Ūdeņradis - gandrīz ideāla degviela mūsu planētai. Vienīgā problēma ir tā, ka uz planētas tas sastopams tikai kombinācijā ar citām vielām. Ūdeņraža tīrā veidā uz Zemes ir tikai 0,00005%. Šajā kontekstā ūdeņraža ģeneratoru būvniecība ir aktuāla tēma. Neaizmirsīsim, ka ūdeņradis ir neizsmeļams enerģijas avots praktiski zem mūsu kājām.
Saturs
Ūdeņraža ģeneratora konstrukcija un darbība
Kā tas darbojas
Klasiskais ūdeņraža ģenerators sastāv no caurules ar nelielu diametru, bieži vien ar apaļu šķērsgriezumu. Zem tā ir īpašas šūnas ar elektrolītu. Pašas alumīnija daļiņas atrodas apakšējā traukā. Elektrolīts šajā gadījumā ir tikai sārmains. Virs padeves sūkņa ir tvertne, kurā tiek savākts kondensāts. Dažos modeļos tiek izmantoti 2 sūkņi. Temperatūra tiek kontrolēta tieši šūnās.
Ģenerators gāzi iegūst no ūdens. Tās kvalitāte tieši ietekmē piemaisījumu daudzumu gatavajā produktā. Ja ģeneratorā nonāk ūdens ar augstu svešķermeņu jonu koncentrāciju, tam vispirms jāiziet cauri dejonizācijas filtram.
Šādi darbojas gāzes ražošanas process:
- Destilātu elektrolīzes procesā sašķeļ skābeklī (O) un ūdeņradī (H).
- O2 nonāk padeves tvertnē un pēc tam kā blakusprodukts izplūst atmosfērā.
- H2 tiek nogādāts separatorā, atdalīts no ūdens, kas pēc tam atkal nonāk padeves tvertnē.
- Ūdeņradis tiek atkārtoti izvadīts caur atdalīšanas membrānu, kas atdala atlikušo skābekli, un pēc tam nonāk hromatogrāfijas iekārtā.
Elektrolīzes metode
Kā minēts iepriekš, pasaulē gandrīz nav tik neizsmeļamu enerģijas avotu kā ūdeņradis. Nevajadzētu aizmirst, ka pasaules okeāni no 2/3 sastāv no šī elementa, un H2 kopā ar hēliju aizņem lielāko tilpumu Visumā. Taču, lai iegūtu tīru ūdeņradi, ūdens jāsadala daļiņās, un to nav viegli izdarīt.
Zinātnieki pēc gadiem ilgas viltības ir izgudrojuši elektrolīzes metode.. Metodes pamatā ir divu metāla plākšņu ievietošana ūdenī nelielā attālumā viena no otras, kas ir savienotas ar augstsprieguma avotu. Pēc tam tiek pievadīta jauda, un liels elektriskais potenciāls faktiski sašķeļ ūdens molekulu sastāvdaļās, kā rezultātā izdalās 2 ūdeņraža atomi (HH) un 1 skābekļa atoms (O).
Šī gāze (HHO) tika nosaukta austrāliešu zinātnieka Jula Brauna vārdā, kurš 1974. gadā patentēja elektrolīzes radīšanu.
Stenlija Meijera degvielas elements
ASV zinātnieks Stenlijs Meijers izgudroja mašīnu, kas spēcīga elektriskā potenciāla vietā izmantoja noteiktas frekvences strāvu. Ūdens molekula šūpojas laikā ar mainīgajiem elektriskajiem impulsiem un nonāk rezonansē. Pakāpeniski tas iegūst jaudu, kas ir pietiekama, lai sadalītu molekulu tās sastāvdaļās. Šādai apstrādei nepieciešama desmit reizes mazāka strāva nekā standarta elektrolīzes iekārtas darbībai nepieciešamā strāva.
SVARĪGI! Meijers par savu izgudrojumu samaksāja ar dzīvību. Klīst baumas, ka viņu nogalināja pēc magnātu pavēles, jo viņa izgudrojums būtu iznīcinājis naftas biznesu uz vietas. Tomēr daļa zinātnieka zinātības ir saglabājusies, tāpēc viņa laikabiedriem ir iespēja mēģināt izgatavot šādus aparātus.
Brauna gāzes kā enerģijas avota priekšrocības
- Ūdens, no kura tiek iegūts HHO, uz mūsu planētas ir ļoti daudz. Līdz ar to ūdeņraža avoti ir praktiski neizsmeļami.
- Sadegot Brauna gāzei, rodas ūdens tvaiks. To var kondensēt atpakaļ šķidrumā un atkal izmantot kā izejvielu.
- Sadedzinot HHO, atmosfērā netiek emitēti nekādi piesārņotāji un nerodas nekādi blakusprodukti, izņemot ūdeni. Var teikt, ka Brauna gāze ir videi draudzīgākā degviela pasaulē.
- Izmantojot ūdeņraža ģeneratoru, izdalās ūdens tvaiks. Tvaika daudzums ir pietiekams, lai ilgstoši uzturētu telpā pietiekamu mitrumu.
SVARĪGI! Ūdeņradi var iegūt arī krekinga procesā - naftas rafinēšanā (gāze izdalās kā blakusprodukts). Šī metode ir lētāka nekā elektrolīzes metode, taču gāzes transportēšana var būt apgrūtināta. Turklāt elektrolīzē iegūtā gāze ir daudz tīrāka nekā krekinga procesā iegūtā gāze.
Ūdeņraža ģeneratora izmantošana
H2 ir mūsdienīgs enerģijas nesējs, ko aktīvi izmanto daudzās rūpniecības nozarēs. Minēsim tikai dažus no tiem:
- hlorūdeņraža (HC)l ražošana;
- raķešu sistēmu propelenta ražošana;
- amonjaka ražošana;
- metāla apstrāde un griešana
- mēslošanas līdzekļu izstrāde dāmu zemes gabaliem;
- slāpekļskābes sintēze;
- metilspirta radīšana;
- pārtikas rūpniecība;
- sālsskābes ražošana;
- zemgrīdas apsildes sistēmu izveide.
Turklāt HHO ir kļuvis ļoti noderīgs arī mājsaimniecībās, lai gan ar iebildumiem. Pirmkārt, to izmanto autonomām apkures sistēmām. Turklāt benzīnam tiek pievienota Brauna gāze, lai apkrāptu dzinēju un ietaupītu degvielu.
Abos gadījumos ir īpatnības. Piemēram, mājas apkurei jāņem vērā, ka HHO degšanas temperatūra ir par kārtu augstāka nekā metāna degšanas temperatūra. Tāpēc ir nepieciešams iegādāties īpašu, dārgu katlu ar karstumizturīgu sprauslu. Pretējā gadījumā īpašnieks un viņa mājoklis būs nopietni apdraudēts.
Kas attiecas uz ģeneratora izmantošanu automašīnā, dažkārt sistēma var darboties - ja tā ir pareizi izstrādāta. Taču ir gandrīz neiespējami atrast ideālos parametrus vai jaudas palielinājuma koeficientu. Turklāt nav skaidrs, cik ļoti tiks saīsināts dzinēja kalpošanas laiks, un tā nomaiņa izmaksās diezgan dārgi.
Kas ir nepieciešams, lai izveidotu kurināmā elementu mājās
Ūdeņraža vienības izveide mājās nav viegls uzdevums. Jums ir jāaprīko sevi ne tikai ar vairākiem instrumentiem, bet arī ar atbilstošām zināšanām un shēmām.
Ūdeņraža ģeneratora projektēšana: shēmas un rasējumi
Ierīce sastāv no reaktora ar uzstādītiem elektrodiem, PWM ģeneratora strāvas padevei, ūdens vārtiņiem, vadiem un šļūtenēm, kas savieno konstrukciju. Ir zināmi vairāki elektrolizatori, kuros kā elektrodi tiek izmantotas plāksnes vai caurules.
Populāri ir arī sausie elektrolizatori. Atšķirībā no klasiskās versijas šajā ierīcē nevis plāksnes tiek ievietotas tvertnē ar šķidrumu, bet gan pats ūdens tiek novadīts spraugā starp plakaniem elektrodiem.
Materiālu izvēle ūdeņraža ģeneratora būvniecībai
Lai ģeneratoru uzbūvētu mājās, nav nepieciešami īpaši un neparasti instrumenti. Lūk, kas jums ir jāsagatavo:
- zāģis metāla izstrādājumu apstrādei;
- urbi un urbjus;
- atslēgu komplekts;
- skrūvgriezi ar plakanu galvu un skrūvgriezi ar rievām;
- leņķa slīpmašīna (slīpmašīna) ar metāla griešanas disku;
- multimetrs un plūsmas mērītājs;
- lineāls;
- marķējums.
Ūdeņraža ģenerators ar savām rokām: instrukcijas
Process sākas ar ūdeņraža ražošanas šūnas izveidi. Šūnas izmēriem jābūt nedaudz mazākiem par ģeneratora korpusa iekšējo garumu un platumu. Tas ir 2/3 no galvenā korpusa augstuma. Šūnu izgatavo no tekstolīta vai pleksiglazmas (sieniņu biezums 5-7 mm). Lai to izdarītu, tiek sagrieztas 5 plāksnes, no kurām tiek pielīmēts taisnstūris, un tā apakšējā daļa nekādā veidā nav pārklāta.
Ar slīpmašīnu izgrieziet elektrodu plāksnes no nerūsējošā tērauda loksnes. To izmēram jābūt par 10-20 mm mazākam nekā sānu sieniņām.
SVARĪGI! Lai iegūtu pietiekamu HHO daudzumu, nerūsējošajam tēraudam jābūt samaltam no abām pusēm.
Katrā plāksnē ir jāizurbj divi caurumi - viens ūdens padevei telpā starp elektrodiem, bet otrs - Brauna gāzes novadīšanai.
Ūdens ieplūdes un gāzes izplūdes savienotāji ir iebīdīti organzas sieniņās. Savienojumu vietas tiek rūpīgi aizlīmētas ar hermētiķi. Ievietojiet tapas vienā no caurspīdīgā apvalka gabaliem un pēc tam turpiniet elektrodus.
SVARĪGI! Plākšņu elektrodu līdzenumam jābūt vienmērīgam, pretējā gadījumā elementi var radīt īssavienojumu.
Plāksnes tiek atdalītas no reaktora sāniem, izmantojot blīvgredzenus, kas var būt izgatavoti no silikona, paronīta vai cita materiāla. Kad ir uzstādīta pēdējā plāksne, tiek uzmontēts blīvējuma gredzens un ģenerators tiek pārklāts ar otro organolīta sienu. Izveidotā konstrukcija tiek nostiprināta ar paplāksnēm un uzgriežņiem.
Ģenerators ir savienots ar ūdens tvertni un burbuļsildītāju, izmantojot polietilēna šļūtenes. Elektrodu spilventiņi tiek savienoti viens ar otru, pēc tam tiek pievienots barošanas avots. Šūnu darbina ar PWM ģeneratoru.
Ūdeņradis mājās: vai ir kāds ieguvums
Nav izdevīgi izmantot ūdeņraža ģeneratoru mājas apkurei. Lai izstarotu tīru H2, jūs iztērēsiet vairāk elektroenerģijas, nekā iegūsiet enerģijas pēc tā sadedzināšanas. Tātad 1 kW siltuma tiek patērēti 2 kW elektroenerģijas, t.i., nav nekāda ieguvuma. Vienkāršāk ir uzstādīt mājās jebkuru no elektriskie katli.
Lai aizvietotu 1 litru benzīna automašīnai, būtu nepieciešami 4766 litri tīra ūdeņraža vai 7150 litri gāzveida gāzu, no kurām 1/3 ir skābeklis. Līdz šim pat pasaules labākie prāti nav izstrādājuši ierīci, kas spētu saražot šādu jaudu.
Ūdeņraža ģeneratoru apkope
Iekārtas ir rūpīgi jāuztur. Speciālisti iesaka ievērot šādus padomus:
- neuzlabojiet vai nemodificējiet ģeneratoru paši, pat izmantojot profesionālu inženiertehnisku rasējumu;
- Ieteicams uzstādīt speciālus temperatūras sensorus uz siltummainī esošajām iekārtām, kas ļaus kontrolēt ūdens pārkaršanu;
- deglim var uzstādīt slēgvārstu, kas savienots ar temperatūras sensoru. Tas ļaus ierīcei normāli atdzist.
Ar paštaisītu ģeneratoru var ražot ūdeņradi, taču to galvenokārt izmanto eksperimentiem un metināšanai ar gāzi. Lai apsildītu lielu ēku, ar iekārtas efektivitāti vienkārši nepietiks. Un nevajadzētu aizmirst par ierīces zemo efektivitāti, kā arī par tās montāžas grūtībām un izmaksām.
Saistītie raksti:
