Водородная печь своими руками: Водородная печь своими руками | Всё об отоплении

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

1. Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
2. Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
3. Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
4. Минимальный срок службы – 15 лет.
5. КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие 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.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

1. Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
2. В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
3. С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
4. Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
5. В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
6. Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
7. После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
8. Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
9. После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
10. С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
11. Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
12. На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

Рекомендации по эксплуатации котла на водороде

1. Самостоятельно модернизировать подобное оборудование, даже при наличии подробного и профессионального инженерного чертежа – категорически запрещается. Это может поспособствовать вероятности утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что довольно опасно.
2. Рекомендуется смонтировать специальные датчики температурного режима внутри теплообменника, это даст возможность следить за вероятным превышением уровня температуры нагрева воды.
3. В саму конструкцию горелки можно включить запорную арматуру, которая будет подключена непосредственно к самому датчику температуры. Необходимо также обеспечить нормированное охлаждение котла.
4. И наконец, на чем необходимо сделать особое ударение это безопасность. Необходимо помнить о том, что смесь водорода и кислорода не зря назвали гремучей. ННО это опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может повлечь взрыв. Следуйте правилам безопасности и будьте предельно аккуратны в экспериментах с водородом.

При правильном обращении водородный котел может прослужить не 15 лет, как это обычно положено, а 20 или даже 30. Однако помните, что чем больше мощность котла, тем больше расход электроэнергии!

Водородный генератор своими руками для отопления дома, схема

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его пpaктически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее прострaнcтво электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное пpaктическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

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.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

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 потрeбляемый 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.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

практические советы по изготовлению и монтажу Печь на водороде своими руками чертежи

С экранов телевизоров нам заявляют, что количество нефти стремительно уменьшается, и вскоре бензиновые машины отойдут в далёкое прошлое. Вот только это не совсем верно.

Действительно, количество разведанных запасов нефти не очень велико. В зависимости от степени потребления их может хватить на период от 50 до 200 лет. Но в этой статистике не учитываются до сих пор неразведанные места нефтедобычи.

В действительности нефти на нашей планете более чем достаточно. Другой вопрос, что сложность её добычи постоянно возрастает, а значит, растёт и цена. К тому же нельзя списывать со счетов экологический фактор. Выхлопные газы сильно загрязняют среду и с этим нужно что-то делать.

Современная наука создала множество альтернативных источников энергии вплоть до двигателя ядерного распада в ваших машинах. Но большинство из этих технологий пока что представляют собой концепты без возможности реального применения. По крайней мере, так было до недавнего времени.

С каждым годом машиностроительные компании выпускают всё больше машин, работающих на альтернативных источниках питания. Одним из самых эффективных решений в данном контексте является водородный двигатель от бренда «Тойота». Он позволяет полностью забыть про бензин, делая автомобиль экологичным и дешёвым транспортом.

Водородные двигатели

Типы водородных двигателей и их описание

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

Принцип работы

Водородный двигатель работает на основе принципа электролиза. Данный процесс происходит в воде под воздействием специального катализатора. В результате выделяется гидроген. Его химическая формула следующая — ННО. Газ не обладает взрывоопасными качествами.

Важно! Внутри специальных ёмкостей газ смешивается с топливно-воздушной смесью.

В состав генератора входит электролизер и резервуар. За процесс генерации газа отвечает модулятор тока. Для обеспечения наилучших результатов в инжекторных водородных двигателях устанавливается оптимизатор. Это устройство отвечает за регулирование соотношения топливно-воздушной смеси и газа Брауна.

Характеристики катализаторов

Катализаторы, используемые для создания нужной реакции в водородном двигателе, могут быть трёх видов:

1. Цилиндрические банки. Это самая простая конструкция, работающая на довольно примитивной системе управления. Производительность водородного двигателя, работающего с данным катализатором, не превышает 0,7 литра газа в минуту. Такие системы могут использоваться на машинах с водородным двигателем объёмом до полутора литра. Увеличение числа банок позволяет превысить данный лимит.
2. Раздельные ячейки. Считается, что именно такой тип катализатора является наиболее эффективным. Производительность системы составляет более двух литров газа в минуту, КПД — максимальный.
3. Открытые пластины или сухой катализатор. Данная система рассчитана на длительный срок работы. Производительность колеблется в диапазоне от одного до двух литров газа в минуту. Открытое расположение обеспечивает максимально эффективное охлаждение.

Эффективность водородных двигателей с каждым годом растёт. Сейчас начинают вводиться в эксплуатации гибридные устройства, функционирующие на водороде и бензине. В свою очередь, конструкторы не прекращают искать наиболее эффективной модели катализатора, обеспечивающей ещё большую производительность.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Чтобы создать эффективный водородный двигатель для автомобиля своими руками, нужно начать с генератора. Самый простой самодельный генератор — это герметичная ёмкость с жидкостью, в которую погружаются электроды. Для такого устройства достаточно источника питания в 12 В.

Штуцер устанавливается на крышке конструкции. Он отводит смесь водорода с кислородом. Собственно, это и есть основа генератора для водородного двигателя, которая подключается к ДВС.

Чтобы создать полноценную систему также понадобится дополнительный накопитель и аккумулятор. В качестве корпуса лучше всего использовать водопроводный фильтр или же можно купить специальную установку. В последней применяются цилиндрические электроды повышенной производительности.

Как видите, выделить нужный газ для реакции не так-то уж и сложно. Намного сложнее произвести его в нужном для водородного двигателя количестве. Чтоб повысить эффективность необходимо использовать электроды из меди. В крайнем случае подойдёт и нержавейка.

В ходе реакции ток должен подаваться с разной силой. Поэтому без электронного блока не обойтись. К тому же в резервуаре всегда должно быть определённое количество воды, чтобы реакция проходила в нормальных условиях. Система автоматической подпитки в водородном двигателе решает эту проблему. Интенсивность электролиза обеспечивает достаточное количество соли.

Важно! Если вода дистиллированная, электролиза не будет вовсе.

Чтобы сделать воду для водородного двигателя необходимо взять 10 литров жидкости и добавить столовую ложку гидроксида.

Устройство водородного двигателя

В первую очередь нужно позаботиться о дополнительных резервуарах и трубопроводе. Водородный двигатель нуждается в датчике уровня воды, который устанавливается в середине крышки. Это предотвратит ложное срабатывание при движении вверх-вниз. Именно он будет давать команду системе автоматической подпитки, когда это понадобится.

Особую роль играет датчик давления. Он включается на показателе в 40 psi. Как только внутреннее давление достигнет показателя в 45 psi, подкачка отключается. При превышении 50 psi сработает предохранитель.

Предохранитель водородного двигателя должен состоять из двух частей: вентиля аварийного сброса и разрывного диска. Разрывной диск активируется, когда давление достигает 60 psi, не нанося никакого вреда системе.

Для отвода тепла нужно использовать самую холодную свечу. Не подходят свечи с платиновыми наконечниками. Платина — отличный катализатор для реакции водорода и кислорода.

Важно! Уделите особое внимание созданию вентиляции картера водородного двигателя.

Электрическая часть

Важную роль в электрической схеме водородного двигателя играет таймер 555. Он выполняет роль импульсного генератора. Мало того, с его помощью можно регулировать частоту и ширину импульса.

Важно! Таймер имеет три частотных диапазона. Сопротивление резисторов в пределах 100 Ом. Подключение происходит параллельно.

В плате водородного двигателя должно быть два импульсных таймера 555. При этом первый должен иметь конденсаторы большей ёмкости. Выход с ноги 3 поступает на второй генератор. Он его собственно и включает.

Третий выход второго таймера импульсного водородного генератора подключается к резисторам на 220 и 820 Ом. Транзистор усиливает ток до нужной величины. За его защиту отвечает диод 1N4007. Это обеспечивает нормальную работу всей системы.

Итоги

Сейчас водородный двигатель уже не плод фантазии учёных, а вполне реальная разработка, которую можно сделать самостоятельно. Конечно, по характеристикам подобный агрегат будет уступать заводской модели. Но экономия для ДВС всё равно будет заметной.

Водородные двигатели не просто помогают сократить потребление бензина, но и являются полностью безопасными для окружающей среды. Именно поэтому уже в первом квартале продажи водородного автомобиля марки «Тойота» побили все рекорды в Японии.

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

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.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

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.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Раньше загородные дома можно было отапливать только одним способом – растапливали печь дровами или углем. Сегодня же для отопления частного дома используют разнообразное топливо: дизель, мазут, природный газ, электричество. Однако с ростом цен на топливо многие владельцы домов стараются найти более дешевый способ отопления. Одним из них является обычная вода, которую использует водородный генератор для образования такого топлива, как водород. Водород является неиссякаемым источником энергии. Его можно применять не только для обогрева помещений, но и для автомобиля.

Генератор водорода: устройство и его принцип работы

Использовать водород для обогрева жилых домов очень выгодно, так как он обладает высокой теплотворной способностью и при этом не происходит выделения вредных веществ. Однако в чистом виде добыча водорода невозможна, большое содержание его находится в реках, морях и океанах. Организм человека даже состоит из 63% водорода.

Чистый водород можно получать из многих различных химических соединений, например, водорода и кислорода. Самый известный способ получения водорода – это электролиз воды.

Чтобы получить чистый водород необходимо воду расщепить на два атома (НН) водорода и атом кислорода (О). Это и есть принцип работы водяного генератора: получение водорода с помощью электролиза. Газ, который выделяется при этом, назвали в честь великого физика Брауна и он имеет формулу ННО. Такой газ при сгорании не образует вредных веществ и является экологически чистым продуктом. Однако смесь водорода с кислородом образует в итоге горючий газ, который является взрывоопасным. Поэтому используя в домашних условиях электролизер, нужно соблюдать дополнительные меры безопасности.

Водяной двигатель имеет такое устройство:

• Генератор водородного типа, где и происходит электролиз;
• Горелка, она устанавливается в самой топке;
• Котел, он выполняет функцию теплообменника.

На производство такого газа, как браун, используется в четыре раза меньше энергии, чем выделяется при его сгорании. Электричество при этом расходуется очень экономно, а топливо, которое ему необходимо – это обычная вода.

Водородный генератор: его достоинства и недостатки

Сегодня электролизёр является таким же привычным устройством, как например, плазменный резак или ацетиленовый электрогенератор. Такая электролизная установка, работающая на воде (печка), стала достаточно популярной, ее применяют для обогрева частных домов, а так же устанавливают на мотоцикл или авто для экономии топлива.

Водородный генератор является экологически чистым топливом, единственным отходом, который он вырабатывает, есть вода. Она выделяется в газообразном состоянии и известна нам, как водяной пар. А он, в свою очередь, никакого негативного влияния на окружающую среду не оказывает.

Такое устройство обладает и другими положительными достоинствами, но так же и недостатками. Самый важный недостаток – это его взрывоопасность. Однако соблюдая все предосторожности и правила безопасности, можно избежать негативных последствий.

Водородный реактор имеет свои преимущества:

• Работает на воде;
• Экономит электричество;
• Является экологически чистым;
• Высокий КПД;
• Простота обслуживания.

Такой прибор HHO можно приобрести в готовом виде в специализированном магазине, стоит он будет, конечно совсем не дешево. Однако можно сделать его и своими руками из доступных деталей, сэкономив при этом приличную сумму. Однако ему нужна защита от воды и отдельный домик для хранения.

Самодельный водородный генератор: пошаговая инструкция

Изготовление водородного генератора можно осуществит в домашних условиях, но для этого будут нужны чертежи и пошаговая инструкция всего процесса. Схема электролизера очень проста (ее можно смотреть в интернете), поэтому каких-либо специфических материалов практически не понадобится.

Для создания самодельного генератора водорода нам понадобятся некоторые инструменты и материалы: пластиковый контейнер или полиэтиленовая канистра с крышкой, прозрачная трубка длиной 1м, с диаметром 8 мм, болты, гайки, силиконовый герметик, лист нержавейки, 3 штуцера, обратный клапан, фильтр, ножовка по металлу, гаечные ключи и нож.

Собрав все это, можно приступать к его изготовлению. Сборка осуществляется по чертежам, которые можно найти в интернете или же заказать у специалиста.

Инструкция изготовления:

• Из листа нержавейки вырезаем 16 одинаковых пластин.
• Сверлим отверстие в одном из углов. Угол должен быть одинаковым у всех 16.
• Противоположный угол обязательно спиливаем.
• Устанавливаем пластины поочередно на приготовленные болты, изолируя их шайбами и полиэтиленовыми трубками. Они не должны контактировать между собой.
• Стягиваем всю конструкцию гайками, получается батарея.
• Крепим данную конструкцию в пластиковую емкость, отверстия смазать герметиком.
• Просверливаем отверстия в крышке, обрабатываем их так же силиконом, затем вставляем штуцера.

Самодельный кислородный гидролизер готов. Теперь его только нужно проверить на работоспособность. Для этого нужно заполнить емкость водой до болтов крепления и закрыть ее крышкой. Одеваем на один из трех штуцеров шланг из полиэтилена, а второй его коней опускаем в отдельную емкость, заполненную так же водой. К болтам нужно подключить электричество, если на поверхности появились пузырьки, значит, генератор работает и выделяет водород. После такого подключения и проверки, воду сливаем, а затем заливаем в емкость готовый щелочной электролит, чтобы получить больше выделяемого газа.

Электролизер для автомобиля: виды катализаторов

Водородный генератор, при установке, способен снизить расход топлива у легковых или грузовых машин, мотоциклов, а так же сократит выброс в атмосферу вредных веществ. На сегодняшний день, такой генератор для автомобиля приобретает популярность. Процесс электролиза в авто происходит благодаря применению специального катализатора. В конечном итоге получается оксиводород (ННО), который смешиваясь с топливом, что и способствует его полному сгоранию.

Благодаря такой установке можно сэкономить горючее на 50%. А так же, установив данную конструкцию в свой автомобиль, вы не только уменьшите токсичные выхлопы, но и: увеличите эксплуатационный срок двигателя, снизите температуру самого мотора и при этом повысите мощность всего силового агрегата.

Все процессы, которые происходят в водородном генераторе, происходят автоматически по специальной программе. Эта программа вшита в компьютер, который и управляет всем автомобилем. Машина без него попросту не будет работать.

Существует несколько видов катализаторов:

• Цилиндрические;
• С открытыми пластинами или их еще называют сухими;
• С раздельными ячейками.

Самостоятельно водородный генератор можно изготовить, однако специалисты делать этого не рекомендуют, так как это устройство очень сложное по конструкции и при этом еще не безопасно. Если вы все же решили сделать его сами, тогда лучше всего подойдет для этих целей аккумулятор, вышедший из строя.

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).

Устройство, которое позволяет получать водород из воды – это водородный генератор. Зачастую их применяют в автомобилях. Применение подобного устройства в авто оправдано. Выработанный водород поступает во впускной коллектор движка. Это позволяет сэкономить топливо и иногда увеличить его мощность. В США такие генераторы выпускают на заводах. Стоят они не дешево — от 300 до 800 долларов. В нашей стране предпочтительно сделать генератор самостоятельно.

Принцип работы водородного генератора

Молекула воды — это соединение из водорода и кислорода. Атомы имеют возможность создавать ионы. Если вы наблюдали за экспериментами, в которых используется катушка Теслы, то должны знать, что атомы ионизуются под воздействием электрического поля. При этом водород будет образовывать положительные, а кислород отрицательные ионы. В водородных генераторах электрическое поле используется для отсоединения молекул воды друг от друга.

Итак, расположив два электрода в воде нам нужно создать электрическое поле среди них. Для этого их необходимо подключить к клеммам аккумулятора или любого другого источника питания. Анод является положительным, а катод отрицательным электродами. Ионы, которые образовались в воде, будут подтянуты к электроду, чья полярность противоположна. Когда ионы соприкасаются с электродами, то их заряд нейтрализуется из-за добавления или удаления электронов. Когда появившийся между электродами газ выходит на поверхность, то его нужно обязательно послать в двигатель.

Водородные ячейки для авто включают в себя сосуд с водой, который располагается под капотом. Обычная водопроводная вода наливается в сосуд и туда добавляют чайную ложку катализатора и соды. Внутрь погружены пластины, подключенные к аккумулятору. При включении в авто зажигания, конструкция (водородный генератор) производит выработку газа.

Какие электроды лучше использовать?

Первые в мире электроды были изготовлены из меди, но выяснилось, что они далеки от идеала. К тому же медь дает сильную реакцию при контакте с водой. Происходит выделение большого числа загрязнителей, поэтому использование меди далеко не лучший вариант. Мы рекомендуем вам использовать электроды, которые выполнены из нержавеющей стали. Для сокращения вероятности коррозии нужно выбирать нержавеющую сталь высокого качества . Толщина листов должна быть около 2 мм, для уменьшения сопротивления.

Описание процесса сборки генератора водорода

Разобравшись в тонкостях действия водородного генератора, перейдем к его созданию. Для того чтобы собрать водородный генератор своими руками нам будет нужно:

• канистра из полиэтилена;
• провода для соединения;
• резина из силикона;
• специальный герметик;
• шланги с хомутами.

Подобрав все необходимое, приступим к изготовлению генератора своими руками.

Рекомендуем также

Отопление водородом дома, делаем своими руками

1. Что такое водород и как он используется
2. Водородное отопление
3. Преимущества отопления водородом

Разработки новых и новых систем отопления идут полным ходом, и одним из самых последних достижений в этой отрасли является возможность отапливать дома при помощи водорода, используя его как топливо. При необходимости можно сделать отопление дома водородом своими руками. Несмотря на хорошие качества, система еще не успела завоевать популярность, но большинство домовладельцев очень внимательно присматриваются к ней. 

Что такое водород и как он используется

Процесс получения водорода осуществляется при помощи электричества и воды: применяя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что дает возможность использовать эти вещества в своих целях. По статистике, водород является самым распространенным веществом в мире.

Водород активно применяется при производстве различных веществ и материалов, например, для получения аммиака или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его уникальными характеристиками.

Этот элемент используется и в технологиях: например, кислородно-водородная горелка позволяет создать температуру выше двух тысяч градусов, что позволяет плавить кварц. Использовать водород можно даже в домашних условиях: практически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, используются специальные баллоны. 

Водородное отопление

Современная система водородного отопления позволяет сжигать водород при температуре около 300 градусов, что дает возможность создать отопление частного дома водородом без особых проблем. Продукты сгорания в таких устройствах никуда не выводятся, потому что их нет: при горении водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого влияния на экологию. Добыча водорода является довольно простым и дешевым процессом, и все затраты при этом будут исключительно на электричество, необходимое для расщепления воды. Используя альтернативные источники электроэнергии, можно минимизировать и этот показатель (прочитайте: «Альтернативное отопление частного дома — выбор достаточно большой»). 

Самый первый разработанный водородный отопительный котел имел мощность в 30 кВт. Это сравнительно немного, но даже такого количества энергии достаточно для отопления здания площадью до 300 квадратных метров.

При монтаже системы трубопровода необходимо соблюдать следующий алгоритм:

• первым делом необходимо установить трубу Д32;
• следующей трубой будет Д25;
• на очередном разветвлении будет установлена труба Д20;
• заканчивать установку необходимо трубой Д16. 

Преимущества отопления водородом

1. Водород является экологически чистым материалом, поэтому ущерб окружающей среде при использовании водородных систем будет сводиться к нулю. Единственное вещество, которое будет попадать в атмосферу – это пар, являющийся водой в газообразном состоянии.
2. Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла используется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением тепловой энергии, которая и обеспечивает обогрев дома. Практика показывает, что лучше всего водородные системы подходят именно для обустройства теплых полов.
3. Запасы водорода практически безграничны, поэтому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет положительное влияние на окружающую среду и экономическую обстановку.
4. Водородные отопительные системы крайне эффективны: при правильном монтаже КПД такого отопления может доходить до 96%. 

Сегодня отопление водородом находится в зачаточной стадии, но эти системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Природные ресурсы в ближайшее время могут просто закончиться, и тогда водород повсеместно придет им на смену, поскольку его можно использовать в неограниченных объемах.

Изготовляем водородный генератор своими руками: 4 этапа

Детали для водородного генератора можно приобрести в специализированном магазине или в интернете Что собой представляет водородный генератор? Это определенный прибор, который работает с помощью нескольких процессов. Во время своего действия он начинает перерабатывать воду и разлагает ее на водород и кислород. Водородный генератор многие изготавливают самостоятельно. Лучше всего для этого иметь опыт в работе с отопительными системами и изготовлении схожих приборов. В этом случае вы сделаете всё правильно, и не будете волноваться за работу своего генератора.

Как происходит отопление водородом

Отопление водородом – это достаточно практичная вещь. Такое отопление можно встретить внутри автомобиля, в месте, где стоит двигатель. Водород можно получать в больших объёмах. Это делает такой вид отопления всё более и более популярным в условиях, когда надо сберечь деньги и получить отопление в дом максимально эффективно.

Водородный способ отопления был изобретён в компании, которая находится в Италии. Выглядел аппарат как горелка. Получение выглядело иначе, чем сейчас. Способ является экологичным способом получения энергии. К тому же, практически бесшумным. Большое количество водорода сжигается при низкой температуре около 3000 градусов Цельсия. Такая температура поспособствовала изготавливать котлы для отопления водородом из обычных материалов.

Во время отопления водородом, водяной котёл или печь выпускает пар. Пар не приносит вреда человеческой жизни. Он безвредный. Для работы отопления водородом необходима только одна составляющая затрат – электричество. Однако, если поставить солнечные панели, которые будут получать солнечную энергию, то затраты можно снизить до минимальных значений, либо вовсе свести к нулю.

Отопление водородом чаще всего применяются для системы тёплых полов.

Перед тем как использовать водородный генератор, нужно ознакомиться с теорией

Процесс отопления можно представить в виде следующих этапов:

• Вступление кислорода в реакцию с водородом;
• Образование водяных молекул;
• Выделение тепловой энергии;
• Нагрев пола.

Тепловая энергия, которая выделяется во время реакции, нагревает воду до 40 градусов тепла. Это идеальная температура для технологии теплого пола.

Отопление водородом часто применяется в случаях, когда надо существенно сэкономить на использовании технологий теплого пола. Такой способ позволяет быстро согреть пол без существенных затрат. К тому же, если котёл будет питаться от солнечной энергии, то ваши затраты на обеспечение работы котла приблизятся к нулю.

Можно ли сделать водородный генератор своими руками

Сегодня можно найти в открытых источниках большой пласт информации о создании различных агрегатов. В том числе, и водородного генератора и его принцип работы. Если вы обладаете достаточными знаниями, навыками в конструировании такого рода устройств, то вы можете сделать его своими руками.

Чтобы собрать газогенератор, нужно знать его устройство. Топливные ячейки – это своего рода блок. Для их изготовления следует брать пластины из оргалита или оргстекла.

Представим этапы изготовления генератора:

• Создание топливных ячеек;
• Создание отверстий, чтобы дать проход воде;
• Вырезаем электродные пластины;
• Обрабатываем нержавеющую сталь наждачкой;
• Сверлим отверстия для воды между электродами, чтобы отвести газ Брауна;
• Собираем генератор;
• Вставляем шпильки и укладываем электроды;
• Отделяем от реактора пластины нержавейки уплотнительными кольцами;
• Закрываем генератор оргалитовой стенкой;
• Скрепляем конструкцию шайбами и гайками;
• Подключаем генератор шлангами к ёмкости с водой;
• Соединяем контактные площадки между собой;
• Подключаем провод питания;
• Даём напряжение на топливную ячейку.

При конструировании водородного генератора стоит учитывать, что плоскость электродов должна быть ровной, во избежание короткого замыкания.

Следуя вышеприведённому алгоритму, вы сможете изготовить генератор самостоятельно. И тогда водный генератор будет способен расщепить автоподстройкой частоты необходимые частицы для получения энергии.

Водородный генератор можно сделать самостоятельно. Если у вас есть технические знания и опыт в области конструирования подобных устройств, то сделать генератор для вас будет расплюнуть. Делайте всё согласно схемам, чертежам, смотрите руководство по самостоятельному изготовлению, читайте подробное описание и тогда вы сможете сконструировать самодельный электрогенератор для тепла своими руками из доступных деталей, как для легковых авто, так и для домашнего использования. Электрохимический прибор отлично осуществит обогрев как настоящая печка. 

Из чего изготавливается электролизер своими руками: чертежи

Чтобы изготовить электролизер своими руками быстро и без лишних проблем, то стоит воспользоваться чертежами. Они помогут вам точнее понять схему и устройство изделия, чтобы сделать его самостоятельно.

Электролизная часть должна быть изготовлена из нержавеющей стали. Можете даже использовать старый лист стали. Покупать новый лист не стоит. Определим список материалов, которые понадобятся при изготовлении.

Пластины в электролизере должны быть двух видов: положительная и отрицательная.

Для изготовления электролизера вам понадобится несколько деталей:

• Лист нержавейки;
• Болты, гайки и шайбы;
• Труба;
• Штуцеры;
• Ёмкость на 1,5 литра;
• Фильтр для проточной воды;
• Обратный клапан для воды.

Чертежи электролизера можно найти в интернете

Данные материалы понадобятся вам при изготовлении электролиза. В процессе конструирования изделия, следует чётко придерживаться чертежей. Следует заранее в них разобраться, чтобы знать, где все составляющие элементы конструкции.

Сделать гидролизер самостоятельно можно с помощью разных компонентов, вам может и не потребоваться сварка, конечно если вы не будете делать сварочный или ацетиленовый резак, а вот электронный компонент buz350, аккумулятор и батарея которые вырабатывают достаточное количество Джо. Они, для подключения вам могут понадобиться. Если вам нужно много мощности, то можно использовать аккумулятор, который имеет мотоцикл Питер или Вуд, кстати, очень часто такое приспособление работает на спирту, что упрощает задачу. Так что такая добыча водорода будет упрощенной. Для мощных установок, может быть использована машина употребляющая дизель, а точнее ее ДВС.

Для грамотного изготовления электролиза, используйте чертежи. Они помогут вам сделать установку правильной. Заранее посмотрите список материалов и средств, которые могут вам понадобиться во время создания электролиза. Удачи при изготовлении!

Что такое газ Брауна

Во время работы водородный генератор создаёт водород. Но на выходе мы получаем не чистый водород, а его модификацию. Это и есть газ Брауна. Он необходим для воспроизведения энергии и обозначается как HHO. Часто люди хотят отапливать свой дом, применяя оксиводород.

Газ Брауна или Стенли получают из воды. Это осуществляется с помощью метода электролиза или резонанса. Данное топливо всё чаще пробуют использовать для отопления частного дома и жилых помещений. Формула гремучего газа в чём-то схожа с формулой газа Брауна.

Генераторы, которые выделяют такой газ, можно купить, либо изготовить самостоятельно.

Для самостоятельного получения газа вам необходимо:

•  Трубки из ферросплавной нержавейки;
•  Регулятор для настройки мощности элемента нагрева;
•  Осушитель;
•  Источник питания на 12 В.

Стоит отметить, что трубки из нержавейки должны быть разных диаметров.

Газ Брауна – это модификация водородного газа. Именно его мы получаем на выходе, когда используем водородный генератор в быту. Газ можно применять для технологии теплого пола. Так ваши ноги всегда будут в тепле. При этом, затраты на содержания генератора, крайне малы.

Как выбрать водородный котел

Водородный котёл – это самый необходимый элемент для водородного генератора. Без него ваш агрегат не будет работать. Водородный котел можно сделать самостоятельно. Однако многие владельцы дачных участков и домов, где используются теплые полы, рекомендуют котел покупать.

Чтобы выбрать водородный котел, надо обращать внимание на базовые характеристики:

•  Мощность;
•  Количество контуров;
•  Объём потребляемой энергии.

Также стоит обращать внимание на производство. Чем популярнее марка – тем лучше.

Это три основные параметры, по которым можно определить, насколько перед вами эффективный котёл с высоким КПД.

Если вы собираетесь отапливать весь дом – покупайте самые большие котлы. Если нет, то стоит остановиться на маленьком котле. Подходите к выбору котла внимательно. Это самый важный элемент в водородном генераторе. Выбирайте качественные котлы только популярных марок, и тогда ваш генератор прослужит вам много лет.

Насколько эффективна ячейка Мейера

Ячейка Мейера – это топливная ячейка. Элемент, который тратит малый объём электроэнергии, создавая большое количество водородно-кислородной смеси из обычной воды. Преимущества ячейки очевидны. Именно поэтому её применяют в водородных генераторах.

Ячейка Майера отличается хорошей эффективностью и длительным сроком службы

3 главные преимущества ячейки Майера:

•  Малое потребление;
•  Высокая эффективность от чистой воды;
•  Ячейка остаётся холодной даже после часовом создании газа.

Ячейка Мейера применяется вместо обычного электролиза.

За счёт малого потребления и высокой эффективности, ячейка получила широкое применение в создании водородного генератора в домашних условиях. Установка затрачивается малое количество энергии. При этом, даже от чистой воды, она способна производить огромное количество газа, оставаясь холодной.

Ячейка Мейера гораздо эффективнее электролиза. Она изготавливается из нержавейки, требует мало затрат, но при этом на выходе мы получаем большой объём газа. Для работы её необходимо погружать в воду. Если вы хотите получить большое количество газа, то следует использоваться именно ячейку Мейера.

Авто на воде своими руками: чертежи (видео)

Изготовляем водородный генератор своими руками: 4 этапа

Детали для водородного генератора можно приобрести в специализированном магазине или в интернете Что собой представляет водородный генератор? Это определенный прибор, который работает с помощью нескольких процессов. Во время своего действия он начинает перерабатывать воду и разлагает ее на водород и кислород. Водородный генератор многие изготавливают самостоятельно. Лучше всего для этого иметь опыт в работе с отопительными системами и изготовлении схожих приборов. В этом случае вы сделаете всё правильно, и не будете волноваться за работу своего генератора.

Как происходит отопление водородом

Отопление водородом – это достаточно практичная вещь. Такое отопление можно встретить внутри автомобиля, в месте, где стоит двигатель. Водород можно получать в больших объёмах. Это делает такой вид отопления всё более и более популярным в условиях, когда надо сберечь деньги и получить отопление в дом максимально эффективно.

Водородный способ отопления был изобретён в компании, которая находится в Италии. Выглядел аппарат как горелка. Получение выглядело иначе, чем сейчас. Способ является экологичным способом получения энергии. К тому же, практически бесшумным. Большое количество водорода сжигается при низкой температуре около 3000 градусов Цельсия. Такая температура поспособствовала изготавливать котлы для отопления водородом из обычных материалов.

Во время отопления водородом, водяной котёл или печь выпускает пар. Пар не приносит вреда человеческой жизни. Он безвредный. Для работы отопления водородом необходима только одна составляющая затрат – электричество. Однако, если поставить солнечные панели, которые будут получать солнечную энергию, то затраты можно снизить до минимальных значений, либо вовсе свести к нулю.

Отопление водородом чаще всего применяются для системы тёплых полов.

Перед тем как использовать водородный генератор, нужно ознакомиться с теорией

Процесс отопления можно представить в виде следующих этапов:

• Вступление кислорода в реакцию с водородом;
• Образование водяных молекул;
• Выделение тепловой энергии;
• Нагрев пола.

Тепловая энергия, которая выделяется во время реакции, нагревает воду до 40 градусов тепла. Это идеальная температура для технологии теплого пола.

Отопление водородом часто применяется в случаях, когда надо существенно сэкономить на использовании технологий теплого пола. Такой способ позволяет быстро согреть пол без существенных затрат. К тому же, если котёл будет питаться от солнечной энергии, то ваши затраты на обеспечение работы котла приблизятся к нулю.

Можно ли сделать водородный генератор своими руками

Сегодня можно найти в открытых источниках большой пласт информации о создании различных агрегатов. В том числе, и водородного генератора и его принцип работы. Если вы обладаете достаточными знаниями, навыками в конструировании такого рода устройств, то вы можете сделать его своими руками.

Чтобы собрать газогенератор, нужно знать его устройство. Топливные ячейки – это своего рода блок. Для их изготовления следует брать пластины из оргалита или оргстекла.

Представим этапы изготовления генератора:

• Создание топливных ячеек;
• Создание отверстий, чтобы дать проход воде;
• Вырезаем электродные пластины;
• Обрабатываем нержавеющую сталь наждачкой;
• Сверлим отверстия для воды между электродами, чтобы отвести газ Брауна;
• Собираем генератор;
• Вставляем шпильки и укладываем электроды;
• Отделяем от реактора пластины нержавейки уплотнительными кольцами;
• Закрываем генератор оргалитовой стенкой;
• Скрепляем конструкцию шайбами и гайками;
• Подключаем генератор шлангами к ёмкости с водой;
• Соединяем контактные площадки между собой;
• Подключаем провод питания;
• Даём напряжение на топливную ячейку.

При конструировании водородного генератора стоит учитывать, что плоскость электродов должна быть ровной, во избежание короткого замыкания.

Следуя вышеприведённому алгоритму, вы сможете изготовить генератор самостоятельно. И тогда водный генератор будет способен расщепить автоподстройкой частоты необходимые частицы для получения энергии.

Водородный генератор можно сделать самостоятельно. Если у вас есть технические знания и опыт в области конструирования подобных устройств, то сделать генератор для вас будет расплюнуть. Делайте всё согласно схемам, чертежам, смотрите руководство по самостоятельному изготовлению, читайте подробное описание и тогда вы сможете сконструировать самодельный электрогенератор для тепла своими руками из доступных деталей, как для легковых авто, так и для домашнего использования. Электрохимический прибор отлично осуществит обогрев как настоящая печка. 

Из чего изготавливается электролизер своими руками: чертежи

Чтобы изготовить электролизер своими руками быстро и без лишних проблем, то стоит воспользоваться чертежами. Они помогут вам точнее понять схему и устройство изделия, чтобы сделать его самостоятельно.

Электролизная часть должна быть изготовлена из нержавеющей стали. Можете даже использовать старый лист стали. Покупать новый лист не стоит. Определим список материалов, которые понадобятся при изготовлении.

Пластины в электролизере должны быть двух видов: положительная и отрицательная.

Для изготовления электролизера вам понадобится несколько деталей:

• Лист нержавейки;
• Болты, гайки и шайбы;
• Труба;
• Штуцеры;
• Ёмкость на 1,5 литра;
• Фильтр для проточной воды;
• Обратный клапан для воды.

Чертежи электролизера можно найти в интернете

Данные материалы понадобятся вам при изготовлении электролиза. В процессе конструирования изделия, следует чётко придерживаться чертежей. Следует заранее в них разобраться, чтобы знать, где все составляющие элементы конструкции.

Сделать гидролизер самостоятельно можно с помощью разных компонентов, вам может и не потребоваться сварка, конечно если вы не будете делать сварочный или ацетиленовый резак, а вот электронный компонент buz350, аккумулятор и батарея которые вырабатывают достаточное количество Джо. Они, для подключения вам могут понадобиться. Если вам нужно много мощности, то можно использовать аккумулятор, который имеет мотоцикл Питер или Вуд, кстати, очень часто такое приспособление работает на спирту, что упрощает задачу. Так что такая добыча водорода будет упрощенной. Для мощных установок, может быть использована машина употребляющая дизель, а точнее ее ДВС.

Для грамотного изготовления электролиза, используйте чертежи. Они помогут вам сделать установку правильной. Заранее посмотрите список материалов и средств, которые могут вам понадобиться во время создания электролиза. Удачи при изготовлении!

Что такое газ Брауна

Во время работы водородный генератор создаёт водород. Но на выходе мы получаем не чистый водород, а его модификацию. Это и есть газ Брауна. Он необходим для воспроизведения энергии и обозначается как HHO. Часто люди хотят отапливать свой дом, применяя оксиводород.

Газ Брауна или Стенли получают из воды. Это осуществляется с помощью метода электролиза или резонанса. Данное топливо всё чаще пробуют использовать для отопления частного дома и жилых помещений. Формула гремучего газа в чём-то схожа с формулой газа Брауна.

Генераторы, которые выделяют такой газ, можно купить, либо изготовить самостоятельно.

Для самостоятельного получения газа вам необходимо:

•  Трубки из ферросплавной нержавейки;
•  Регулятор для настройки мощности элемента нагрева;
•  Осушитель;
•  Источник питания на 12 В.

Стоит отметить, что трубки из нержавейки должны быть разных диаметров.

Газ Брауна – это модификация водородного газа. Именно его мы получаем на выходе, когда используем водородный генератор в быту. Газ можно применять для технологии теплого пола. Так ваши ноги всегда будут в тепле. При этом, затраты на содержания генератора, крайне малы.

Как выбрать водородный котел

Водородный котёл – это самый необходимый элемент для водородного генератора. Без него ваш агрегат не будет работать. Водородный котел можно сделать самостоятельно. Однако многие владельцы дачных участков и домов, где используются теплые полы, рекомендуют котел покупать.

Чтобы выбрать водородный котел, надо обращать внимание на базовые характеристики:

•  Мощность;
•  Количество контуров;
•  Объём потребляемой энергии.

Также стоит обращать внимание на производство. Чем популярнее марка – тем лучше.

Это три основные параметры, по которым можно определить, насколько перед вами эффективный котёл с высоким КПД.

Если вы собираетесь отапливать весь дом – покупайте самые большие котлы. Если нет, то стоит остановиться на маленьком котле. Подходите к выбору котла внимательно. Это самый важный элемент в водородном генераторе. Выбирайте качественные котлы только популярных марок, и тогда ваш генератор прослужит вам много лет.

Насколько эффективна ячейка Мейера

Ячейка Мейера – это топливная ячейка. Элемент, который тратит малый объём электроэнергии, создавая большое количество водородно-кислородной смеси из обычной воды. Преимущества ячейки очевидны. Именно поэтому её применяют в водородных генераторах.

Ячейка Майера отличается хорошей эффективностью и длительным сроком службы

3 главные преимущества ячейки Майера:

•  Малое потребление;
•  Высокая эффективность от чистой воды;
•  Ячейка остаётся холодной даже после часовом создании газа.

Ячейка Мейера применяется вместо обычного электролиза.

За счёт малого потребления и высокой эффективности, ячейка получила широкое применение в создании водородного генератора в домашних условиях. Установка затрачивается малое количество энергии. При этом, даже от чистой воды, она способна производить огромное количество газа, оставаясь холодной.

Ячейка Мейера гораздо эффективнее электролиза. Она изготавливается из нержавейки, требует мало затрат, но при этом на выходе мы получаем большой объём газа. Для работы её необходимо погружать в воду. Если вы хотите получить большое количество газа, то следует использоваться именно ячейку Мейера.

Авто на воде своими руками: чертежи (видео)

Водородный генератор – это очень полезное устройство для тех, кто хочет сэкономить на электроэнергии и получить максимально эффективный агрегат, с помощью которого можно производить газ для системы теплых полов. При использовании генератора, вы будете обеспечены теплым полом на долгое время.

Добавить комментарий

Водородный котел отопления для дома своими руками

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

• высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +6000⁰С;
• возможность снижения температуры горения до +300⁰С, при условии использования катализаторов;
• безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз;
• возможность добычи топлива в любой точке планеты;
• неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

• теплообменника;
• камеры сгорания топлива;
• электролизера;
• ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит;
• двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H₂ и O₂, а также водяного пара.
2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

• мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений;
• размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров;
• электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом;
• все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости;
• блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

• необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм;
• запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции;
• при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений;
• для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании;
• важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

• отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу;
• тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется;
• высокий КПД тепловой установки;
• отсутствие шума в работе котла;
• не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

• небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода;
• необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва;
• высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам;
• для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов;
• сложности с поиском деталей;
• большой расход воды.

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

• стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм;
• очистной водяной фильтр;
• прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм;
• герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л;
• штуцер на шланг 8 мм;
• два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них;
• профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

• болгарка с диском по металлу;
• отвертка и рожковый ключ под болты;
• инструменты для нарезания резьбы 6 мм;
• строительный нож для резания шлангов;
• дрель с набором свёрл;
• сварочный аппарат.

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

1. Создание генератора водорода.
2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 45⁰, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
16. Проверяем корпус на герметичность.
17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

Печь с высоким КПД своими руками: харьковский рационализатор предложил использовать водяной пар (видео)

Печное отопление в Украине, что называется, переживает второе рождение. Причины такого явления понятны без всяких объяснений. Именно поэтому харьковский рационализатор Олег Петрик предложил использовать технологии пылеугольных ТЭС для повышения эффективности домашних печей, причем для этого совсем не обязательно обладать навыками опытного слесаря.

Как можно поднять КПД угольной (дровяной) печи или твердотопливного котла без применения дополнительных энергоресурсов.

Принцип работы технологии достаточно прост: вода из резервуара (парогенератора) превращается в пар с высокой температурой (400 – 500 С) и подается непосредственно в пламя, выступая своеобразным катализатором горения, увеличивающим производительность отопительной установки.

Для создания рационализаторской системы, понадобится: парогенератор, который изготавливается из подручных средств (подойдет канистра или кастрюля, желательно из нержавеющей стали, может использоваться даже старый самогонный аппарат). В емкость врезается ниппель из автомобильной покрышки. Также понадобится около полуметра кислородного шланга и примерно полтора метра трубки, желательно из тонкостенной нержавейки с внутренним диаметром 8 мм, из которой изготавливается пароперегреватель.

По пароперегревателю, пар в разогретом состоянии попадает через отверстие в плите на колосниковую решетку. На конце трубки монтируется рассекатель пара для нейтрализации шума: трубка болгаркой разрезается немного меньше, чем на половину, с шагом, примерно, 10 мм, делается 7 — 10 пропилов, далее отверстия обматываются сеткой с окном 20-30 микрон из нержавеющей стали в ​​два-три слоя, а прикрепляется она к трубке проволокой диаметром 1-1,5 мм.

Резиновую трубку над плитой необходимо поднять на 20-30 сантиметров (на представленном фото она не поднята). Хотя некоторое охлаждение кислородного шланга происходит за счет водяного пара, это нужно сделать из соображений пожарной безопасности.

По теме: Украинский умелец сконструировал энергоэффективный твердотопливный котел и отказался от природного газа

Для того, чтобы, в свою очередь, ускорить выработку пара парогенератором, необходимо при разжигании дров, залить в емкость не более 200 мл воды, она закипит за 5-8 мин и устройство начнет работать на полную мощность. После этого в парогенератор можно полностью наполнить водой для длительной работы печи.

Увеличение производительности составляет, приблизительно, 50%, в сравнении с обычными устройствами. Испытания устройства показали, что выход печи на рабочий режим сократился в двое, то есть с 2 до 4 часов. Это значит, что дров для протопки печи понадобится в два раза меньше. Улучшилась полнота сгорания топлива, выходящий из трубы дым практически не виден, а количество золы значительно уменьшилось. В связи подорожанием энергоносителей, в частности природного газа, такая модернизация станет актуальной для многих домовладельцев.

Разумеется, что предложенное решение требует существенных доработок: необходимо автоматизировать процесс подачи воды, оптимизировать саму конструкцию и прочее. Однако, вариант недорогой и быстрой «прокачки» печи элементарными средствами, которые найдутся в каждом доме, поможет многим людям значительно сэкономить, а также, возможно станет толчком к разработке новых технологий и рождению новых идей.

Читайте также: Вода как топливо: ученые нашли эффективный способ расщепления воды на водород и кислород

В арсенале умельца из Харькова также имеется с окном экспериментальная установка по сжиганию угля или дров в паровой атмосфере или, как он ее называет, «водородная буржуйка»

Справка. Перегретый пар широко применяется для улучшения эффективности турбин на теплоэлектростанциях, с начала прошлого века использовался на паровозах всех типов. Более того, были разработаны проекты ядерных реакторов, где часть технологических каналов должны использоваться для перегрева пара перед подачей в турбины. Известно, что применение пароперегревателя позволяет существенно поднять КПД паровой установки и снизить износ ее узлов.

Источник: ecotown.com.ua

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Как превратить воду в топливо, построив самодельный кислородно-водородный генератор «Безумная наука :: WonderHowTo

Вот как построить сексуально выглядящий водно-топливный генератор, который превратит вашу водопроводную воду в чрезвычайно мощный и чистый горящий газ!

Генератор кислородного водорода, подобный этому, использует электричество от автомобильного аккумулятора для разделения воды на водород и кислород. Вместе они создают топливо, которое намного более мощное, чем бензин, и единственный выделяемый выброс — вода!

Для этого проекта вам понадобится нержавеющая сталь и некоторые фитинги из АБС-пластика.Я посетил местную производственную компанию, и у них не только было много металлолома на выбор, они даже были готовы помочь мне разрезать его до нестандартных размеров. Работа, которая заняла бы у меня часы с парой ножниц и ножовкой, с их оборудованием потребовалось всего несколько минут.

Я использовал нержавеющую сталь 20 калибра и с помощью их гидравлического пробойника вырезал точные отверстия в верхней и нижней части пластин. Когда закончили, у меня было 12 пластин размером 3 x 6 дюймов, 4 пластины размером 1-1 / 2 x 6 дюймов и три 1-дюймовых соединительных ленты размером 6 дюймов, 4-1 / 2 дюйма и 3 1/4 дюйма. «.Ленточный шлифовальный станок использовался для сглаживания неровных краев вокруг отверстия.

Затем я использовал наждачную бумагу зернистостью 100, чтобы отшлифовать каждую пластину по диагонали. Вы можете увидеть узор «X», который я отшлифовал на обеих сторонах пластин. Это увеличивает площадь поверхности пластины и помогает производить больше газа.

Пластины соединяются в этой конфигурации с помощью пластиковых стержней, пластиковых шайб и гаек из нержавеющей стали для обеспечения надлежащих электрических соединений. Затем наверху была прикреплена 4-дюймовая заглушка из АБС-пластика с помощью нескольких болтов из нержавеющей стали.

Я прикрепил поворотное колено к верхней части крышки, и главный генератор готов. Теперь сделаем тело.

Корпус состоит из двух 4-дюймовых переходников для очистки из АБС-пластика с перевернутой 4-дюймовой заглушкой, вклеенной в дно. Трубка из акрила или АБС диаметром 4 дюйма делает корпус, а пластины генератора и крышка привинчиваются к верхней части. Барботер для воды изготавливается аналогичным образом, но его необходимо закреплять сбоку.

Зажимы сделаны из лома акрила. или трубку из АБС-пластика, приклеенную к боковой стороне корпуса.

К верхнему колену добавлена ​​трубка из полиэтилена и односторонний обратный клапан, чтобы убедиться, что клапан будет выпускать газ, но не входить обратно.

Электролит — это дистиллированная вода и около 2-4 чайных ложек КОН ( гидроксид калия). Также можно использовать соль или пищевую соду, но со временем они могут загрязнить тарелки.

В барботер добавляют воду, затем снова закрывают крышку и присоединяют полиэтиленовые трубки. Пришло время проверить это с автомобильным аккумулятором на 12 В и несколькими соединительными кабелями.Газ образуется, и я собрал его в небольшую бутылку с водой для тестирования.

Газ горит так быстро, что почти взрывоопасен, и баллон разносится по улице. Топливо снова превращается в воду, и это хорошо для окружающей среды.

Вода, уже находящаяся в этой системе, должна быть способна производить несколько тысяч литров топлива. Чтобы наполнить его, просто налейте еще воды!

Вы еще не видели видео? Вы все еще можете увидеть это здесь!

Если вам нравится этот проект, возможно, вам понравятся некоторые из моих.Ознакомьтесь с ними на сайте www.thekingofrandom.com

Производство водородного газа в моем водонагревателе

У меня есть водонагреватель Брэдфорда и Уайта, установленный 4 месяца назад, и он производит МНОГО газообразного водорода. То есть у меня появляются пузырьки газа, если горячая вода не используется более получаса. Если он не используется в течение нескольких дней, количества выделившегося газа будет достаточно, чтобы сработать мой детектор взрывоопасного газа на кухне, когда я смываю газ из кухонного крана (это воспроизводимо).Моей последней задачей (которым был А.О. Смит) никогда не было этой проблемы, но годы, когда никто не смывал осадок, означало, что в нем больше не было места для горячей воды.

Обслуживание клиентов с Брэдфордом и Уайтом было очень грубым. Они в основном настаивают на том, что в моем доме что-то не так, поэтому я потратил сотни долларов и отпуск на электриков и сантехников, чтобы решить то, что, по их словам, я должен проверить, прежде чем они что-либо подтвердят (проверьте заземление на трубах, проверьте в случае паразитного напряжения замените анод алюминиевым сплавом).Даже первый звонок с ними был несколько воинственным, хотя я спрашивал только, что мне делать в этот момент.

Пока все проверено, и сегодня я нахожусь в процессе замены анода (за мой счет, потому что гарантия на это не распространяется). Водопроводчики, с которыми я разговаривал, сказали, что в этом нет необходимости для городской воды, которая у меня есть, и что замена анодного стержня, скорее всего, не решит проблему. Но это устанавливается сегодня, как и предписывает производитель.

У кого-нибудь есть предложения, что мне делать, если этот шаг не работает? Все, что я знаю, это то, что парень из службы технической поддержки, с которым я разговаривал в последний раз, постоянно меня перебивал, настаивая на том, что проблема в моем доме и воде, а не в резервуаре, и становился достаточно агрессивным, и мне пришлось сказать ему, чтобы он успокоился. Он также сказал, что некоторое производство газообразного водорода является нормальным явлением, и это нормально, но получаемый мной объем превышает допустимый предел (срабатывает сигнал тревоги = неприемлемо).Я просто не знаю, застрял ли я в том, что, по моему мнению, представляет собой риск для безопасности, или есть что-то еще, что я могу сделать. На данный момент я не думаю, что если что-то не так с танком, Брэдфорд и Уайт предпримут что-нибудь, кроме как винить что-то еще.

HyTech Power, возможно, решил водород, одну из самых сложных проблем в чистой энергии

Это странный химический поворот в том, что в самом обычном веществе на Земле есть топливо, заключенное в воде.

Водород — символ славы h3O — оказался чем-то вроде универсального элемента, швейцарского армейского ножа для получения энергии.Его можно производить без парниковых газов. Он легко воспламеняется, поэтому может использоваться в качестве топлива для сжигания. Его можно подавать в топливный элемент для производства электричества напрямую, без сжигания, с помощью электрохимического процесса.

Может храниться и распространяться в виде газа или жидкости. Его можно комбинировать с CO2 (и / или азотом и другими газами) для создания других полезных видов топлива, таких как метан или аммиак. Его можно использовать в качестве химического сырья в различных промышленных процессах, помогая производить удобрения, пластмассы или фармацевтические препараты.

Довольно удобно.

И это самый распространенный химический элемент во Вселенной, так что можно подумать, что у нас есть все, что нам нужно. К сожалению, это не так просто.

Выделять водород из других элементов, хранить его и преобразовывать обратно в полезную энергию — это дорого как с точки зрения денег, так и энергии. Ценность, которую мы получаем от этого, никогда полностью не оправдывала того, что мы вкладываем в его производство. Это одна из тех технологий, которая, кажется, постоянно находится на грани прорыва, но никогда не достигает цели.

Уроженец Сиэтла Эван Джонсон считает, что он может это изменить. Он думает, что наконец-то понял, как разблокировать водородную экономику.

Джонсон — далеко не первый и не единственный человек, ставший этой целью. Но после 10 лет работы, испытаний и подготовки он разработал ряд технологий и практический бизнес-план, который проложил путь к реальному коммерческому масштабу использования водорода.

И хотя HyTech Power, где Джонсон является техническим директором, очевидно, стремится к финансовому успеху, Джонсон рассматривает свои продукты как нечто большее: способ использовать водород для немедленного уменьшения загрязнения при одновременном увеличении масштабов и снижении затрат, достаточных для внесения более фундаментальных изменений в энергетику. система.

HyTech нацелена на большой рынок, чтобы выйти на еще больший

HyTech Power, базирующаяся в Редмонде, штат Вашингтон, намеревается представить три продукта в течение ближайшего года или двух.

Первый будет использовать водород для очистки существующих дизельных двигателей, повышая их топливную эффективность на треть и устраняя более половины их загрязнения воздуха, со средней окупаемостью за девять месяцев, сообщает компания.Это потенциально огромный рынок с большим существующим спросом, который, как надеется HyTech, позволит капитализировать свой второй продукт — модернизацию, которая превратит любой автомобиль внутреннего сгорания в автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV), позволив ему работать на чистом водороде. В первую очередь это будет нацелено на крупные флоты.

И это станет третьим продуктом — тот, на который Джонсон положил глаз с самого начала, тот, который может революционизировать и децентрализовать энергетическую систему — стационарный продукт для хранения энергии, предназначенный для конкуренции и, в конечном итоге, вытеснения с такими большими батареями, как Powerwall Теслы.

По крайней мере, таков план.

Мир энергетики, конечно, полон громких стартапов, и путь от прототипа к рыночному успеху долог и опасен. Для успеха HyTech потребуется нечто большее, чем просто умные технологии. Потребуется хорошее исполнение.

С этой целью компания недавно привлекла поддержку нескольких опытных руководителей Boeing, в том числе Джерри Аллина, который проработал 30 лет в Boeing и в декабре вышел на пенсию, чтобы возглавить расширение HyTech в качестве главного операционного директора.

Мягкая и неторопливая, с аккуратно подстриженной бородой, Аллин занимает небольшой офис на втором этаже бежевого здания HyTech, которое в основном занято огромным гаражом / мастерской. «Я очень скептически относился к технологии, как и обычно», — говорит он, но «как только я смог увидеть ее собственными глазами и понять физику, я подумал:« О, черт возьми ». Это действительно интересно! »

Его привлекло то, что исходные продукты не требуют новых рынков или инфраструктуры. «Теперь они действительно могут изменить мир», — говорит он.Ключевым моментом является в первую очередь дизельные двигатели. Их миллионы, они грязные и дорогие, и политики стараются их очистить. Это большой спрос. Компания «ожидает совершить много ошибок», — говорит Аллайн, но потенциальный рынок почти непостижимо велик.

И ставки выше быть не могут.В последние годы стало ясно, что какое-то топливо с нулевым содержанием углерода, пригодное для хранения, горючее, если не необходимо, для полной декарбонизации энергетической системы, по крайней мере, чрезвычайно полезно.

Перед тем, как углубиться в продукты HyTech, стоит объяснить, почему доступный водород является такой заманчивой перспективой для тех, кто озабочен устойчивой энергетикой.

Проблема с водородом: его дорого собирать, хранить и преобразовывать.

Около 95 процентов мирового производства водорода осуществляется за счет парового риформинга метана (SMR), продувки природного газа высокотемпературным паром под высоким давлением.Это энергоемкий процесс, который требует использования ископаемого топлива и оставляет после себя поток углекислого газа, поэтому его использование для обезуглероживания энергетической системы ограничено.

Но также можно извлечь водород непосредственно из воды с помощью электролиза — это процесс поглощения воды (содержащей различные «электрокатализаторы») электричеством, стимулируя химическую реакцию, которая расщепляет водород и кислород. Если электролиз проводится с использованием возобновляемой электроэнергии с нулевым выбросом углерода, полученный водород является топливом с нулевым выбросом углерода.

Это решает проблему углерода, но есть и другие. Водород в воде на самом деле не хочет выпускать кислород (они «прочно связаны»), поэтому их расщепление требует довольно много энергии. Полученный водород необходимо хранить, либо сжимая его в виде газа с помощью больших насосов, либо (слабо) связывая его с чем-то еще и храня в виде жидкости. Для этого газа или жидкости потребуется распределительная инфраструктура. Наконец, водород должен быть извлечен из хранилища и преобразован обратно в энергию путем его сжигания или пропуска через топливный элемент.

К тому времени количество энергии, вложенной в процесс, значительно превышает то, что можно получить обратно.

Это был барьер. Если сложить все затраты на преобразование энергии, «добыча» водорода для использования в энергетической системе с нулевым выбросом углерода, как правило, была убыточным бизнесом. Полезные услуги, предоставляемые водородом, не могут компенсировать энергию (и деньги), необходимые для ее производства и использования. По крайней мере, не на сегодняшний день.

Вот почему, хотя люди добывают и сжигают водород с 17 века, двигатели и топливные элементы, работающие на водороде, существуют примерно с 19 века, а водород прошел через многочисленные циклы ажиотажа, вплоть до 21 века. — разрекламированная «водородная экономика» так и не получила широкого распространения.

Еще в конце 2000-х годов большинство экспертов в области энергетики списали водород со счетов. С тех пор изменились две вещи.

Доступный водород может устранить основные препятствия на пути к устойчивой энергетике

Главное, что изменилось, — это глобальный переход на чистую энергию. Чтобы решить проблему изменения климата, мир фактически согласился полностью декарбонизировать энергетическую систему в течение столетия.Это вызвало интенсивное исследование инструментов, необходимых для создания системы с нулевым выбросом углерода.

Мы знаем, как производить электроэнергию с нулевым выбросом углерода (возобновляемые источники, гидроэнергетика, атомная энергия), поэтому один из ключевых шагов в декарбонизации — «электрифицировать все» или, по крайней мере, использовать как можно больше энергии.

Но широкомасштабная электрификация — непростая задача. Существует множество существующих приложений, работающих на горючем жидком топливе. Помимо практически всего транспорта, подумайте о миллионах и миллионах зданий по всему миру, отапливаемых нефтью или природным газом.

Значительная часть транспорта может быть электрифицирована, и все эти печи теоретически можно заменить электрическими альтернативами, такими как тепловые насосы, но сделать все это за оставшееся время для обезуглероживания — поистине монументальная задача.

Конечно, было бы неплохо выиграть время, если бы у нас было жидкое топливо с нулевым выбросом углерода, которое мы могли бы просто использовать в этих существующих системах, чтобы сократить выбросы от транспортных средств и приборов, которые мы уже используем. (Великобритания экспериментирует с отоплением домов водородом; Норвегия запретит любое использование мазута для отопления домов к 2020 году.)

Кроме того, если переменная возобновляемая энергия (солнце и ветер) должна обеспечивать большую часть или всю нашу энергию, нам понадобится какой-то способ хранить эту энергию, когда солнце и ветер не хватает. Нам потребуется не просто посекундное или почасовое хранение (которое вполне может обеспечить батареи), но и ежедневное, ежемесячное или ежегодное хранение (для которого батареи не подходят), чтобы гарантировать защиту от долговременных колебаний солнца и ветра. . Было бы неплохо, если бы мы могли хранить много резервной энергии в виде стабильного жидкого топлива.

Короче говоря, в наших планах по устойчивой энергетике есть дыра в форме водорода.

Второе, что изменилось, это то, что исследования, разработки и ранние рыночные испытания неуклонно снижали стоимость и повышали долговечность основных компонентов водородной технологии.

В общем, потребность в сочетании с инновациями может, наконец, означать, что под рукой есть рентабельные продукты. Вот почему наблюдается «возрождение водородной активности во всем мире», — говорит Адам Вебер, руководитель группы преобразования энергии в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли.

Или, как недавно сказал Пьер-Этьен Франк, секретарь торговой группы Hydrogen Council, «2020-2030 годы будут для водорода такими же, как 1990-е годы для солнца и ветра».

Несмотря на все недавние инновации, Джонсон снова и снова обнаруживал, что каждый раз, когда он отказывался от стандартных компонентов и создавал свои собственные — практически каждый элемент в продуктах HyTech спроектирован и изготовлен по индивидуальному заказу, сырье заказывается через Интернет — « цена пошла вниз. Не знаю почему.”

Джонсон — высокий, стройный блондин, заядлый мастер и строитель, глаза которого загораются, когда он говорит о технике. После учебы в Тихоокеанском университете Сиэтла он провел первые 10 лет своей 20-летней карьеры в области сжатия видео. Но работа в Норвегии с Innovation Norway над хранением водородной энергии привела к тому, что у него возникла проблема с водородом. С тех пор он стал истинным верующим. «Ставка на водород в будущем — лучшее, что вы можете сделать», — говорит он.

«Если электролиз действительно настолько дешевле, это меняет правила игры»

Начинается с электролизера, который извлекает водород из воды.Джонсон не смог найти такой дешевый, простой и эффективный, как он хотел, поэтому он построил свой собственный.

Ничего особенного, просто трубка, наполненная дистиллированной водой. Примерно в центре подвешена небольшая титановая пластина, покрытая специальной смесью электрокатализаторов, оптимизированных для разделения водорода и кислорода.Газы поднимаются от пластины непрерывным потоком пузырьков. Он полностью закрыт металлом, в нем нет движущихся частей, поэтому он чрезвычайно прочен и не требует значительного обслуживания.

В целом, по словам Джонсона, система «очень проста и бессмысленна». (Это тема, к которой он часто возвращается — предпочтение замкнутых, простых, полностью перерабатываемых систем.) Но благодаря эффективности электрокатализаторов, добавляет он, «очень точно, сколько энергии необходимо для производства необходимый водород.”

Джонсон может похвастаться тем, что его электролизер может производить водород примерно в три или четыре раза быстрее, чем электролизеры с аналогичной площадью основания, используя примерно треть электрического тока. Это представляет собой постепенное снижение затрат.

«Очевидно, я не могу проверить их экономику издалека, — сказал мне Джеймс Бреннер из Национального центра исследований водорода при Технологическом институте Флориды, — но если электролиз действительно намного дешевле, это меняет правила игры».

Теперь давайте посмотрим, что HyTech планирует с этим делать.

Способ очистки дизельных двигателей для рынка, который остро нуждается в одном

Первый продукт, дебют которого запланирован на апрель, — ключ ко всему остальному.

Это называется «Система внутреннего сгорания» (ICA), модификация двигателей внутреннего сгорания, которая позволяет им существенно повысить эффективность использования топлива и уменьшить загрязнение воздуха. Это достигается путем добавления к топливу крошечных количеств газообразного водорода и кислорода непосредственно перед его сгоранием в цилиндрах двигателя.Смесь HHO придает интенсивность сгоранию, позволяя топливу сгорать более полно, генерируя больше энергии и меньше загрязнений.

Система ICA технически может работать на любом двигателе внутреннего сгорания, но для начала HyTech нацелена на самые грязные двигатели с самой быстрой окупаемостью инвестиций, а именно на дизельные двигатели — в транспортных средствах, таких как грузовики, грузовые автофургоны, автобусы и вилочные погрузчики, а также большие стационарные дизельные генераторы, которые по-прежнему обеспечивают резервное (и даже основное) питание миллионов людей во всем мире.

Все эти дизельные двигатели выделяют канцерогенный дым, содержащий твердые частицы (сажа) и оксиды азота (NOx), которые наносят вред здоровью человека. Штаты и города по всему миру борются с загрязнением воздуха дизельным топливом.

Но дизельные сажевые фильтры (DPF), которые задерживают частицы, дороги, требуют технического обслуживания и требуют частой замены. Жидкости для селективного каталитического восстановления (SCR), добавляемые в выхлопные газы для удаления NOx, сами по себе являются загрязнителями, и их необходимо часто менять.

Короче говоря, существует много дизельных двигателей, они очень грязные (ответственны за до 50 процентов загрязнения городского воздуха зимой), и многие люди тратят много денег, пытаясь их очистить. Это большой рынок.

HyTech на этом рынке весьма примечательно: оно утверждает, что его ICA может повысить топливную экономичность дизельного двигателя на 20–30 процентов, снизить содержание твердых частиц на 85 процентов и сократить выбросы NOx на 50–90 процентов.Вместе с сажевым фильтром DPF и некоторым количеством SCR он может дать дизельный двигатель, который соответствует официальным калифорнийским стандартам для автомобилей со «сверхнизким уровнем выбросов».

Стоимость преобразования грязного дизельного двигателя в относительно чистый: около 10 000 долларов на установку, которые, по оценке HyTech, окупятся за девять месяцев за счет сокращения расходов на топливо и техническое обслуживание.

HyTech — не первая и не единственная компания, разработавшая систему присадок HHO, но ничто на рынке не может сравниться с такими цифрами.

ICA достигает этой эффективности благодаря компьютеризированному контроллеру времени, который определяет и анализирует вращение коленчатого и распределительного валов, чтобы определить точное время и размер впрыска HHO. Предыдущие системы HHO более или менее заполняли двигатель HHO через воздухозаборник, но HyTech использует «впрыск через порт» с отдельным инжектором на впускном клапане каждого цилиндра, управляемым таймером.Каждый инжектор (размером примерно с человеческий волос) впрыскивает крошечные, точно отмеренные струи HHO в цилиндр именно тогда, когда это необходимо.

Такой уровень точности позволяет ICA использовать гораздо меньше водорода, чем его конкуренты, гораздо более эффективно. Небольшого бортового электролизера производит более чем достаточно.

Это смелые заявления, но пока они остаются верными. ICA был включен в список EPA как кандидат на технологию сокращения выбросов; Уважаемая испытательная фирма SGS обнаружила, что ICA повысила топливную экономичность грузовика FedEx на 27.4 процента; FedEx в настоящее время проводит дорожные испытания ICA на автопарке грузовиков и обнаруживает, что экономия топлива на 20–30 процентов выше, а затраты на техническое обслуживание сажевого фильтра значительно снизились. При стороннем тестировании и при ограниченных местных продажах в районе Редмонда ICA выполнила свои обещания.

Если он сможет сделать это в масштабе HyTech — надежно повысить экономию топлива на треть и снизить загрязнение почти до нуля с окупаемостью за девять месяцев — возможностей не будет конца. По оценкам компании, рынок очистных работ, включая портовые грузовики, грузовые суда, рефрижераторы, грузовики дальнего следования, автобусы, генераторы и все другие грязные дизельные двигатели, составляет 100 миллиардов долларов.

ICA не полагается на новую инфраструктуру или субсидии. Это способ выйти на большой рынок, немедленно сократить выбросы и накопить финансирование для долгосрочных усилий по полной замене дизельного топлива.

HyTech также хочет очистить существующие автомобили

Позже в этом году HyTech представит свою вторую линейку продуктов: модифицированные водородом автомобили с ДВС. Проще говоря, потребуется любой двигатель, который работает на дизельном топливе, бензине, пропане или СПГ, и переключить его на 100-процентный водород.(В настоящее время компания находится в процессе сертификации своего модифицированного продукта Калифорнийским советом по воздушным ресурсам как не имеющий выбросов.) Это позволит любому водителю получить автомобиль с нулевым уровнем выбросов по значительно меньшей цене, чем стоимость покупки нового электрического или электрического двигателя. автомобиль на водородных топливных элементах.

Джонсон признает, что, если бы он проектировал автомобиль с нуля, он бы спроектировал его на основе водородного топливного элемента без сгорания, но «мы не заинтересованы в том, чтобы становиться автомобильной компанией», — говорит он.Вместо этого HyTech хочет очистить существующие автомобили.

Для такого применения с чистым водородом (в отличие от смешанного HHO) электролизер немного отличается. Водород проходит через мембрану, которая лишает его остатков кислорода или азота, оставляя чистый водород для сгорания транспортного средства.(Это делает электролизер протонообменной мембраной, или PEM, электролизером, вариант, знакомый любителям водорода.)

По своему обыкновению, Джонсон разработал свою собственную мембрану, смешав сырье, чтобы создать что-то более эффективное и дешевое, чем другие продукты PEM на рынке.

Есть еще одно отличие, которое представляет собой еще одну из основных технологических разработок Джонсона.

Потребляемая мощность двигателя транспортного средства варьируется и может быстро увеличиваться и уменьшаться, поэтому системе необходимо хранить немного водорода в качестве буфера на случай, если он потребляет больше, чем может произвести электролизер.

Обычные автомобили на водородных топливных элементах (такие как Toyota Mirai) хранят водород в виде сильно сжатого газа при давлении около 8000 фунтов на квадратный дюйм. Но со сжатым газом возникают самые разные проблемы. Для сжатия газа требуется много энергии, для этого требуется собственная специализированная инфраструктура, заправочные станции для сжатого газа чрезвычайно дороги в строительстве, а сжатый водород, ну, взрывоопасен, поэтому каждый полный бак, заполненный им, является потенциальной бомбой.

Джонсон не хочет иметь с этим ничего общего. Итак, он пошел другим путем.Его система хранит водород, слабо связанный с металлами в виде «гидридов», в инертном жидком растворе без давления (~ 200 фунтов на квадратный дюйм).

Проблема с гидридами была двоякой: а) создание связи, достаточно слабой, чтобы ее можно было разорвать без излишней энергии, когда необходимо высвободить водород, и б) увеличение плотности энергии образующейся жидкости. (На сегодняшний день большинство гидридных жидкостей обладают меньшей энергетической плотностью, чем сжатый водород, и намного меньше ископаемого топлива. Они весят слишком много для той энергии, которую они производят.)

Джонсон думает, что решил обе проблемы. Он не раскрывает подробностей о задействованных гидридах, но у него достаточно высокое соотношение мощности к весу, чтобы побить литий-ионные батареи (которые очень тяжелые), и достаточно слабую гидридную связь, чтобы ее можно было разорвать, используя только перенаправляем отработанное тепло от двигателя (не требуется дополнительного тепла или давления).

Более того, он работает с командой над наноматериалами для гидридов и ожидает «огромного скачка» в соотношении мощности к весу в ближайшие годы; в конечном итоге, по его словам, он хочет, чтобы плотность энергии была конкурентоспособной с ископаемым топливом.

Эффективный электролиз плюс эффективное накопление гидридов означает, что в результате модернизации Hy-Tech будет создан автомобиль с нулевым уровнем выбросов (ZEV) со средней дальностью полета 300 миль, сравнимый с электромобилями высокого класса, но способный работать с любым существующим транспортным средством. Когда я посетил завод HyTech в Редмонде, Джонсон отвез меня на обед в гигантском пикапе Ford Raptor, работающем на водороде.

Есть два способа «заправить» автомобиль.Медленный способ — включить его на ночь, чтобы электролизер мог заполнить бак. Самый быстрый способ — заполнить его раствором гидрида, который можно получить на месте, дома или на заправочной станции, не имея ничего, кроме электролизера, немного дистиллированной воды и резервуара.

Пока не существует инфраструктуры, поддерживающей такую ​​быструю заправку, но это не похоже на сжатый водород под высоким давлением, подчеркивает Джонсон. Это не опасно; не производит токсичных побочных продуктов; он не требует множества государственных правил безопасности и правоприменения; Теоретически, на заправочных станциях «мама и папа» можно было бы довольно дешево запустить заправку.

Несколько утопическое видение Джонсона состоит в том, что в конечном итоге в каждом доме и на предприятии будет электролизер и полный бак связанного водорода, который можно будет использовать либо для выработки электроэнергии для здания (подробнее об этом в третьем этапе), либо для топлива водородных транспортных средств.

По словам Джонсона, цель — оставить двигатели внутреннего сгорания, но «это все равно что бросить курить — каждый хочет остыть индейки». Этого просто не произойдет «. Модернизация существующих транспортных средств за небольшую часть стоимости нового транспортного средства с нулевым уровнем выбросов позволит компании быстро начать сокращение транспортных выбросов.

Святой Грааль HyTech: долгосрочное и доступное хранилище энергии

Наконец, получив финансирование и капитализацию за счет продуктов для модернизации, HyTech приступит к производству аккумуляторов энергии. Его масштабируемое хранилище энергии (SES) предназначено для конкуренции с большими батареями, такими как Powerwall от Tesla, либо в качестве локального хранилища для домов и предприятий, либо в качестве хранилища масштаба сети, подключенного к крупным солнечным и ветряным электростанциям.

Идея хранения водородной энергии заключается в том, что когда-нибудь скоро будут регулярные периоды, когда ветер и солнце вырабатывают электроэнергию, значительно превышающую спрос.Эти излишки энергии будут стоить очень дешево — на самом деле, мы будем искать способы не тратить их зря.

Одной из набирающих популярность идеей является «преобразование энергии в газ», то есть преобразование этой избыточной энергии в водород и его хранение. «Водород — это, наверное, самое простое, что вы можете сделать при низких ценах на электроэнергию», — говорит Вебер.

Часть этого водорода можно закачать в существующие газопроводы, что снизит углеродоемкость газа. Некоторые из них могут быть объединены с диоксидом углерода для создания другого жидкого топлива.И некоторые из них можно было бы напрямую преобразовать обратно в энергию с помощью топливных элементов. «Стационарное хранилище — это прекрасных потенциальных возможностей для водородных топливных элементов», — говорит Леви Томпсон, директор Лаборатории технологий водородной энергетики Мичиганского университета.

Проблема, опять же, заключалась в том, что сквозная эффективность накопления водородной энергии на основе электролиза обычно была меньше половины, чем достигается литий-ионной батареей.

И снова Джонсон думает, что сломал его.

Вот как работает система SES HyTech: энергия поступает (в идеале от солнечных панелей или ветряных турбин) для запуска электролизера. Произведенный водород либо поступает в топливный элемент (да, Джонсон построил свой собственный), либо связывается в виде гидридов и хранится в резервуаре. Когда требуется энергия, гидридные связи разрываются с использованием отработанного тепла системы, высвобождая больше водорода для топливного элемента.

Избегая сжатия и обнаружив, что гидридная связь достаточно слабая, чтобы ее можно было разорвать отходящим теплом, Джонсон заметно повысил эффективность.Он еще больше повысил эффективность с помощью другой умной техники. В большинстве хранилищ водорода используются огромные электролизеры и топливные элементы, которые не могут точно масштабировать производство энергии в соответствии с потребностями. Джонсон построил свою систему по модулям: она содержит стопки электролизеров и топливных элементов меньшего размера, которые можно запускать по одному по мере роста спроса. «Глупо просто, — говорит он с улыбкой.

Внешне SES работает как большая батарея, но есть отличия и компромиссы.

С другой стороны, несмотря на то, что он значительно увеличил сквозную эффективность по сравнению с водородными конкурентами, Джонсон все еще не совсем соответствовал эффективности батарей.Он говорит, что на данный момент эффективность SES составляет около 80 процентов. По крайней мере, когда они новые, традиционные свинцово-кислотные батареи составляют около 90 процентов, а литий-ионные батареи — около 98 процентов или выше, хотя все батареи со временем изнашиваются. (Джонсон ожидает, что эффективность SES будет продолжать расти по мере разработки новых материалов для своих электролизеров и топливных элементов — он думает, что 85 или 90 процентов находятся в пределах досягаемости.)

С другой стороны, SES прослужит намного дольше, чем батарея, пройдя более 10 000 циклов зарядки и разрядки, по сравнению с примерно 1000 для литий-ионной батареи.Это приблизит срок ее службы к сроку службы типичной солнечной панели, что позволит более удобно соединять эти две батареи.

В отличие от аккумуляторов, которые нельзя полностью зарядить или разрядить из-за опасения ухудшения характеристик, SES может перейти от 100-процентной емкости до 0 и обратно без повреждений.

И когда он действительно изнашивается, в отличие от батарей, SES полностью подлежит переработке. Металлы плавятся, перетираются и используются повторно; вода перегоняется.

Лучше всего то, что раствор гидрида может храниться неограниченное время без обслуживания или потери потенциала.Его не нужно сжимать или охлаждать, как сжатый водород. Он не разлагается, как электрохимический заряд аккумуляторов. Гидриды можно хранить столько, сколько необходимо.

Это делает SES фантастическим кандидатом на долгосрочное хранение энергии, святым Граалем по-настоящему устойчивой энергетической системы. Если бы электричество было дешевым и достаточно обильным, то в принципе не было бы ограничений на количество резервной энергии, которую можно было бы накапливать.

Это также делает SES идеально подходящим для распределенной энергетической системы.Без движущихся частей, надежных компонентов, устойчивых к экстремальным температурам и погодным условиям, и 98-процентной возможности вторичной переработки, это был бы чрезвычайно простой способ для любого, у кого есть несколько солнечных панелей, получить степень энергетической независимости. Это может быть особенным благом для удаленных, автономных сообществ.

Какой бы ни была судьба HyTech, потребность в водороде вызовет инновации.

Распределенная безуглеродная водородная экономика — это то, о чем размышляет Джонсон, когда дает себе время подумать.Но в наши дни перед нами стоит более неотложная задача: запустить HyTech.

Ни один из экспертов по водороду, с которым я разговаривал, не обнаружил каких-либо особых тревожных сигналов в технических заявлениях HyTech, но все они проявили с трудом завоеванный скептицизм «шоу-не-говори». В водородном мире произошли многие новые большие события. История усеяна трупами многообещающих стартапов, которые не смогли воплотить свои инновации в жизнеспособные рыночные продукты.

Тем не менее, Hytech, похоже, занимает хорошие позиции, имея надежную команду руководителей, некоторое раннее финансирование, положительные результаты испытаний, партнерские отношения с такими крупными игроками, как FedEx и Caterpillar, а также целевой рынок с продемонстрированным спросом на ее продукцию.Скорее всего, через год или два мы узнаем, справились ли они с этим.

В любом случае, по мере того, как импульс к устойчивой энергетической системе набирает силу, потребность в водороде будет только расти. Нам нужно топливо с нулевым выбросом углерода и нам нужно долгосрочное хранение энергии. Водород подходит обоим счетам.

Когда есть большая социальная потребность и деньги, люди становятся умными. Если Джонсон сможет добиться нескольких поэтапных достижений в водородной технологии, совершая покупки в Интернете и возясь в своей лаборатории, скоро другие сделают то же самое.А по мере выхода продуктов на рынок масштабирование приведет к снижению затрат, как это произошло с ветряной и солнечной энергией.

Во многих отношениях доступный водород — это последняя часть головоломки устойчивой энергетики, энергоноситель, который может заполнить трещины в системе, работающей в основном на ветровой и солнечной энергии. За прошедшие годы его несколько раз оставляли умирать, но, поскольку мир серьезно относится к декарбонизации, водород, наконец, может выиграть свой день на солнце.

Steel News | Стальные доменные печи

• Немецкие сталевары успешно привели в действие доменную печь , используя только водород.
• Сталь легко возобновляемая после производства, поэтому отказ от угля — огромный шаг.
• Водорода пока недостаточно, чтобы заменить уголь, но ученые исследуют новые способы производства большего количества водорода.

---

Сталевары в Германии сделали большой шаг в направлении производства углеродистой стали, используя водород для работы доменной печи, сообщает Renew Economy . Это первая подобная демонстрация.Компания Thyssenkrupp, которая провела демонстрацию, взяла на себя обязательство сократить выбросы на 30 процентов к 2030 году. В сталелитейной промышленности, где производство самого лучшего в мире сплава до этого производилось исключительно на угле, сокращение выбросов является сложной и серьезной задачей. Цель.

Для производства 1000 кг стали в доменной печи требуется 780 кг угля . Из-за этого в сталеплавильном производстве во всем мире ежегодно используется 1 млрд тонн угля.Информационная ассоциация по энергетике США сообщает, что в 2017 году Германия использовала около 250 миллионов тонн угля. В том же году Китай использовал 4 миллиарда тонн, а Соединенные Штаты — около 700 миллионов тонн.

Но Германия также имеет долгую и выдающуюся историю выплавки стали. Thyssenkrupp и ее доменная печь, где проходила демонстрация водорода, находятся в земле Северный Рейн-Вестфалия — да, , что Вестфалия . Государство настолько связано с немецкой промышленностью, что называлось «Land von Kohle und Stahl»: земля угля и стали.

Поскольку тяжелая промышленность и промышленность со временем пришли в упадок, это также привело к тому, что Северный Рейн-Вестфалия стал одним из самых высоких уровней безработицы в Германии. Это, безусловно, могло бы облегчиться, если бы этот регион стал первым местом для производства стали с нейтральным углеродным балансом, и цели Thyssenkrupp поставят его на пути к сокращению производства на 50 процентов к 2050 году.

Производство стали более чистым способом казалось такой же несбыточной мечтой, как и холодный синтез. Renew Economy объясняет: «Многие утверждали, включая лидеров обеих основных австралийских политических партий и различных членов угольного лобби, что уголь будет требоваться в ближайшие десятилетия, ссылаясь на необходимость использования угля в производстве стали для поставок материалов для промышленность возобновляемых источников энергии.

Другими словами, даже если сталь сама по себе является таким перерабатываемым и многоразовым продуктом, чистого количества угля, которое требуется для производства, достаточно, чтобы поддержать угольную промышленность, находящуюся в упадке. В США угольная промышленность пытается оправиться не только от десятилетий спада, но и от невыполненных обещаний нынешней администрации о новых рабочих местах в угле и финансировании. Уголь во всем мире рассчитывает на это отношение к сталеплавильному производству, как к последнему и наиболее устойчивому рынку.

Водород также не является идеальным топливом — ученые все еще ищут способы производства «рыхлого» водорода , чтобы его было больше и меньше затрат.По иронии судьбы, двумя ранее наиболее распространенными способами отделения водорода были с использованием ископаемого топлива . Прежде чем кто-либо сможет спланировать удовлетворение хотя бы части мировых потребностей в стали с помощью водородных доменных печей, обеим отраслям необходимо будет значительно расширить масштабы производства.

Тем не менее, это доказательство концепции многообещающее и очень крутое. У Германии были запутанные отношения с углем в глазах общественности: когда страна начала отказываться от угля, затем прекратила его, а затем начала просто не строить новых атомных электростанций , разница была компенсирована еще большим количеством угольных электростанций.Электричество — одно из других основных применений угля и еще одна возможность заменить его большим количеством водорода.


Кэролайн Делберт Кэролайн Делберт — писатель, редактор книг, исследователь и заядлый читатель.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Солнечная и ветровая энергия может спровоцировать возрождение водородной энергии

Водород течет по трубам под улицами Каппель-ла-Гранд, помогая снабжать энергией 100 домов в этой деревне на севере Франции. На короткой боковой дороге, примыкающей к центру города, новый электролизер внутри небольшого металлического сарая забирает воду с помощью электричества от ветряных и солнечных электростанций для создания «возобновляемого» водорода, который подается в поток природного газа, уже протекающий по трубам.Заменяя часть этого ископаемого топлива, водород сокращает выбросы углерода из общественных печей, водонагревателей и плит до 7 процентов.

Система

Cappelle-la-Grande — это живая лаборатория, созданная парижской энергетической фирмой Engie. Компания прогнозирует значительное увеличение объемов водородной энергетики, поскольку стоимость электролизеров, а также возобновляемой электроэнергии продолжает падать. Если Энджи прав, добавление водорода в местные газовые сети может ускорить переход от ископаемого топлива к чистой энергии.

Компания не одинока. Возобновляемый водород занимает центральное место в видении Европейской комиссии по достижению нулевых выбросов углерода к 2050 году. Это также все больше внимания уделяется промышленным гигантам континента. Со следующего года все новые турбины для электростанций, произведенные в Европейском Союзе, должны поставляться готовыми для сжигания смеси водорода и природного газа, и производители ЕС заявляют, что к 2030 году турбины будут сертифицированы на 100% водород. Тем временем сталелитейщики экспериментируют с возобновляемым водородом в качестве топлива, заменяющего уголь в своих печах.

Если экономия на возобновляемом водороде звучит знакомо, то это так. Около века назад знаменитый британский генетик и математик Дж. Б.С. Холдейн предсказал, что наступит эра после ископаемого топлива, когда «великие электростанции» будут перекачивать водород. На заре этого века видение стало очарованием. В книге футуриста Джереми Рифкина «. Водородная экономика » 2002 года предсказывалось, что газ станет катализатором новой промышленной революции. Солнечная и ветровая энергия разделят безграничный ресурс — воду — на производство водорода для электричества, отопления и промышленного производства, а побочным продуктом будет доброкачественный кислород.

Президент Джордж Буш в своем послании о положении в стране в 2003 году запустил гигантскую исследовательскую программу стоимостью 1,2 миллиарда долларов, цель которой — сделать транспортные средства на топливных элементах, работающие на водороде, обычным явлением в течение одного поколения. Топливные элементы в гаражах также могут использоваться в качестве резервных источников энергии для домов. Несколько месяцев спустя журнал Wired опубликовал статью под названием «Как водород может спасти Америку», избавившись от зависимости от грязной импортной нефти.

Немедленный прогресс не оправдал ажиотажа.Менее дорогие и быстро улучшающиеся автомобили с батарейным питанием украли центр внимания «зеленых автомобилей». В 2009 году администрация Обамы отложила работу над водородом на задний план. Первый секретарь Обамы по энергетике, физик и лауреат Нобелевской премии Стивен Чу объяснил, что водородная технология просто не готова, а топливные элементы и электролизеры, возможно, никогда не будут рентабельными.

Однако исследования не прекратились, и даже Чу теперь признает, что некоторые препятствия постепенно устраняются. Демонстрация Cappelle-la-Grande — это один небольшой проект, но по всему миру, особенно в Европе, запускаются десятки все более крупных и амбициозных инсталляций.Как отметило Международное энергетическое агентство в недавнем отчете, «водород в настоящее время пользуется беспрецедентным политическим и деловым импульсом, при этом количество политик и проектов по всему миру быстро растет».

На этот раз интерес к водороду пробуждает стремление к декарбонизации электросетей и тяжелой промышленности, а не транспорт. «Все в сообществе специалистов по моделированию энергии очень серьезно думают о глубокой декарбонизации», — говорит Том Браун, возглавляющий группу моделирования энергосистем в Технологическом институте Карлсруэ в Германии.Города, штаты и страны намечают пути к достижению почти нулевых выбросов углерода к 2050 году или раньше, в значительной степени за счет использования энергии ветра и солнца с низким содержанием углерода.

Но у этой стратегии есть две, часто невысказанные, проблемы. Во-первых, существующие электрические сети не обладают достаточной мощностью, чтобы обрабатывать большие объемы возобновляемой энергии, необходимые для вывода из эксплуатации электростанций, работающих на ископаемом топливе. Во-вторых, резервные электростанции по-прежнему будут необходимы на длительные периоды темной или безветренной погоды.Сегодня эта поддержка исходит от электростанций, работающих на природном газе, угле и атомных электростанциях, которые операторы сетей могут легко включить или выключить, чтобы уравновесить проседание и рост возобновляемых источников энергии.

Водород может играть ту же роль, говорят его промоутеры. Когда много ветра и солнца, электролизеры могут использовать часть этой энергии для создания водорода, который накапливается буквально в течение дождливого дня. Топливные элементы или турбины затем преобразовали бы накопленный водород обратно в электричество, чтобы укрепить энергосистему.

Глубокое сокращение выбросов углекислого газа также означает поиск альтернативных видов топлива для тех секторов экономики, которые не могут просто подключиться к большой электрической розетке, таких как тяжелый транспорт, а также заменяющее сырье для химикатов и материалов, которые теперь основаны на нефти, угле и природном газе.«Слишком много людей были введены в заблуждение, полагая, что электрификация — это все необходимое [углеродное] решение», — говорит Джек Брауэр, эксперт по энергетике из Калифорнийского университета в Ирвине, который занимался разработкой решений для загрязненного воздуха в своем регионе. более двух десятилетий. «И многие из наших государственных агентств и законодательные органы поддержали», не задумываясь о том, как решить проблему хранения энергии или топливной промышленности, — говорит он.

Может ли возобновляемый водород сделать сеть чистой энергии работоспособной? И может ли это быть жизнеспособным вариантом для промышленности? Делаются некоторые интересные ставки, даже не зная, можно ли быстро и по доступной цене масштабировать водород.

ЭЛЕКТРОДЫ внутри электролизера расщепляют молекулы воды на кислород ( слева, ) и водород ( справа, ). Электроды имеют высоту один сантиметр. Предоставлено: Дурк Гарденье, , Алами, ,

, Темное депрессивное настроение,

.

Те немногие страны, которые сделали большие ставки на замену угля и природного газа солнечными и ветряными, уже демонстрируют признаки напряжения. Возобновляемые источники энергии обеспечивали около 40 процентов электроэнергии Германии в 2018 году, хотя и с большими колебаниями. В определенные дни ветер и солнце вырабатывают более 75 процентов энергии страны; в другие дни доля упала до 15 процентов.Сетевые операторы управляют такими пиками и спадами, регулируя мощность электростанций, работающих на ископаемом топливе и атомных электростанций, резервуаров гидроэлектростанций и больших батарей. Ветровая и солнечная энергия также все больше выходят за рамки того, что могут выдержать перегруженные линии электропередачи Германии, вынуждая операторов сетей отключать некоторые возобновляемые генераторы, потеряв 1,4 миллиарда евро (1,5 миллиарда долларов) энергии только в 2017 году.

Более серьезная проблема в будущем заключается в том, как страны будут справляться после запланированного поэтапного отказа от электростанций, работающих на ископаемом топливе (а в Германии также их атомных станций).Как сетевые операторы будут держать свет включенным в темное и безветренное время? Специалисты по моделированию энергии в Германии придумали термин для обозначения засух из-за возобновляемых источников энергии: dunkelflauten , или «темная депрессия». Погодные исследования показывают, что электросети США и Германии должны будут компенсировать dunkelflauten на срок до двух недель.

Сети передачи

Beefier могут помочь в борьбе с dunkelflauten , перемещая электричество через большие регионы или даже континенты, посылая капли энергии из областей с сильным ветром или ярким солнцем в определенный день в отдаленные места, где спокойно или облачно.Но расширение сети — это утомительное дело. По всей Германии строительство линий электропередач отстает от графика на годы из-за протестов населения. В США подобное противодействие не позволяет новым линиям получить одобрение.

Поэтому для некоторых экспертов использование dunkelflauten делает ветровую и солнечную энергию рискованной. Например, моделирование сетей, проведенное в 2018 году специалистами по моделированию энергии в Массачусетском технологическом институте, прогнозирует экспоненциальный рост затрат по мере перехода сетей к 100-процентному использованию возобновляемых источников энергии. Это потому, что они предполагали, что большие и дорогие батареи должны быть установлены и постоянно заряжены, даже если они могут использоваться только в течение нескольких редких дней или даже часов в году.

Команда ученых из Калифорнии пришла к аналогичному выводу в 2018 году, обнаружив, что даже с большими линиями электропередачи и батареями солнечная и ветровая энергия может обеспечить лишь около 80 процентов потребностей США в электроэнергии. Определенно потребуются другие источники энергии, сказал член команды Кен Калдейра, ученый-климатолог из Научного института Карнеги, когда результаты исследования были опубликованы.

Некоторые европейские эксперты говорят, что M.I.T. и Калифорнийские исследования слишком близоруки.В течение нескольких десятилетий европейские исследователи переходили от энергосистемы к большему, рассматривая полный спектр энергии, используемой в современном обществе. Такие исследования «интегрированных энергетических систем», инициированные физиком из Роскилльского университета Бентом Соренсеном и несколькими датскими протеже, объединяют моделирование электрических сетей, распределительных сетей природного газа и водорода, транспортных систем, тяжелой промышленности и центрального отопления.

Модели показывают, что объединение этих секторов обеспечивает операционную гибкость, и водород — мощный способ сделать это.С этой точки зрения, 100-процентная возобновляемая электрическая сеть может быть успешной, если водород будет использоваться для хранения энергии для покрытия dunkelflauten и без скачка цен, наблюдаемого в прогнозах M.I.T.

Некоторые исследования электросетей в США исключили хранение водородной энергии, потому что сегодня это дорого. Но другие разработчики моделей говорят, что мышление ошибочно. Например, во многих исследованиях энергосистем, опубликованных около десяти лет назад, солнечная энергия преуменьшалась, поскольку в то время она была дорогостоящей — это было ошибочным предположением, учитывая резкое снижение стоимости солнечной энергии с тех пор.Европейские симуляторы, такие как модели Брауна, учитывают ожидаемое снижение затрат при вычислении самых дешевых способов устранения выбросов углерода. Возникает ряд электролизеров, снижающих стоимость возобновляемого водорода.

В моделях электролизеры в первую очередь масштабируются, чтобы заменить водород, производимый из природного газа, используемый химическими заводами и нефтеперерабатывающими заводами на различных этапах обработки. Производство «серого» водорода (как его называют эксперты в области энергетики) выделяет более 800 миллионов метрических тонн углекислого газа в год во всем мире — столько же, сколько в США.К. и общие выбросы Индонезии вместе взятые, по данным Международного энергетического агентства. Замена серого водорода возобновляемым водородом сокращает углеродный след водорода, используемого в промышленности. Некоторое количество водорода может также заменить природный газ и дизельное топливо, потребляемые тяжелыми грузовиками, автобусами и поездами. Хотя топливным элементам трудно конкурировать с автомобильными аккумуляторами, они могут быть более практичными для более тяжелых транспортных средств; Разработчик грузовиков Nikola Motor Company заявляет, что машины с тягачом и прицепом, которые она коммерциализирует, будут преодолевать от 800 до 1200 километров (от 500 до 750 миль) на полностью заправленном топливном элементе, в зависимости от различного оборудования и факторов транспортировки.

Предоставлено: 5W Infographics

. Если промышленность и тяжелый транспорт будут использовать возобновляемый водород, могут появиться региональные водородные сети для его распределения, а также они смогут поставлять безуглеродный газ на электростанции, которые поддерживают электросети. Это то, что происходит в интегрированном моделировании энергии: по мере того, как создается и потребляется все больше возобновляемого водорода, развиваются сети массового распределения, которые хранят месячный газ в больших резервуарах или подземных пещерах, так же, как природный газ хранится сегодня, по цене, равной дешевле, чем хранить электроэнергию в батареях.«Как только вы признаете, что водород важен для других секторов, вы получите долгосрочное хранение для энергетического сектора как своего рода побочный продукт», — говорит Браун.

Эта перспектива оживает в моделировании Кристиана Брейера из финского университета LUT. В последних сценариях 100-процентного использования возобновляемых источников энергии, опубликованных его командой в 2019 году с Energy Watch Group, международной группой ученых и парламентариев, электростанции сжигают накопленный водород, чтобы заполнить пустоту в сети во время самого глубокого dunkelflauten .«Они — последнее средство, — говорит Брейер. «Без этих больших турбин у нас не было бы стабильной энергосистемы в определенные часы в году».

В модели Брейера менее половины энергии ветра и солнца, необходимой для производства и хранения водорода, преобразуется обратно в электричество, что является большой потерей, и водородные турбогенераторы простаивают почти несколько недель в году. Но низкая эффективность преобразования водорода в электроэнергию не приводит к серьезным последствиям, потому что этот путь используется нечасто.Брейер говорит, что эта схема является наиболее экономичным решением для большой энергосистемы, и она не сильно отличается от того, во многих сетях сегодня используются электростанции, работающие на природном газе. «На протяжении десятилетий были электростанции, которые включались только раз в несколько лет», — говорит он.

ИНЖЕНЕР проверяет трубы, по которым перекачивается водород, произведенный с использованием возобновляемых источников энергии, в Гамбурге, Германия. Предоставлено: Joerg Boethling Alamy

Перепрофилированные трубопроводы

Несмотря на то, что сегодня производство водорода из возобновляемых источников невелико, Европа рассчитывает на водород для декарбонизации своих энергетических систем.Европейская комиссия ожидает, что возобновляемые источники энергии вырастут до более чем 80 процентов энергоснабжения Европы в 2050 году при поддержке более 50 гигаватт электролизеров — это мощность примерно 50 атомных электростанций. Государства-члены также ставят свои собственные цели. Франция призывает свои отрасли, потребляющие водород, перейти на 10 процентов возобновляемого водорода к 2022 году и от 20 до 40 процентов к 2027 году.

Этих целей будет трудно достичь без политики, побуждающей предпринимательские фирмы приступить к массовому производству электролизеров.Начните с добавления водорода в трубопроводы природного газа, потому что для этого используется существующая инфраструктура. Инженеры давно предполагали, что молекулярный водород — мельчайшая молекула и обладающая высокой реакционной способностью — будет разлагаться или улетучиваться из существующих газопроводов. Но недавние исследования показывают, что смешивание до 20-25 процентов водорода можно производить, не просачиваясь из таких труб и не повреждая их. Европейские страны разрешают смешивание, и фирмы в Италии, Германии, Великобритании и других странах закачивают водород в десятки мест, чтобы заправить обогреватели, кухонные плиты и другие приборы клиентов, которые не нуждаются в изменениях, пока содержание водорода остается ниже примерно 25 процентов.

По словам руководителя проекта Элен Пьер,

Энжи смешивает в Cappelle-la-Grande более года без инцидентов и возражений. Она говорит, что общественному признанию способствует тщательный мониторинг, показывающий, что в домах, где используется смесь, воздух чище; Она отмечает, что добавление водорода улучшает сгорание газа в приборах, снижая уровень загрязняющих веществ, таких как окись углерода, которые образуются при неполном сгорании природного газа.

Следующая волна проектов возобновляемого водорода в Европе может подтолкнуть производство к более широкому масштабу.Промышленные консорциумы во Франции и Германии ищут финансирование и разрешение для 100-мегаваттных электролизеров, что в 10 раз больше, чем самый большой из действующих. Два огромных проекта по производству электролизеров борются за государственную поддержку для стимулирования региональной водородной экономики вокруг Лингена, города на северо-западе Германии, в котором находится пара нефтеперерабатывающих заводов. Один проект, в котором участвует крупная коммунальная компания Enertrag и несколько крупнейших энергетических и инженерных фирм Германии, может стать планом общенациональной водородной сети.В проекте используется существующая газовая инфраструктура, но не путем смешивания. Вместо этого идея состоит в том, чтобы перепрофилировать запасные газопроводы для доставки возобновляемого водорода на местные нефтеперерабатывающие заводы, а также на электростанцию ​​и даже запланированную заправочную станцию ​​для автомобилей на топливных элементах. «Наша идея состоит в том, чтобы построить полностью водородную газовую сеть», — говорит Франк Хьюнеманн, управляющий директор Nowega, одного из партнеров по проекту и регионального оператора газовой сети.

Новега может повторно использовать некоторые пустые трубы, потому что в регионе есть две сети природного газа.Один из них несет стандартный природный газ, почти полностью состоящий из метана. Другой изначально был построен для доставки местного природного газа с высоким содержанием сероводорода, а водород может сделать некоторые стальные трубы хрупкими. Nowega постепенно отказывается от местного газа, оставляя пустые стальные трубы, которые, по словам Хьюнеманна, должны выдерживать любую реактивность с чистым водородом. Европейский поставщик энергии RWE построит главный электролизер консорциума и планирует сжигать часть производимого водорода на своей электростанции в Лингене. Инженерный гигант Siemens намеревается оптимизировать одну из четырех газовых турбин станции для работы с чистым водородом.

Консорциум тоже думает о расширении. Линген находится примерно в 48 км от подземных соляных пещер, созданных для хранения природного газа. Хойнеманн считает, что размещение некоторого количества водорода Лингена на глубине более 1000 метров в одной из пещер могло бы стать следующим логическим шагом. (Водород уже массово хранится в пещерах в Техасе и Великобритании)

Nowega также планирует построить трубопроводную сеть протяженностью 3200 км, которая сможет охватить большинство сталелитейных, нефтеперерабатывающих и химических предприятий Германии.План сосредоточен на перепрофилировании газопроводов, которые изначально были построены для транспортировки богатого водородом «городского газа», добытого из угля, что было распространено в Европе до 1960-х годов. Трубопроводы, которые исторически справлялись с 50-процентным водородом, также должны быть хороши, «чтобы использовать 100-процентный водород», — говорит Хойнеманн.

Будущее под вопросом

Растущий интерес Европы к возобновляемому водороду не уникален. Япония планирует многодесятилетний переход к «водородному обществу», который стал неотъемлемой частью официальной энергетической политики с 2014 года.Достижение одной из первых целей Японии — демонстрации технологии эффективного импорта водорода — должно начаться в 2020 году с танкерных перевозок серого водорода из Брунея, крошечной богатой газом страны, расположенной на Борнео. Соперничающие политические партии Австралии разрабатывают конкурирующие планы по экспорту водорода в Японию. В декабре 2019 года министры энергетики штатов и территорий Австралии приняли национальную водородную стратегию, а национальное правительство объявило о выделении 370 миллионов долларов (австралийских долларов; 252 миллиона долларов США).С.) водородно-стимулирующий пакет.

Даже в США есть признаки возобновления интереса. Федеральное правительство снова ставит цели для водородных технологий, некоторые энергетические компании инвестируют, а несколько штатов предлагают поддержку. Лос-Анджелес может быть лидером. «Новый зеленый курс Лос-Анджелеса», обнародованный мэром Эриком Гарсетти в апреле 2019 года, обязывает город достичь 80 процентов возобновляемой электроэнергии к 2030 году и 100 процентов к 2050 году. Мэр продвигает планы строительства солнечных ферм, а также строит новые Электростанция, работающая на природном газе, для обеспечения города резервным источником электроэнергии.Этот завод можно было бы переоборудовать для сжигания возобновляемого водорода; около 125 километров трубопроводов уже доставляют серый водород на нефтеперерабатывающие заводы региона. А топливные элементы соперничают с батареями в планах по переоборудованию примерно 16 000 грузовиков, которые перевозят грузы в портах региона. Заправка этих грузовиков водородом вместо дизельного топлива может значительно улучшить туманное небо в Лос-Анджелесе.

Брауэр говорит, что всему штату необходимо более глубоко задуматься об энергии, поскольку он стремится устранить выбросы углерода. Согласно прогнозам Национальной лаборатории Лоуренса Беркли, штат может тратить более восьми тераватт-часов потенциала возобновляемой энергии ежегодно к 2025 году — энергии, которую, по словам Брауэра, Калифорния должна вместо этого расходовать как водород, чтобы очистить свои нефтеперерабатывающие заводы и удовлетворить стремительный рост. спрос на электроэнергию во время летней жары.

Другие эксперты согласны с тем, что водород может соединить эти точки. Недавнее исследование Energy Futures Initiative, аналитического центра, возглавляемого бывшим M.I.T. Физик-ядерщик Эрнест Монис, который был вторым министром энергетики Обамы, призывает Калифорнию воспользоваться «огромной ценностью», которую предлагают возобновляемые водороды и другие низкоуглеродные виды топлива. В исследовании делается вывод о том, что цели Калифорнии по сокращению выбросов углерода могут оказаться невозможными без них.

Множество потенциальных проблем все еще может остановить или предотвратить расширение водородной инфраструктуры в Калифорнии, Европе и других местах.Постоянная проблема — общественное беспокойство. Водород чрезвычайно огнеопасен, поэтому случаются несчастные случаи. Прошлым летом неисправный клапан привел к взрыву водорода на норвежской заправочной станции для автомобилей на топливных элементах. Бетонные стены от взрыва свели к минимуму травмы, но в сообщениях СМИ сразу же возник вопрос, выживет ли водородная энергия в результате инцидента. В ноябре 2019 года губернатор Калифорнии Гэвин Ньюсом обратился в Комиссию по коммунальным предприятиям штата с просьбой ускорить закрытие подземного хранилища газа, где четырехмесячная утечка природного газа четырьмя годами ранее вызвала эвакуацию тысяч семей.

У всех вариантов энергии есть свои риски, и противодействие сообщества усложняет многие пути к безуглеродной энергии. Во многих местах общественность не в восторге от ядерной энергии, линий электропередачи или ветряных турбин. Однако стоимость электролизеров может стать самой большой проблемой для будущего возобновляемого водорода. Чтобы начать замену серого водорода в промышленности, стоимость производства возобновляемого водорода должна снизиться с примерно 4 долларов или более за килограмм сегодня до 2 долларов или меньше. Несколько исследований показывают, что это может произойти к 2030 году, если стоимость электролизеров продолжит снижаться, как в последние несколько лет.

Исследования также показывают, что модель не может возникнуть без государственных стимулов. В недавнем отчете Международного энергетического агентства отмечается, что водород нуждается в той же государственной поддержке, которая способствовала раннему развертыванию солнечной и ветровой энергии — отраслей, которые в настоящее время привлекают более 100 миллиардов долларов ежегодных инвестиций во всем мире. Эти примеры, как пишет агентство, показывают, что «политические и технологические инновации способны создать глобальные отрасли чистой энергии».

Могут появиться улучшенные технологии.На рынок выходит новый класс электролизеров — твердооксидные электролизеры, производящие почти на 30 процентов больше водорода, чем ведущие в отрасли электролизеры с протонообменной мембраной, которые использует Engie. Бывший министр энергетики и сомневающийся Чу, ныне профессор Стэнфордского университета, работает над новым электролизером, который основан на более тесном расположении компонентов и других уловках, позволяющих производить водород быстрее и с меньшими затратами энергии. По словам Чу, эти изменения могут «существенно повлиять на эксплуатационные расходы.«Это всего лишь еще одна причина, — говорит Чу, — почему он нагревается до водорода.

Атмосфера печи для термообработки: инертный газ и водород

Многие процессы термообработки, включая светлый отжиг, спекание и нитроцементацию, требуют строго контролируемой атмосферы, чтобы процесс был успешным. Эти процессы часто используются для производства критически важных деталей для таких отраслей, как аэрокосмическая, автомобильная или нефтехимическая. Печи, используемые в этих процессах, должны поддерживать контролируемую атмосферу для достижения успешных, высокоточных и воспроизводимых результатов для этих деталей.Эти атмосферы могут включать инертные газы, такие как азот, гелий или аргон; эндотермические смеси; или водород. В этой статье основное внимание будет уделено инертной атмосфере и водородной атмосфере, в том числе поддерживаемым ими типам процессов термообработки.

Почему важна атмосфера в печи

Атмосфера в процессе термообработки может быть решающим фактором: она может выступать в качестве носителя для ключевых элементов процесса или может действовать, защищая деталь, подвергаемую термообработке, от воздействия воздуха, в то же время подвергаясь значительному воздействию воздуха. повышенные температуры.В качестве носителя атмосфера химически взаимодействует с поверхностью и приводит к улучшенным характеристикам поверхности для поддержки таких процессов, как упрочнение. В качестве защитной атмосферы ее задача противоположна: она защищает поверхность детали от химической реакции с потенциально опасными элементами атмосферы.

В зависимости от выполняемого процесса термообработки, отсутствие контролируемой защитной атмосферы может привести к химическим реакциям на поверхности детали, которые поставят под угрозу ее качество и производительность, что приведет к браку деталей.Это, в свою очередь, приводит к финансовым потерям, потере времени и потенциально опасным последствиям для тех, кто использует деталь, если ее проблемы не будут обнаружены. Кроме того, неправильно контролируемая атмосфера может привести к повреждению печи или, что еще хуже, травмам сотрудников.

Обычно используемые атмосферы в печи для термообработки

Помимо воздуха в печах для термообработки обычно используются несколько газов, в том числе водород, азот, кислород, гелий, аргон, монооксид углерода, диоксид углерода, аммиак, пропан, метан и бутан.Из них кислород является наиболее реактивным — как атмосфера, воздух ведет себя как кислород — и приводит к серьезным проблемам, таким как окисление и обезуглероживание, которые могут поставить под угрозу качество и производительность детали. В этой статье мы сосредоточимся на инертных газах (гелий, аргон и азот), а также на водороде.

Процессы термообработки, требующие контролируемой атмосферы

Существует несколько различных процессов термообработки, для достижения которых может потребоваться контролируемая атмосфера.Те, которые требуют либо инертной атмосферы, либо атмосферы водорода, включают следующее:

• Отжиг : используется для смягчения металла или изменения его микроструктуры
• Светлый отжиг: выполняется в инертной атмосфере азота, водорода или аргона для ограничения окисления; чистый водород обычно является предпочтительной атмосферой
• Пайка: когда выполняется на меди и серебре, в атмосфере чистого водорода или, в некоторых случаях, диссоциированного аммиака
• Науглероживание: добавляет углерод на поверхность стали для повышения ее прокаливаемости и обычно использует эндотермическую атмосферу.
• Карбонитрирование : диффузия атомов углерода и азота в поверхность металла для увеличения твердости; азот обычно добавляют в эндотермическую атмосферу
• Азотирование: нагрев металла в присутствии азота (обычно в форме аммиака) для повышения коррозионной стойкости и твердости.
• Нейтральное упрочнение: используется для предотвращения окисления и обезуглероживания инструментальной стали с использованием инертной или защитной атмосферы, такой как азот или аргон
• Спекание: в зависимости от спекаемых металлических соединений используется либо инертная / защитная атмосфера, либо атмосфера водорода
• Закалка : используется для увеличения размера зерна, пластичности и ударной вязкости ранее термообработанных металлов
• Горячее изостатическое прессование: аналогично спеканию, но выполняется при гораздо более высоких давлениях

Эти процессы могут включать различные металлы и использоваться для изготовления деталей для многих различных отраслей, включая авиацию, инструментальную промышленность, здравоохранение, энергетику, автомобилестроение, военное дело, нефть и газ, электронику и полупроводниковую промышленность.

Потребность в инертной атмосфере

Инертная атмосфера, иногда называемая защитной атмосферой, позволяет получать очень чистые детали в строго контролируемой среде. Он также служит для предотвращения нежелательных химических реакций (таких как окисление или обезуглероживание) на поверхности детали.

Инертная атмосфера часто используется в таких процессах, как горячее изостатическое прессование (ГИП), спекание и вакуумные операции. И ГИП, и спекание обычно используются с компонентами, изготовленными из деталей аддитивного производства, включая порошковый металл (ПМ) и металлические детали, напечатанные на 3D-принтере.

Вакуумные процессы включают нагрев деталей при давлении ниже атмосферного. Вакуумная термообработка может использоваться для удаления поверхностных загрязнений (например, остатков смазки и оксидных пленок), предотвращения поверхностных реакций (например, обезуглероживания и окисления), дегазации металлов и соединения металлов (например, пайки). Для удаления растворенных загрязнений также можно использовать вакуумную термообработку.

Роль инертных газов в термической обработке

Инертными газами, наиболее часто используемыми в процессах термообработки, являются аргон (Ar), гелий (He) и азот (N2), и они часто используются в следующих комбинациях: Ar / He, Ar / He / N2 и N2. /Он.Многие типы цветных металлов подвергаются термообработке в инертной атмосфере, включая медь, латунь и алюминий. Степень, в которой атмосферу можно назвать инертной, зависит от таких факторов, как тип газа, его уровень чистоты, задействованные температуры и обрабатываемый материал. Хотя азот не реагирует с большинством сталей, он может реагировать с другими при температурах выше определенных. В общем, аргон и гелий более инертны, чем водород.

Атмосфера чистого азота обеспечивает покрытие термообрабатываемой детали и может использоваться для продувки существующей атмосферы или в качестве газа-носителя для атмосфер с контролируемым содержанием углерода.Обратите внимание, что азот на самом деле не является инертным газом. Обычно он поставляется с точкой росы от -75 ° F до -110 ° F и смешивается с водородом в смеси 90/10. Новое руководство по использованию газовой смеси с водородом должно быть инертным — 3% или меньше.

Атмосфера N2 может использоваться для следующих процессов термообработки:

• Отжиг (цветные металлы, легированная сталь и обезуглероживание)
• Нейтральная закалка
• Закалка
• Азотирование (легированные стали, нержавеющие стали и азотированные стали)
• Спекание
• Пайка (азот действует как газ-носитель)
• Вакуумные процессы

Аргон обеспечивает инертную атмосферу и обычно поставляется при температуре точки росы ниже -75 ° F и содержании кислорода ниже 20 частей на миллион.Атмосфера аргона может использоваться для следующих процессов термообработки:

• Отжиг (цветные металлы, нержавеющая и легированная сталь)
• Пайка
• Спекание

Атмосфера He обычно используется для процессов HIP и вакуумной термообработки.

Роль водорода в термической обработке

Атмосфера, богатая водородом, часто применяется для восстановления оксида железа до железа и обезуглероживания стали. Он также эффективно способствует теплопередаче и может реагировать с любым присутствующим кислородом.Водород используется в следующих процессах термообработки:

• Отжиг (полированные, цветные металлы, нержавеющая сталь, электротехнические стали, низкоуглеродистые стали)
• Нейтральная закалка
• Пайка
• Спекание (как черных, так и цветных металлов)
• Вакуумные процессы

В некоторых случаях h3 можно комбинировать с N2 или Ar. Атмосфера водород + азот хорошо подходит для светлого отжига; отжиг нержавеющей стали, легированной стали и других металлов; нейтральное отверждение; и спекание.Использование атмосферы водород + аргон работает с ярким отжигом; отжиг нержавеющей стали, легированной стали и других металлов; и спекание. Тип водорода, используемый в печах для термообработки, называется сухим водородом и имеет чистоту 98-99,9%.

Эндотермическая атмосфера

Защитные газы, используемые в атмосфере печи, обычно представляют собой смесь водорода, азота, диоксида углерода (CO2), монооксида углерода (CO) и следовых количеств воды. Необходимые газы вводятся либо непосредственно в печь в виде смеси азота и метанола (Ch5), либо через эндотермический генератор, использующий пропан или природный газ в качестве источника углерода.Эндотермическая атмосфера создается крекингом метана в азот, водород и монооксид углерода в реторте.

Эндотермический газ образуется, когда смесь воздуха и топлива при очень низком соотношении воздуха и газа вводится в реторту с внешним обогревом, которая сама содержит активный катализатор (обычно никель) для крекинга смеси. Когда этот газ покидает реторту, он быстро охлаждается перед поступлением в печь. Типичный состав: 40% h3, 20% CO или CO2 и 40% N2.

Эндотермические газовые смеси используются для блестящей закалки, спекания, требующего восстановительной атмосферы, восстановления углеродом стальных поковок и газов-носителей для нитроцементации и науглероживания, отжига цветных металлов и легированных сталей, нейтральной закалки, пайки и спекание.

Классификация атмосферы

Американская газовая ассоциация разработала набор классификаций печных атмосфер. Классификации, относящиеся к обсуждаемым здесь атмосферам, включают:

• Класс 200: подготовленная азотная основа с удалением водяного пара и диоксида углерода
• Класс 300: эндотермическая основа, образованная реакцией смеси топливного газа и воздуха в нагретой камере, заполненной соответствующим катализатором
• Класс 600: на основе аммиака

Существуют и другие классы, но они не подпадают под действие инертной или богатой водородом атмосферы.

Содержит атмосферу

Проблема использования защитной атмосферы в печи для термообработки заключается в сдерживании атмосферы и требует использования печи с контролируемой атмосферой. Создание атмосферы начинается с очистки печи от существующей атмосферы с использованием требуемого газа. Есть два различных типа печей, которые предназначены для удержания атмосферы после ее создания: одна предназначена для герметизации газа, а другая использует реторту.

Продувка и уплотнение

Герметизация включает уплотнение двери и сварные (или двухсварные) швы корпуса. Дверное уплотнение обычно имеет форму «кирпич к кирпичу» или «волокно к волокну» с тканой прокладкой из керамического волокна. В электрической печи участки соединения элементов герметизируются и уплотняются силиконовой резиной, а затем продуваются. В печи с газовым обогревом лучистые трубы могут отделять атмосферу печи от продуктов сгорания.

Подход с герметичной коробкой довольно экономичен, поскольку требует меньшего технического обслуживания по сравнению с ретортной печью.Кроме того, нагревательные элементы могут быть распределены более равномерно, и установка вентилятора не является большой проблемой. Однако этот метод имеет ограничения, когда речь идет о достижимой точке росы, которая обычно ограничивается + 20 ° F. Другой недостаток — возможность загрязнения атмосферы, так как воздух и влага могут попасть в изоляцию.

Ретортная печь

Второй подход включает реторту из сплава (иногда называемую муфелем), изготовленную из сплава на основе никеля.Реторта нагревается газом или электроэнергией вне печи. Существует несколько различных способов герметизации реторты для печей. Один состоит из силиконового уплотнительного кольца и зажимов, которые надежно закреплены болтами. Сама заглушка находится вне топочной камеры. Другой подход к герметизации реторты предусматривает использование песчаного уплотнения внутри желоба, приваренного по периметру реторты, что позволяет удерживать всю реторту внутри камеры печи.Из двух подходов подход с силиконовыми уплотнительными кольцами обеспечивает высочайший уровень чистоты атмосферы.

Метод реторты обеспечивает максимально чистую атмосферу и позволяет достичь точки росы порядка -40 ° F. Однако это более затратно, сложно использовать с вентилятором и требует большего обслуживания, чем подход с герметичной коробкой.

Отверстия для отбора проб атмосферы

Отверстия для проб, как следует из названия, позволяют оператору отбирать пробы атмосферы печи для

• Контроль качества
• Контроль процесса
• Устранение неполадок
• Определение безопасного момента открытия печи
• Оценка целесообразности введения определенных газов

Отверстия для проб часто являются необходимым элементом печи с контролируемой атмосферой, в зависимости от типа атмосферы и термической обработки.

Пламенные завесы

Некоторые атмосферные печи используют завесу пламени на двери. Когда дверца печи открывается, включается горелка завесы пламени, закрывающая дверной проем слоем пламени. Этот лист пламени служит троекратной цели:

• Помогает поддерживать внутреннюю температуру печи
• В некоторой степени снижает неизбежный выброс кислорода
• Сжигает любые выходящие горючие газы

В зависимости от используемой атмосферы и типа термической обработки, пламенная завеса часто является разумным вариантом.

Специальная печь L&L: печи с контролируемым атмосферным давлением

В L&L Special Furnace мы понимаем, насколько важны контроль, точность и повторяемость, когда речь идет о процессах термообработки. Вот почему наши печи спроектированы с учетом высочайшего качества изготовления и сложных инженерных решений. Мы также понимаем, что у каждого из наших клиентов есть особые потребности, которые не всегда решаются готовыми решениями, поэтому наши печи бывают разных размеров и с огромным разнообразием опций, которые позволяют нам настроить печь под ваши требования. потребности.Фактически, у L&L Special Furnace есть четыре различных модели печей, которые поддерживают контролируемую атмосферу.

Прецизионная коробчатая электрическая печь XLE серии работает в атмосфере воздуха, инертного, инертного / горючего и азота / пропана. Это модель с фронтальной загрузкой. Для металлов он поддерживает такие процессы, как закалка, снятие напряжений, термообработка на твердый раствор, старение, отпуск, дисперсионное упрочнение и отжиг. Доступные варианты включают контролируемые атмосферы, реторты, сигналы тревоги, элементы управления программой, регистраторы и окна просмотра.Эти электрические печи доступны в широком диапазоне размеров, включая нестандартные.

Высокоточные коробчатые печи XLB серии поддерживают либо воздушную, либо инертную атмосферу. Он оснащен очень точным цифровым ПИД-регулятором, двухзонным управлением, равномерным расположением элементов и полупроводниковыми контактами для сокращения времени цикла.

Серия XLC (основанная на XLE) поддерживает 100% -ный водород или смеси водорода, окиси углерода, природного газа и других горючих сред, а также чисто инертные атмосферы.Конструкция этой печи подчеркивает безопасность оператора, качество процесса и точность управления процессом. Система управления, проточная система и реторта из сплава объединены в единую унифицированную систему. Реторта обычно представляет собой сплав 330, Inconel 600 или Inconel 601, но для специальных применений могут быть разработаны и другие сплавы. В зависимости от чистоты используемых газов XLC может поддерживать точку росы на уровне -60 ° F. Типичные процессы, для которых эта печь хорошо приспособлена, включают отжиг нержавеющей стали, водородную пайку и любой тип процесса, который не допускает присутствие кислорода, требует низкой точки росы или очень высокой степени атмосферной надежности и повторяемости.Доступны опции, аналогичные тем, что для XLE.

Модель JSC серии поддерживает атмосферу, состоящую из 100% водорода, смеси водорода, инертных сред и горючих сред. Эта печь представляет собой челночную подъемную печь с ретортой из сплава «верхняя шляпа» колпакового типа с низкой точкой росы. Система управления, проточная система и реторта из сплава объединены в единую унифицированную систему. Он очень хорошо работает для тех же процессов, которые перечислены для атмосферной ретортной печи XLC.

Специальная печь L&L

В L&L Special Furnace мы имеем многолетний опыт предоставления высококачественных и прецизионных промышленных печей, закалочных резервуаров и печей для любой отрасли, где требуются надежные и точные решения для термообработки.

Когда дело доходит до атмосфер в печи для термообработки, мы можем ответить на все ваши вопросы, а также помочь с панелями управления для конкретной атмосферы, массовыми расходомерами, контролем точки росы, контролем углерода, анализаторами кислорода / водорода и мониторами утечки водорода. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы найти решения для термообработки, которые вам нужны, а также качественное обслуживание клиентов и поддержку, которых вы заслуживаете.

4 способа получения газообразного водорода дома или в лаборатории

Электролиз воды — один из простых способов получения газообразного водорода.(Wikihow / CC BY-NC-SA 3.0)

Газообразный водород легко сделать дома или в лаборатории, используя обычные химические вещества и повседневные материалы. Получив газ, вы можете использовать его для множества интересных научных проектов. Конечно, вы не «производите» водород, поскольку это элемент. Он образуется в результате химических реакций, которые его высвобождают. Вот как безопасно получить водород.

Получение газообразного водорода — Метод 1

Электролиз воды (H ₂ O) — один из самых простых способов получения газообразного водорода.Электролиз расщепляет воду на газообразный водород и газообразный кислород. Таким образом, вы также можете собирать нечистый кислород с помощью этого метода.

Материалы

Для этого метода необходимы только основные материалы:

• Вода
• 9-вольтовая батарея
• 2 скрепки (или проволока)
• Емкость с водой

Процедура

скрепки и подсоедините по одной к каждой клемме аккумулятора.
1. Поместите другие концы, не касаясь, в емкость с водой.Поздравляю! У вас электролиз.
2. Вы увидите пузыри на обоих проводах. Тот, у которого больше пузырьков, выделяет чистый водород. Остальные пузырьки — это нечистый кислород. Чтобы проверить, какой газ является водородом, поднесите к баллону зажженную спичку или зажигалку. Пузырьки водорода загорятся; пузырьки кислорода не горят.
3. Как только вы определили источник водорода, вы можете его забрать. Соберите газообразный водород, перевернув наполненную водой трубку или сосуд над проволокой, производящей газообразный водород.Причина, по которой вам нужна вода в контейнере, заключается в том, чтобы вы могли собирать водород, не получая воздуха. Воздух содержит 20% кислорода, который вы не должны попадать в контейнер, чтобы он не стал опасно воспламеняющимся. Не собирайте газ, отходящий от обоих проводов, в один и тот же контейнер, так как это смесь водорода и кислорода, которая легко воспламеняется. При желании можно использовать второй контейнер с водой для сбора нечистого кислорода.
4. Отсоедините аккумулятор. Закройте или закройте емкость с водой и газом, прежде чем повернуть ее вправо вверх.Промаркируйте контейнер.

Получение водородного газа — Метод 2

Хотя электролиз является хорошим методом получения водорода, есть два улучшения, которые значительно повышают выход. Первый — использовать грифель карандаша (чистый графит) в качестве электродов. Второй совет — добавить в воду щепотку соли, которая станет электролитом.

Из графита получаются хорошие электроды, поскольку он электрически нейтрален и не растворяется во время электролиза. В воде соль диссоциирует на ионы и увеличивает ток, ускоряя реакцию электролиза.

Материалы

Помимо карандашей и соли, существенным изменением является то, что у вас появилось больше возможностей для батареи.

• 2 карандаша
• Соль (хлорид натрия или английская соль)
• Картон
• Вода
• Батарея (может опуститься до 1,5 В, так как есть электролит)
• 2 Скрепки или кусочки электрического провода
• Емкость с водой

Процедура

1. Снимите ластики и металлические колпачки с карандашей и заточите оба конца, чтобы обнажить грифель карандаша.
2. Добавьте щепотку соли в емкость с водой.
3. Используйте картон, чтобы держать карандаши в соленой воде. Положите картон на емкость с водой. Вставьте карандаши в картон так, чтобы грифель был погружен в жидкость, но не касался дна или стенок емкости.
4. Прикрепите проволоку к каждому карандашу. Подключите каждый провод к клемме аккумулятора.
5. Соберите газ, как и раньше, в емкость, наполненную водой.

Получение газообразного водорода — Метод 3

В результате химических реакций часто выделяется газообразный водород.Одна реакция между цинком и соляной кислотой с образованием хлорида цинка и газообразного водорода:

Zn (s) + 2HCl (l) → ZnCl ₂ (l) + H ₂ (g)

Большинство металлов реагируют с кислотой для выделения водорода, поэтому не стесняйтесь заменять железо или алюминий, если он более доступен. Собирать газ немного сложнее из-за кислоты. Рекомендуется проводить эту реакцию в вытяжном шкафу и в защитных очках и перчатках. Один из способов — перевернуть стеклянный сосуд с кислотой над металлом, чтобы газ вытеснил жидкость.Гораздо безопаснее перевернуть пустую емкость для сбора реакционной смеси и позволить водороду вытеснить воздух. Водород легче воздуха и будет подниматься вверх. В конце процесса сборная ёмкость будет содержать немного воздуха (и кислорода).

Материалы и процедура

• Соляная кислота или соляная кислота
• Гранулы цинка (или полоски алюминиевой или железной опилки)

При смешивании кислоты и металла немедленно выделяются пузырьки газообразного водорода. Будьте осторожны, чтобы не прикасаться к кислоте.Кроме того, ожидайте выделения тепла в результате этой экзотермической реакции.

Получение водородного газа — Метод 4

Сильные основания также активно вступают в реакцию со многими металлами. Гидроксид натрия (NaOH) и гидроксид калия (КОН) содержат элемент водород и выделяют водородный газ. Например, реакция алюминия и гидроксида натрия с образованием водорода и алюмината натрия:

2Al (s) + 6NaOH (водн.) → 3H ₂ (г) + 2Na ₃ AlO ₃ (водн.)

Материалы

• Гидроксид натрия (обычно продается в качестве очистителя канализации)
• Алюминий (часто входит в состав очистителей канализации или можно использовать алюминиевую фольгу)
• Вода

Процедура

1. Поместите очиститель канализации и алюминий в стакан блюдо.Не используйте металл или пластик, потому что очиститель канализации может вступить в реакцию с металлом. Тепло, выделяемое в результате реакции, может повредить пластик.
2. Наполните стеклянный контейнер водой для сбора газообразного водорода.
3. Переверните емкость с водой над кучей химикатов и соберите водород.

Информация по безопасности

• Ознакомьтесь с информацией о безопасности для любых химических веществ, которые вы можете использовать. В частности, соляная кислота (сильная кислота) и гидроксид натрия (сильное основание) являются едкими веществами и могут вызвать химические ожоги.

  No related posts.