Assma.ru

Ремонт и стройка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Горелка на водороде своими руками

Использование водородного генератора для отопления

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Как получается водород?

Информацию о получении водорода часто дают учителя химии детям, обучающимся в средней школе. Метод его добычи из простой воды в химии называется электролизом. Именно с помощью такой химической реакции есть возможность получать водород.

Простое по конструкции устройство выглядит как отдельная емкость, наполненная жидкостью. Под слоем воды находятся два пластичных электрода. К ним подводят электрический ток. Из-за того, что вода обладает свойством электропроводимости, между пластинками выстраивается контакт с минимальным сопротивлением.

Проходящий по созданному водяному сопротивлению ток приводит к формированию химической реакции, в результате которой вырабатывается требуемый водород.

На этом этапе все кажется очень простым – остается лишь собрать полученный водород, чтобы использовать его как источник энергии. Но химия не может существовать без мелких деталей. Важно помнить, что если водород вступает в соединение с кислородом, то при определенной концентрации возникает взрывоопасная смесь. Такое состояние веществ считается критичным, что ограничивает человека в создании мощнейших станций домашнего типа.

Применение метода

Газопламенная сварка осуществляется за счет горения газообразной смеси. Самой часто используемой является ацетиленовая сварка. Она основана на окислении карбида в воде.

Если необходима небольшая температура, например, для работы с мелкими деталями или тонким металлом, используется пропан. Он подается из баллона в смесительную камеру, а затем в горелку.

В эту же камеру подается кислород, поддерживающий горение газа. Регулируя давление кислорода можно достичь температуры горения до 3000 градусов, что позволяет осуществлять не только сварку, но и резку металла.

Недостатком этой технологии является необходимость использование баллона с газом. Это накладывает ограничения на применение сварки во многих сложных условиях.

Агрегат для водородной сварки.

Принцип работы водородной сварки основан на процессе разделения воды на водород и кислород. В результате последующей рекомбинации одноатомного водорода в двухатомный происходит высвобождение энергии, ускоряющей сварку.

Область сварки оказывается защищенной водородом от кислорода, что исключает окисление поверхности и обеспечивает гладкие швы.

Использовать водородные баллоны для сплава опасно. Его утечка в замкнутых помещениях может привести к удушью или головокружению. Также он является взрывоопасным.

Производство водорода, необходимого для работы сварочного аппарата, осуществляется непосредственно на месте проведения сварочных работ в электролизной камере. Это исключает указанные риски при правильном использовании оборудования и соблюдении техники безопасности.

Водородная сварка широко применяется в сложных условиях: тоннелях, шахтах, коллекторах. Использовать в таких задачах пропилен-ацетиленовые баллоны невозможно из-за высокого риска утечки смеси и ее взрыва.

Электролизное оборудование лишено этих недостатков и широко применяется в указанных областях.

Использовать водородные сварочные аппараты достаточно просто. Они не требуют частой перезарядки и быстро выходят на рабочие температуры.

Кроме того, они могут работать от бытовой сети, что делает их весьма привлекательными для простого пользователя. Особенно учитывая то, что водородная сварка может быть изготовлена своими руками по одной из многочисленных схем электролизера для сварки доступной в интернете.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Создание водородного агрегата дома – задача не из легких. Нужно вооружиться не только рядом инструментов, но и соответствующими знаниями, а также схемами.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Устройство состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для питания, водяного затвора, проводов и шлангов, соединяющих конструкцию. На сегодняшний день известны несколько схем электролизеров, где в качестве электродов применяются пластины или трубки.

Также популярностью пользуются аппараты сухого электролиза. В отличие от классического варианта, в этом агрегате не пластины помещаются в ёмкость с жидкостью, а сама вода направляется в щель между плоскими электродами.

Эксплуатация

После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.

Читать еще:  Что такое горелка сварочная для полуавтомата и как ее использовать

После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.

Предварительно работы лучше проводить на открытом воздухе вне дома. Поскольку установка взрывоопасна, все работы следует проводить с особой осторожностью.

При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.

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.
Читать еще:  Пропановый редуктор

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

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.

Пример водородного котла отопления

Достоинства и недостатки отопления на водороде

  1. Одним из самых очевидных плюсов можно считать нескончаемое количество топлива , так как им служит вода. Отпадает необходимость в добыче угля, дров или другого природного ресурса для получения тепла.
    Низкий расход электрической энергии
  2. Низкий расход электричества . Для примера устройство, мощность которого 40 кВт, расходует 0,44 кВт в час, водородный котел считается наиболее экономичным в отличии от других способов отопления.
  3. Высокая степень экологичности , полностью отсутствуют выбросы, наносящие вред окружающей среде, так как при работе выделяется только пар.
  4. Высокий коэффициент полезного действия порядка 94%, никакой другой вид отопления не дает подобной теплоотдачи.
  5. Низкий уровень шума во время работы.
  6. Не требует установки дымохода и его последующего обслуживания.
  7. Отсутствует необходимость в горящем пламени .
  8. Предъявляются гораздо ниже требования к монтажу и месту установки, чем к газовому оборудованию.
  1. Недостатком можно считать то, что газ, который вырабатывается, не имеет ни цвета ни запаха, и если произойдет его утечка обнаружить это будет крайне сложно . Температура, при которой он возгорается составляет 540 градусов, исходя из этого его относят к взрывоопасным.
    Выделение водорода
  2. Достаточно высокая стоимость .
  3. Существует очень мало специалистов , которые проводят проверку и сертифицирование баллонов.
  4. Требуется постоянное пополнение катализатора .
  5. Сложность в поиске запасных частей , это связано с низкой востребовательностью на рынке.

Изготовление генератора водорода

Лучше всего взять заводской генератор. Это потому, что он является безопасным и разработан так, чтобы затраты электроэнергии (электролиз без нее не происходит) на добычу альтернативного топлива были минимальными. Вторая особенность очень важная, поскольку когда генератор будет потреблять столько электроэнергии, сколько расходует электрокотел, то смысла в создании водородного отопления дома нет.

Простой генератор делают своими руками таким образом:

  1. Из листа, сделанного из нержавеющей стали, вырезают 16 одинаковых прямоугольников. Размеры листа – 50х50 см.
  2. Один из углов вырезанных частей срезают.
  3. В противоположном по диагонали углу делают отверстие. Для этого берут своими руками дрель, сверлят дырку.
  4. Собирают конструкцию из пластин и двух болтов. Делают это так: на один болт фиксируют одну пластину. Фиксация предусматривает затягивание двух шайб, которые нужно разместить с двух сторон пластины. Берут вторую пластину и разворачивают так, чтобы обрезанный конец был у болта. Фиксируют ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Чтобы пластины не прикасались друг к другу, между ними ставят полоску прозрачного пластика. Толщина полоски – 1 мм. По аналогии фиксируют остальные прямоугольники.
  5. В пластиковом контейнере делают отверстия для болтов.
  6. Вставляют в контейнер собранную из пластин конструкцию и фиксируют болты гайками. При этом используют резиновые прокладки для лучшей герметизации.
  7. Делают в крышке отверстие, фиксируют в нем трубку для подачи водорода.
  8. Делают еще одно отверстие для заливки воды с растворенными в ней солями.
  9. Проверяют герметичность и работу генератора. С увеличением напряжения будет выделяться больше водорода.
Читать еще:  Как правильно выбрать газовую горелку для банной печи

Также на патрубок для подачи водорода нужно поставить обратный клапан, а саму трубку подключить к той герметичной емкости, внутри которой должен смешиваться водород с кислородом. От этой емкости отводят две трубки: одна присоединяется к барботерам, от которых отходит труба к горелке котла на биотопливе; другая – к емкости с электролитом (предназначена для возврата воды, образованной во время реакции водорода с кислородом).

Как устроен прибор

Электролизер состоит из нескольких пластин из металла, погруженных в герметическую емкость с дистиллированной водой.

Сам корпус имеет клеммы, чтобы подключать источник питания и есть втулка, через которую выводится газ.

Работу прибора можно описать так: электроток пропускается через дистиллированную воду между пластинами с разными полями (у одной — анод, у другой — катод), расщепляет её на кислород и водород.

В зависимости от площади пластин электроток имеет свою силу, если площадь большая, то и тока по воде проходит много и больше выделяется газа. Схема подключения пластин поочередная, сначала плюс, потом минус и так далее.

Электроды рекомендуется делать из нержавеющей стали, которая в процессе электролиза не вступает в реакцию с водой. Главное найти нержавейку высокого качества. Между электродами лучше сделать расстояние маленькими, но так, чтобы пузыри газа легко между ними передвигались. Крепеж лучше изготовить из соответствующего металла, что и электроды.

[warning]Примите во внимание: в связи с тем, что технология изготовления связана с газом, то во избежание образования искры, необходимо произвести плотное прилегание всех деталей.[/warning]

В рассматриваемом варианте устройство включает в себя 16 пластин, расположены они друг от друга в пределах 1 мм.

За счет того, что пластины имеют достаточно немалую площадь поверхности и толщину, можно будет пропустить через такое устройство высокие токи, однако нагрева металла не произойдет. Если измерить на воздухе емкость электродов, то она составит 1nF, данный набор использует до 25А в простой воде из водопровода.

Для сбора водородного генератора своими руками можно применить контейнер пищевой, так как его пластик термоустойчив. Затем нужно в контейнер опустить электроды для сбора газа с разъемами изолированными герметично, крышкой и другими соединениями.

Если использовать контейнер из металла, то во избежание короткого замыкания, электроды крепятся на пластике. С двух сторон медных и латунных фитингов устанавливаются два разъема (фитинг – монтировать, собирать) для извлечения газа. Разъемы контактные и фитинги нужно прочно закрепить, применяя герметик из силикона.

Советы по обустройству водородного отопления

Все остальные элементы водородного отопления, установленные своими руками, ничем не отличаются от стандартной схемы. Единственное дополнительное требование к ним — возможность выполнять свои функции при повышенном температурном режиме работы. Так как по схеме водородного генератора для отопления максимальная температура пламени может достигать 3000 град — необходимо предусмотреть меры по стабилизации нагрева теплоносителя. Одной из них является вышеописанная загрузка камней в топку твердотопливного котла. Также рекомендуется сделать следующую модернизацию водородного котла отопления.

  • Установить датчики температуры внутри теплообменника. Они будут сигнализировать о превышении уровня нагрева воды;
  • В устройство водородной горелки добавить автоматическую запорную арматуру, подключенную к датчику температуры в котле.

Самостоятельная модернизация водородного генератора отопления запрещена. Это повысит вероятность утечки вырабатываемой кислородно-водородной смеси в помещение.

Так как водородное отопление дома своими руками, а именно: схема, установка, котел, генератор, горелка и другие компоненты имеются в небольшом ассортименте – рекомендуется обращаться только к проверенным производителям. К ним можно отнести компанию Star Industries, продукция которой рассчитана как для частных домов, так и для больших производственных и коммерческих зданий. Ознакомиться с их моделью можно посмотрев видео.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector