Υδρογόνο - σχεδόν το τέλειο καύσιμο για τον πλανήτη μας. Το μόνο πρόβλημα είναι ότι εμφανίζεται στον πλανήτη μόνο σε συνδυασμό με άλλες ουσίες. Στην καθαρή του μορφή, το υδρογόνο στη Γη είναι μόνο 0,00005%. Στο πλαίσιο αυτό, η κατασκευή γεννητριών υδρογόνου αποτελεί ένα καυτό θέμα. Ας μην ξεχνάμε ότι το υδρογόνο είναι μια αστείρευτη πηγή ενέργειας, σχεδόν κάτω από τα πόδια μας.
Περιεχόμενα
Σχεδιασμός και λειτουργία γεννήτριας υδρογόνου
Πώς λειτουργεί
Η κλασική γεννήτρια υδρογόνου αποτελείται από έναν σωλήνα με μικρή διάμετρο, συχνά κυκλικής διατομής. Κάτω από αυτό, υπάρχουν ειδικές κυψέλες με ηλεκτρολύτη. Τα ίδια τα σωματίδια αλουμινίου βρίσκονται στο κάτω δοχείο. Ο ηλεκτρολύτης στην περίπτωση αυτή είναι μόνο αλκαλικού τύπου. Υπάρχει μια δεξαμενή πάνω από την αντλία τροφοδοσίας όπου συλλέγεται το συμπύκνωμα. Σε ορισμένα μοντέλα χρησιμοποιούνται 2 αντλίες. Η θερμοκρασία ελέγχεται απευθείας στα κελιά.
Η γεννήτρια λαμβάνει αέριο από το νερό. Η ποιότητά του επηρεάζει άμεσα την ποσότητα των ακαθαρσιών στο τελικό προϊόν. Εάν νερό με υψηλή συγκέντρωση ξένων ιόντων εισέλθει στη γεννήτρια, πρέπει πρώτα να περάσει από φίλτρο απιονισμού.
Έτσι λειτουργεί η διαδικασία παραγωγής αερίου:
- Το απόσταγμα διασπάται σε οξυγόνο (O) και υδρογόνο (H) σε μια διαδικασία ηλεκτρόλυσης.
- Το Ο2 εισέρχεται στη δεξαμενή τροφοδοσίας και στη συνέχεια διαφεύγει στην ατμόσφαιρα ως παραπροϊόν.
- Το Η2 παραδίδεται στον διαχωριστή, διαχωρίζεται από το νερό, το οποίο στη συνέχεια εισέρχεται και πάλι στη δεξαμενή τροφοδοσίας.
- Το υδρογόνο επανακυκλοφορεί μέσω μιας διαχωριστικής μεμβράνης η οποία απομακρύνει το υπολειπόμενο οξυγόνο και στη συνέχεια εισέρχεται στον εξοπλισμό χρωματογραφίας.
Μέθοδος ηλεκτρόλυσης
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, δεν υπάρχουν σχεδόν καμία πηγή ενέργειας στον κόσμο τόσο ανεξάντλητη όσο το υδρογόνο. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι οι ωκεανοί του κόσμου αποτελούνται κατά τα 2/3 από αυτό το στοιχείο και ότι το Η2, μαζί με το ήλιο, καταλαμβάνει τον μεγαλύτερο όγκο στο σύμπαν. Αλλά για να πάρετε καθαρό υδρογόνο, πρέπει να διασπάσετε το νερό σε σωματίδια, και αυτό δεν είναι πολύ εύκολο να γίνει.
Οι επιστήμονες, μετά από χρόνια τεχνάσματος, ανακάλυψαν μέθοδος ηλεκτρόλυσης.. Η μέθοδος βασίζεται στην τοποθέτηση δύο μεταλλικών πλακών στο νερό σε κοντινές αποστάσεις η μία από την άλλη, οι οποίες συνδέονται με μια πηγή υψηλής τάσης. Στη συνέχεια εφαρμόζεται ρεύμα - και ένα μεγάλο ηλεκτρικό δυναμικό διασπά το μόριο του νερού σε συστατικά, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση 2 ατόμων υδρογόνου (HH) και 1 ατόμου οξυγόνου (O).
Αυτό το αέριο (HHO) πήρε το όνομά του από τον Αυστραλό επιστήμονα Jull Brown, ο οποίος κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τη δημιουργία του ηλεκτρολύτη το 1974.
Η κυψέλη καυσίμου του Stanley Meyer
Ο Αμερικανός επιστήμονας Stanley Meyer εφηύρε μια μηχανή που χρησιμοποιούσε ρεύματα συγκεκριμένης συχνότητας αντί για ισχυρό ηλεκτρικό δυναμικό. Το μόριο του νερού ταλαντεύεται στο χρόνο με τις μεταβαλλόμενες ηλεκτρικές ώσεις και εισέρχεται στον συντονισμό. Σταδιακά, αποκτά δύναμη, η οποία είναι αρκετή για να διασπάσει το μόριο στα συστατικά του. Αυτή η επεξεργασία απαιτεί ρεύμα δέκα φορές χαμηλότερο από αυτό που απαιτείται για τη λειτουργία μιας τυπικής μονάδας ηλεκτρόλυσης.
ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ! Ο Meyer πλήρωσε με τη ζωή του την εφεύρεσή του. Οι φήμες λένε ότι τον σκότωσαν κατ' εντολή των μεγιστάνων, καθώς η εφεύρεσή του θα σκότωνε επί τόπου τις επιχειρήσεις πετρελαίου. Ωστόσο, κάποια από την τεχνογνωσία του επιστήμονα έχει διασωθεί, ώστε οι σύγχρονοί του να έχουν την ευκαιρία να προσπαθήσουν να κατασκευάσουν τέτοιες συσκευές.
Τα πλεονεκτήματα του φυσικού αερίου Brown ως πηγή ενέργειας
- Το νερό, από το οποίο προέρχεται το HHO, υπάρχει στον πλανήτη μας σε τεράστιες ποσότητες. Κατά συνέπεια, οι πηγές υδρογόνου είναι σχεδόν ανεξάντλητες.
- Όταν το αέριο Brown καίγεται, παράγονται υδρατμοί. Μπορεί να συμπυκνωθεί ξανά σε υγρό και να χρησιμοποιηθεί ξανά ως πρώτη ύλη.
- Η καύση του HHO δεν εκπέμπει ρύπους στην ατμόσφαιρα και δεν παράγει άλλα παραπροϊόντα εκτός από νερό. Μπορούμε να πούμε ότι το φυσικό αέριο Brown είναι το πιο φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο στον κόσμο.
- Με τη χρήση γεννήτριας υδρογόνου, απελευθερώνονται υδρατμοί. Η ποσότητα ατμού είναι αρκετή για να διατηρήσει ένα δωμάτιο αρκετά υγρό για μεγάλο χρονικό διάστημα.
ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ! Το υδρογόνο μπορεί επίσης να παραχθεί με πυρόλυση - διύλιση πετρελαίου (το αέριο απελευθερώνεται ως παραπροϊόν). Η μέθοδος αυτή είναι φθηνότερη από τη μέθοδο της ηλεκτρόλυσης, αλλά μπορεί να είναι δύσκολη η μεταφορά του αερίου. Επιπλέον, το αέριο που παράγεται με ηλεκτρόλυση είναι πολύ καθαρότερο από το αέριο που παράγεται με πυρόλυση.
Χρήση γεννήτριας υδρογόνου
Το Η2 είναι ένας σύγχρονος φορέας ενέργειας που χρησιμοποιείται ενεργά σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Για να αναφέρω μόνο μερικά από αυτά:
- παραγωγή χλωριούχου υδρογόνου (HC)l,
- παραγωγή προωθητικού υλικού για πυραυλικά συστήματα,
- παραγωγή αμμωνίας,
- επεξεργασία και κοπή μετάλλων
- ανάπτυξη λιπασμάτων για οικόπεδα ντάκας,
- σύνθεση νιτρικού οξέος,
- δημιουργία μεθυλικής αλκοόλης,
- βιομηχανία τροφίμων,
- παραγωγή υδροχλωρικού οξέος,
- δημιουργία συστημάτων ενδοδαπέδιας θέρμανσης.
Επιπλέον, η HHO έχει γίνει επίσης πολύ χρήσιμη στο σπίτι, αν και με επιφυλάξεις. Πρώτα απ' όλα, χρησιμοποιείται για αυτόνομα συστήματα θέρμανσης. Επιπλέον, το αέριο Brown προστίθεται στη βενζίνη σε μια προσπάθεια να εξαπατηθεί ο κινητήρας και να εξοικονομηθούν καύσιμα.
Και στις δύο περιπτώσεις υπάρχουν ιδιαιτερότητες. Για παράδειγμα, κατά την οργάνωση της οικιακής θέρμανσης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι η θερμοκρασία καύσης του HHO είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από εκείνη του μεθανίου. Επομένως, είναι απαραίτητο να αγοράσετε έναν ειδικό, ακριβό λέβητα με ακροφύσιο ανθεκτικό στη θερμότητα. Διαφορετικά, ο ιδιοκτήτης και το σπίτι του θα βρεθούν σε σημαντικό κίνδυνο.
Όσον αφορά τη χρήση μιας γεννήτριας σε ένα αυτοκίνητο, μερικές φορές το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει - αν έχει σχεδιαστεί σωστά. Αλλά είναι σχεδόν αδύνατο να βρεθούν οι ιδανικές παράμετροι ή ο συντελεστής αύξησης της ισχύος. Επιπλέον, δεν είναι σαφές πόσο θα μειωθεί η διάρκεια ζωής του κινητήρα και η αντικατάστασή του θα κοστίσει αρκετά ακριβά.
Τι χρειάζεται για την κατασκευή μιας κυψέλης καυσίμου στο σπίτι
Η κατασκευή μιας μονάδας υδρογόνου στο σπίτι δεν είναι εύκολη υπόθεση. Θα πρέπει να εξοπλιστείτε όχι μόνο με μια σειρά εργαλείων, αλλά και με τις κατάλληλες γνώσεις και σχηματικές αναπαραστάσεις.
Σχεδιασμός μιας γεννήτριας υδρογόνου: σχηματικές αναπαραστάσεις και σχέδια
Η συσκευή αποτελείται από έναν αντιδραστήρα με εγκατεστημένα ηλεκτρόδια, μια γεννήτρια PWM για την τροφοδοσία, μια πύλη νερού, καλώδια και σωλήνες που συνδέουν τη δομή. Υπάρχουν αρκετοί γνωστοί ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούν πλάκες ή σωλήνες ως ηλεκτρόδια.
Οι ξηροί ηλεκτρολύτες είναι επίσης δημοφιλείς. Σε αντίθεση με την κλασική έκδοση, σε αυτή τη μονάδα δεν είναι οι πλάκες που τοποθετούνται σε μια δεξαμενή με υγρό, αλλά το ίδιο το νερό κατευθύνεται σε ένα κενό μεταξύ των επίπεδων ηλεκτροδίων.
Επιλογή υλικών για την κατασκευή γεννήτριας υδρογόνου
Δεν χρειάζονται ειδικά και ασυνήθιστα εργαλεία για να φτιάξετε μια γεννήτρια στο σπίτι. Ακούστε τι πρέπει να προετοιμάσετε:
- ένα σιδηροπρίονο για εργασίες με μεταλλικά προϊόντα,
- ένα τρυπάνι και τρυπάνια,
- ένα σετ κλειδιά,
- ένα κατσαβίδι με επίπεδη κεφαλή και ένα κατσαβίδι με εγκοπή,
- γωνιακός λειαντήρας (μύλος) με τροχό κοπής μετάλλων,
- πολύμετρο και μετρητή ροής,
- κυβερνήτης,
- δείκτης.
Γεννήτρια υδρογόνου με τα χέρια σας: οδηγίες
Η διαδικασία ξεκινά με τη δημιουργία μιας κυψέλης παραγωγής υδρογόνου. Οι διαστάσεις της κυψέλης πρέπει να είναι ελαφρώς μικρότερες από το εσωτερικό μήκος και πλάτος του σώματος της γεννήτριας. Έχει τα 2/3 του ύψους του κύριου περιβλήματος. Το κελί είναι κατασκευασμένο από κειστολίτη ή πλεξιγκλάς (πάχος τοιχώματος 5-7 mm). Για να γίνει αυτό, κόβονται 5 πλάκες στο μέγεθος, από τις οποίες κολλάται ένα ορθογώνιο και το κάτω μέρος του δεν καλύπτεται με κανέναν τρόπο.
Χρησιμοποιήστε έναν μύλο για να κόψετε τις πλάκες ηλεκτροδίων από ένα φύλλο ανοξείδωτου χάλυβα. Το μέγεθός τους πρέπει να είναι 10-20 mm μικρότερο από τα πλευρικά τοιχώματα.
ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ! Προκειμένου να ληφθεί επαρκής ποσότητα HHO, ο ανοξείδωτος χάλυβας πρέπει να αλέθεται και στις δύο πλευρές.
Σε κάθε πλάκα πρέπει να ανοίγονται δύο οπές, μία για την τροφοδοσία νερού στο χώρο μεταξύ των ηλεκτροδίων και μία για την αποστράγγιση του αερίου Brown.
Οι σύνδεσμοι εισόδου νερού και εξόδου αερίου εισάγονται στα τοιχώματα της οργάντζα. Οι αρμοί όπου συνδέονται σφραγίζονται προσεκτικά με στεγανωτικό υλικό. Τοποθετήστε τα καρφιά σε ένα από τα διαφανή κομμάτια περιβλήματος και στη συνέχεια προχωρήστε στην τοποθέτηση των ηλεκτροδίων.
ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ! Η επιπεδότητα των ηλεκτροδίων της πλάκας πρέπει να είναι ομοιόμορφη, διαφορετικά τα στοιχεία μπορεί να προκαλέσουν βραχυκύκλωμα.
Οι πλάκες αποσπώνται από τα πλαϊνά του αντιδραστήρα με δακτυλίους στεγανοποίησης, οι οποίοι μπορεί να είναι κατασκευασμένοι από σιλικόνη, παρονίτη ή άλλο υλικό. Μόλις τοποθετηθεί η τελευταία πλάκα, τοποθετείται ο δακτύλιος στεγανοποίησης και η γεννήτρια καλύπτεται με το δεύτερο οργανολιθικό τοίχωμα. Η προκύπτουσα κατασκευή στερεώνεται με ροδέλες και παξιμάδια.
Η γεννήτρια συνδέεται με τη δεξαμενή νερού και τον φυσαλιδιστή με σωλήνες πολυαιθυλενίου. Τα ηλεκτρόδια συνδέονται μεταξύ τους και, στη συνέχεια, συνδέεται η παροχή ρεύματος. Η κυψέλη τροφοδοτείται από μια γεννήτρια PWM.
Υδρογόνο στο σπίτι: υπάρχει όφελος
Η χρήση γεννήτριας υδρογόνου για οικιακή θέρμανση δεν είναι συμφέρουσα. Θα ξοδέψετε περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για να εκπέμψετε καθαρό Η2 από ό,τι θα πάρετε ενέργεια μετά την καύση του. Έτσι, για 1 kW θερμότητας καταναλώνονται 2 kW ηλεκτρικής ενέργειας, δηλαδή δεν υπάρχει κανένα όφελος. Είναι απλούστερο να εγκαταστήσετε στο σπίτι οποιοδήποτε από τα ηλεκτρικοί λέβητες.
Για να αντικαταστήσετε 1 λίτρο βενζίνης για ένα αυτοκίνητο θα χρειαζόσασταν 4766 λίτρα καθαρού υδρογόνου ή 7150 λίτρα κροταλίας, εκ των οποίων το 1/3 είναι οξυγόνο. Μέχρι στιγμής, ακόμη και τα καλύτερα μυαλά στον κόσμο δεν έχουν αναπτύξει μια μονάδα ικανή να παράγει μια τέτοια ικανότητα.
Συντήρηση γεννητριών υδρογόνου
Ο εξοπλισμός πρέπει να συντηρείται προσεκτικά. Οι ειδικοί συμβουλεύουν την τήρηση των ακόλουθων συμβουλών:
- μην βελτιώνετε ή τροποποιείτε τη γεννήτρια μόνοι σας, ακόμη και με επαγγελματικό μηχανολογικό σχέδιο,
- Συνιστάται η τοποθέτηση ειδικών αισθητήρων θερμοκρασίας στον εξοπλισμό εντός του εναλλάκτη θερμότητας, οι οποίοι θα επιτρέπουν την παρακολούθηση της υπερθέρμανσης του νερού,
- μια βαλβίδα διακοπής μπορεί να εγκατασταθεί στον καυστήρα και να συνδεθεί με έναν αισθητήρα θερμοκρασίας. Αυτό θα επιτρέψει στη συσκευή να κρυώσει κανονικά.
Μια αυτοσχέδια γεννήτρια μπορεί να παράγει υδρογόνο, αλλά χρησιμοποιείται κυρίως για πειράματα και συγκόλληση με αέριο. Για τη θέρμανση ενός μεγάλου κτιρίου, η απόδοση της μονάδας απλά δεν θα είναι αρκετή. Και δεν πρέπει να ξεχνάτε τη χαμηλή απόδοση της συσκευής, καθώς και την ταλαιπωρία και τα έξοδα συναρμολόγησης.
Σχετικά άρθρα:
