, а производят газ Брауна. Так принято называть смесь кислорода и водорода. Этот вариант наиболее практичен, не требуется разделять водород и кислород, то можно значительно упростить конструкцию, а значит и сделать ее дешевле. Помимо этого полученный газ сжигается по мере его выработки. Хранить и накапливать его в домашних условиях не только проблематично, но и небезопасно.

Обозначения:

• а – трубка для отвода газа Брауна;
• b – впускной коллектор подачи воды;
• с – герметичный корпус;
• d – блок пластин электродов (анодов и катодов), с установленными между ними изоляторами;
• e – вода;
• f – датчик уровня воды (подключается к блоку управления);
• g – фильтр водоотделения;
• h – подвод питания, подаваемого на электроды;
• i – датчик давления (подает сигнал блоку управления при достижении порогового уровня);
• j – предохранительный клапан;
• k – отвод газа с предохранительного клапана.

Характерная особенность таких устройств – использование блоков электродов, поскольку не требуется сепарирование водорода и кислорода. Это позволяет сделать генераторы довольно компактными.

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.

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.

Бытовое применение

В быту также есть применение водороду. В первую очередь это автономные отопительные системы. Но здесь некоторые особенности. Установки по производству чистого водорода стоят значительно дороже, чем генераторы газа Брауна, последние даже можно собрать самостоятельно. Но при организации отопления дома необходимо учитывать, что температура горения газа Брауна значительно выше, чем у метана, поэтому потребуется специальный котел, который несколько дороже обычного.

В интернете можно встретить немало статей, в которых написано, что для гремучего газа можно использовать обычные котлы, это делать категорически нельзя. В лучшем случае они быстро выйдут из строя, а в худшем могут стать причиной печальных или даже трагических последствий. Для смеси Брауна предусмотрены специальные конструкции с более термостойким соплом.

Необходимо заметить, что рентабельность отопительных систем на основе водородных генераторов вызывает большое сомнение ввиду низкого КПД. В таких системах имеются двойные потери, во-первых, в процессе генерации газа, во-вторых, при нагреве воды в котле. Дешевле для отопления сразу нагревать воду в электрическом бойлере.

Не менее спорная реализация для бытового использования, при которой газом Брауна обогащают бензин в топливной системе двигателя автомобиля с целью экономии.

Обозначения:

• а – генератор ННО (принятое обозначение для газа Брауна);
• b – отвод газа в камеру сушки;
• с – отсек для удаления водяных паров;
• d – возвращение конденсата в генератор;
• е – подача осушенного газа в воздушный фильтр топливной системы;
• f – автомобильный двигатель;
• g – подключение к аккумулятору и электрогенератору.

Нужно заметить, что в некоторых случаях такая система даже работает (если ее собрать правильно). Но точные параметры, коэффициент прироста мощности, процент экономии вы не найдете. Эти данные сильно размыты, и достоверность их вызывает сомнения. Опять же не ясен вопрос, насколько уменьшится ресурс двигателя.

Но спрос порождает предложения, в интернетах можно найти подробные чертежи таких приспособлений и инструкцию по их подключению. Есть и готовые модели, сделанные в стране Восходящего Солнца.

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.

Электролиз широко используется в производственной сфере, например, для получения алюминия (аппараты с обожженными анодами РА-300, РА-400, РА-550 и т.д.) или хлора (промышленные установки Asahi Kasei). В быту этот электрохимический процесс применялся значительно реже, в качестве примера можно привести электролизер для бассейна Intellichlor или плазменный сварочный аппарат Star 7000. Увеличение стоимости топлива, тарифов на газ и отопление в корне поменяли ситуацию, сделав популярной идею электролиза воды в домашних условиях. Рассмотрим, что представляют собой устройства для расщепления воды (электролизеры), и какова их конструкция, а также, как сделать простой аппарат своими руками.

Что такое электролизер, его характеристики и применение

Так называют устройство для одноименного электрохимического процесса, которому требуется внешний источник питания. Конструктивно это аппарат представляет собой заполненную электролитом ванну, в которую помещены два или более электродов.

Основная характеристика подобных устройств – производительность, часто это параметр указывается в наименовании модели, например, в стационарных электролизных установках СЭУ-10, СЭУ-20, СЭУ-40, МБЭ-125 (мембранные блочные электролизеры) и т.д. В данных случаях цифры указывают на выработку водорода (м 3 /ч).

Что касается остальных характеристик, то они зависят от конкретного типа устройства и сферы применения, например, когда осуществляется электролиз воды, на КПД установки влияют следующие параметры:

Таким образом, подавая на выходы 14 вольт, мы получим 2 вольта на каждой ячейке, при этом на пластинах с каждой стороны будут разные потенциалы. Электролизеры, где используется подобная система подключения пластин, называются сухими.

1. Расстояние между пластинами (между катодным и анодным пространством), чем оно меньше, тем меньше будет сопротивление и, следовательно, больший ток пройдет через раствор электролита, что приведет к увеличению выработки газа.
2. Размеры пластины (имеется в виду площадь электродов), прямо пропорциональны току, идущему через электролит, а значит, также оказывают влияние на производительность.
3. Концентрация электролита и его тепловой баланс.
4. Характеристики материала, используемого для изготовления электродов (золото – идеальный материал, но слишком дорогой, поэтому в самодельных схемах используется нержавейка).
5. Применение катализаторов процесса и т.д.

Как уже упоминалось выше, установки данного типа могут использоваться как генератор водорода, для получения хлора, алюминия или других веществ. Они также применяются в качестве устройств, при помощи которых осуществляется очистка и обеззараживание воды (УПЭВ, VGE), а также проводится сравнительный анализ ее качества (Tesp 001).

Нас, прежде всего, интересуют устройства, производящие газ Брауна (водород с кислородом), поскольку именно эта смесь имеет все перспективы для использования в качестве альтернативного энергоносителя или добавок к топливу. Их мы рассмотрим чуть позже, а пока перейдем к конструкции и принципу работы простейшего электролизера, расщепляющего воду на водород и кислород.

Устройство и подробный принцип работы

Аппараты для производства гремучего газа, в целях безопасности, не предполагают его накопление, то есть газовая смесь сжигается сразу после получения. Это несколько упрощает конструкцию. В предыдущем разделе мы рассмотрели основные критерии, влияющие на производительность аппарата и накладывающие определенные требования к исполнению.

Принцип работы устройства демонстрирует рисунок 4, источник постоянного напряжения подключен к погруженным в раствор электролита электродам. В результате через него начинает проходить ток, напряжение которого выше точки разложения молекул воды.

В результате этого электрохимического процесса катод выделяет водород, а анод – кислород, в соотношении 2 к 1.

Виды электролизеров

Кратко ознакомимся с конструктивными особенностями основных видов устройств для расщепления воды.

Сухие

Конструкция прибора данного типа была показана на рисунке 2, ее особенность заключается в том, что манипулируя количеством ячеек, можно запитать устройство от источника с напряжением, существенно превышающим минимальный электродный потенциал.

Проточные

С упрощенным устройством приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 5. Как видим, конструкция включает в себя ванну с электродами «A», полностью залитую раствором и бак «D».

Принцип работы устройства следующий:

• входе электрохимического процесса газ вместе с электролитом выдавливается в емкость «D» через трубу «В»;
• в баке «D» происходит отделение от электролитного раствора газа, который выводится через выходной клапан «С»;
• электролит возвращается в гидролизную ванну через трубу «Е».

Мембранные

Основная особенность устройств этого типа – использование твердого электролита (мембраны) на полимерной основе. С конструкцией приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 6.

Основная особенность таких устройств заключается в двойном назначении мембраны, она не только переносит протоны и ионы, а и на физическом уровне разделяет как электроды, так и продукты электрохимического процесса.

Диафрагменные

В тех случаях, когда не допустима диффузия продуктов электролиза между электродными камерами, используют пористую диафрагму (что и дало название таким приборам). Материалом для нее может служить керамика, асбест или стекло. В некоторых случаях для создания такой диафрагмы можно использовать полимерные волокна или стеклянную вату. На рисунке 7 показан простейший вариант диафрагменного прибора для электрохимических процессов.

Пояснение:

1. Выход для кислорода.
2. U-образная колба.
3. Выход для водорода.
4. Анод.
5. Катод.
6. Диафрагма.

Щелочные

Электрохимический процесс невозможен в дистиллированной воде, в качестве катализатора применяется концентрированный раствор щелочи (использование соли нежелательно, так как при этом выделяется хлор). Исходя из этого, щелочными можно назвать большую часть электрохимических устройств для расщепления воды.

На тематических форумах советуют использовать гидроксид натрия (NaOH), который, в отличие от пищевой соды (NaHCO 3), не разъедает электрод. Заметим, что у последней имеются два весомых преимущества:

1. Можно использовать железные электроды.
2. Не выделяются вредные вещества.

Но, один существенный недостаток сводит на нет все преимущества пищевой соды, как катализатора. Ее концентрация в воде не более 80 грамм на литр. Это снижает морозостойкость электролита и его проводимость тока. Если с первым еще можно смириться в теплое время года, то второе требует увеличения площади пластин электродов, что в свою очередь, увеличивает размер конструкции.

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.

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.

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.

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

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.

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.

Электролизер своими руками для отопления дома

Делать самодельный электролизер для отопления дома на данный момент не имеет смысла, поскольку стоимость водорода, полученного путем электролиза значительно дороже природного газа или других теплоносителей.

Также следует учитывать, что температуру горения водорода не выдержит никакой металл. Правда имеется решение, которое запатентовал Стен Мартин, позволяющее обойти эту проблему. Необходимо обратить внимание на ключевой момент, позволяющий отличить достойную идею от очевидного бреда. Разница между ними заключается в том, что на первый выдают патент, а второй находит своих сторонников в интернете.

На этом можно было бы и закончить статью о бытовых и промышленных электролизерах, но имеет смысл сделать небольшой обзор компаний, производящих эти устройства.

Обзор производителей электролизеров

Перечислим производителей, выпускающих топливные элементы на базе электролизеров, некоторые компании также выпускают и бытовые устройства: NEL Hydrogen (Норвегия, на рынке с 1927 года), Hydrogenics (Бельгия), Teledyne Inc (США), Уралхиммаш (Россия), РусАл (Россия, существенно усовершенствовали технологию Содерберга), РутТех (Россия).

Hydrogenium (Н2), «порождающий воду» - самый распространённый элемент мироздания. По утверждению учёных, на его долю приходится почти 90% всех атомов Вселенной. Водород, в ходе реакции термоядерного синтеза обеспечивающий энергией наше Солнце, может послужить прекрасным топливом и на Земле. Это единственное абсолютно безвредное, экологически чистое топливо: при сгорании газа он вступает в химическую реакцию с кислородом, а продуктом сгорания является дистиллированная вода. Hydrogenium - идеальное во всех отношениях топливо, которое прекрасно подходит в том числе для отопления дома. Причём под водородный котел отопления можно переоборудовать обычный газовый, внеся лишь небольшие изменения в его конструкцию. Одна беда: несмотря на распространённость водорода (мы сами наполовину из него состоим), на нашей планете в чистом виде он почти не встречается. В открытой продаже этого газа нет, где же его взять в достаточном количестве? Интернет даёт нам чёткий и ясный ответ: купить либо собрать самому генератор водорода для отопления дома.

Технологии получения чистого водорода

Существует множество технологий получения водорода. Упомянем лишь те из них, которые находят практическое применение вне стен лабораторий:

• Химическая реакция воды с металлами. Топливом служит вода, реагентом - алюминиево-галлиевый сплав. 150 кг топливных элементов хватает, чтобы проехать 500 км на «водородомобиле», затем металл приходится извлекать и отправлять на восстановление, что требует воздействия высоких температур.
• Конверсия природного газа, газификация угля, пиролиз древесины. Путём нагрева свыше 1000 ºС из углеводородов можно получить чистый водород для отопления дома.
• Электролиз воды. Более эффективным является высокотемпературный электролиз.
• Получение водорода из биомассы. Сырьём может служить навоз, сено, трава, водоросли и другие отходы сельскохозяйственного производства. Биогаз может содержать от 2 до 12% водорода.
• «Мусорный» водород получают из бытовых отходов, подвергая их термическому разложению.

Домашние генераторы водорода

Как видно из предыдущего раздела, большинство технологических процессов по промышленному получению водорода связаны с воздействием высоких температур, что проблематично в домашних условиях. Рассмотрим водородные установки для отопления, доступные в частном хозяйстве:

Водород из навоза

Биогазовые установки, коих немало в Западной Европе, начинают появляться и у отечественных аграриев. Кустарные биогазовые реакторы, о которых рассказывают в интернете «мастера-очумелые ручки» не отличаются ни производительностью, ни стабильностью генерации. Эффективными являются лишь довольно сложные и недешёвые установки при условии стабильного поступления в них сырья. Это нереально осуществить на мелком частном подворье, но возможно в крепком фермерском хозяйстве. Водород является лишь побочным продуктом при производстве биогаза и, как правило, его не отделяют, сжигая вместе с метаном. Но при необходимости Н2 можно сепарировать.

Принципиальная схема биогазовой установки. Чтобы процесс выработки горючих газов был интенсивным, сырьё ферментируют и периодически перемешивают

Водород из воды

Электролизная водородная установка для отопления дома - единственное на сегодняшний день решение, доступное для частного дома. Электролизер компактен, прост в обслуживании, его можно установить в небольшом помещении. Сырьё для получения топлива - водопроводная вода. Есть ряд именитых производителей, которые предлагают подобные домашние генераторы водорода для отопления дома и заправки автомобиля. К примеру, с 2003 года компания Honda выпускает Home Energy Station, сегодня в продаже уже третье поколение. HES III снабжена солнечными панелями, может устанавливаться в гараже либо на улице.

Home Energy Station - весьма недешёвая установка, способная производить до 2 м2 водорода в час из природного газа либо электролизом воды. В состав станции входит риформер, топливные элементы, система очистки, компрессор и резервуар для хранения газа. Электроэнергия может поступать из сети либо вырабатываться солнечными панелями

Помимо «фирменного» оборудования, которое, кстати, официально в страны СНГ никто не поставляет, сегодня широко рекламируются генераторы Н2, произведенные нашими друзьями в Поднебесной либо таджикскими коллегами в отечественных гаражах. Уровень качества и производительность - разные, от никакого до условно приемлемого. Продавцы подобного оборудования, в отличие от более-менее честных японцев, не обещающих манны небесной, используют «грязные» рекламные технологии, откровенно обманывая потенциальных покупателей на предмет характеристик своего оборудования, продающегося по завышенным ценам.

Полукустарная установка для выработки водорода

На околостроительных интернет-форумах широко обсуждается отопление на водороде своими руками, предусматривающее самостоятельное изготовление электролизера. Это возможно и даже не очень сложно, если домашний мастер владеет азами электротехники и руки у него растут, откуда положено. Насколько эффективно и безопасно - отдельный вопрос.

Другой вопрос, что получить топливо - это лишь часть задачи. Необходимо обеспечить его генерацию в нужных объёмах, отделить от кислорода и водяного пара, создать запас, обеспечить постоянное давление при подаче в теплогенератор.

Сколько стоит килограмм водорода

Средняя себестоимость 1 кг водорода, в зависимости от технологии его получения, по данным лаборатории INEEL, следующая:

• Химическая реакция - 700 рублей при стандартном методе восстановления реагента и 320 - при использовании энергии АЭС.
• Электролиз от промышленной сети - 420 рублей. Данные справедливы для «фирменных», сбалансированных электролизеров. У кустарного изделия показатели заведомо ниже.
• Производство из биомассы - 350 рублей.
• Конверсия углеводородов - 200 рублей.
• Высокотемпературный электролиз на АЭС - 130 рублей.

Из этих цифр видно, что дешевле всего производить водород на атомных электростанциях, где важный ресурс - высокая температура, является побочным продуктом основного производства. Водородная энергетика от возобновляемых источников также себя не окупает в связи с высокой стоимостью оборудования. А что же водородное отопление дома на основе компактной установки? Нужно понимать, что закон сохранения энергии обойти невозможно. Для того, чтобы выделить Н2 в электролизере, придётся затратить определённое количество электрической энергии. Чтобы её получить, на ТЭЦ сожгли ископаемое топливо либо энергию выработала ГЭС. Затем электричество передали по проводам. На всех стадиях процесса происходят неизбежные потери и полученное в конце количество потенциальной тепловой энергии будет априори ниже, чем вначале.

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.

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.

Memento mori - пару слов о технике безопасности

Водород - горючий взрывоопасный газ. При этом не обладающий запахом, определить его утечку без специального оборудования невозможно. Обращение со столь опасным видом топлива требует особых мер безопасности. Необходимо периодически осуществлять проверку герметичности трубопроводов, накопительных резервуаров, исправность запорной арматуры. Генератор H2 - не такой простой прибор, как может показаться из коротких видеороликов. Это потенциальная бомба, которая может разнести ваш дом. Переоборудовать газовый под водородный котел отопления своими руками - также опасно.

Самодельный водородный котел отопления, кое-как переделанный из старого дровяного и генератор водорода для отопления дома, собранный на коленке и небезопасный. Авторы ролика говорят о необычайной эффективности установки, не называя никаких цифр и предлагая заказать у них аналогичную по сходной цене

Развенчиваем мифы о экономичности водородных котлов

Если экономические выкладки вас не убедили, и вы всё же решите поэкспериментировать с темой водородного отопления себе в убыток, настоятельно рекомендуем не заниматься самодеятельностью, а пригласить специалистов, имеющих опыт в данной сфере деятельности. Таких, кстати, в нашей стране очень немного.