Stigningen i prisen på energiressourcer stimulerer søgningen efter mere effektive og billigere typer brændstof, også på husholdningsniveau. De fleste entusiastiske håndværkere tiltrækkes af brint, hvis brændværdi er tre gange højere end metan (38,8 kW mod 13,8 med 1 kg stof). Fremgangsmåden til ekstraktion derhjemme, ser det ud til, er kendt - opsplitning af vand ved elektrolyse. Faktisk er problemet meget mere kompliceret. Vores artikel har 2 mål:
- analysere spørgsmålet om, hvordan man fremstiller en brintgenerator med minimale omkostninger;
- overveje at bruge en brintgenerator til opvarmning af et privat hus, tankning af en bil og som en svejsemaskine.
Kort teoretisk del
Hydrogen, også kaldet brint, - det første element i den periodiske tabel - er det letteste gasformige stof med høj kemisk aktivitet. Under oxidation (dvs. forbrænding) udsender den en enorm mængde varme og danner almindeligt vand. Vi karakteriserer elementets egenskaber ved at designe dem i form af teser:
- Hydrogenforbrænding er en miljøvenlig proces, der frigøres ingen skadelige stoffer.
- På grund af dens kemiske aktivitet forekommer fri gas ikke på Jorden. Men i sammensætningen af vand er dens reserver uudtømmelige.
- Elementet ekstraheres i industriel produktion ved hjælp af en kemisk metode, for eksempel i processen med forgasning (pyrolyse) af kul. Ofte et biprodukt.
- En anden måde at få gasformigt brint på er elektrolyse af vand i nærværelse af katalysatorer - platin og andre dyre legeringer.
- En simpel blanding af gasser brint + ilt (ilt) eksploderer fra den mindste gnist og frigiver øjeblikkeligt en stor mængde energi.
Til reference. Forskere, der først separerede vandmolekylet i brint og ilt kaldte blandingen eksplosiv gas på grund af dens tendens til at eksplodere. Efterfølgende modtog den navnet Browns gas (ved opfindelsens navn) og blev udpeget af den hypotetiske formel for ngo'er.
Fra det foregående antyder følgende konklusion sig selv: 2 hydrogenatomer kombineres let med 1 iltatom, men de er meget tilbageholdende med at dele. Den kemiske oxidationsreaktion fortsætter med direkte frigivelse af termisk energi i overensstemmelse med formlen:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (energi)
Her ligger et vigtigt punkt, der vil være nyttigt for os i den videre analyse af flyvninger: brint indgår spontant i reaktion fra antændelse, og varme frigøres direkte. For at adskille et vandmolekyle skal energi bruges:
2H2O → 2H2 + O2 - Sp
Dette er en elektrolytisk reaktionsformel, der karakteriserer processen med at opdele vand ved at levere strøm. Hvordan man implementerer dette og fremstiller en brintgenerator med egne hænder, vil vi overveje yderligere.
Oprettelse af prototype
Så at du forstår, hvad du har at gøre med, foreslår vi først at montere den enkleste brintgenerator til minimale omkostninger. Designet af en hjemmelavet installation vises i diagrammet.
Hvad består en primitiv elektrolysator af:
- reaktor - glas eller plastbeholder med tykke vægge;
- metalelektroder nedsænket i en reaktor med vand og forbundet til en strømkilde;
- den anden tank fungerer som en vandlukke;
- HHO gasudstødningsrør.
Et vigtigt punkt. Det elektrolytiske brintanlæg fungerer kun ved jævnstrøm. Brug derfor AC-adapter, billader eller batteri som strømkilde. En dynamo fungerer ikke.
Princippet om anvendelse af elektrolysatoren er som følger:
- To elektroder nedsænket i vand forsynes med spænding, fortrinsvis fra en justerbar kilde.For at forbedre reaktionen sættes lidt alkali eller syre til beholderen (derhjemme - almindeligt salt).
- Som et resultat af elektrolysereaktionen frigøres brint fra siden af katoden, der er forbundet til “minus” -terminalen, og der genereres ilt i nærheden af anoden.
- Blanding går begge gasser gennem et rør ind i en vandlås, der udfører 2 funktioner: adskillelse af vanddamp og forhindring af en blitz i reaktoren.
- Fra den anden tank føres eksplosiv gas af NNO til brænderen, hvor den brændes til dannelse af vand.
For at gøre generatorkonstruktionen vist i diagrammet med dine egne hænder, har du brug for 2 glasflasker med brede halse og hætter, en medicinsk dråber og 2 dusin skruer. Et komplet sæt materialer vises på billedet.
Af specialværktøjet kræves en limpistol for at forsegle plastikdækslerne. Fremstillingsproceduren er enkel:
- Drej flade træpinde med selvskærende skruer og placere enderne i forskellige retninger. Lodde skruehovedene sammen, og forbind ledningerne - få de fremtidige elektroder.
- Lav et hul i dækslet, indsæt det afskårne tilfælde af dråber og ledninger der, og tæt derefter på begge sider med en limpistol.
- Placer elektroderne i flasken og skru på hætten.
- Bor den anden hætte i 2 huller, indsæt dråberørene og skru på en flaske fyldt med almindeligt vand.
For at starte brintgeneratoren, hæld saltet vand i reaktoren og tænd for strømkilden. Reaktionens begyndelse er præget af udseendet af gasbobler i begge beholdere. Juster spændingen til den optimale værdi, og sæt ild på Brun gas, der kommer ud af droppernålen.
Om Meyer-brintcellen
Hvis du lavede og testede det ovenfor beskrevne design, og ved at brænde flammen i slutningen af nålen bemærkede du sandsynligvis, at installationsydelsen er ekstremt lav. For at få mere eksplosiv gas skal du fremstille en mere seriøs enhed, kaldet Stanley Meyer-cellen til ære for opfinderen.
Princippet for drift af cellen er også baseret på elektrolyse, kun anoden og katoden fremstilles i form af rør, der er indsat i hinanden. Spændingen tilføres fra pulsgeneratoren gennem to resonansspoler, som gør det muligt at reducere strømforbruget og øge brintgeneratorens produktivitet. Enhedens elektroniske kredsløb er vist på figuren:
Bemærk. Detaljer om driften af ordningen er beskrevet på ressourcen http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
For at oprette en Meyer-celle skal du:
- en cylindrisk taske lavet af plast eller plexiglas; håndværkere bruger ofte et vandfilter med låg og dyser;
- rør i rustfrit stål med en diameter på 15 og 20 mm, længde 97 mm;
- ledninger, isolatorer.
Korrosionssikre rør er fastgjort til bunden af det dielektriske, ledninger, der er forbundet til generatoren, er loddet til dem. Cellen består af 9 eller 11 rør placeret i et plast- eller plexiglashus, som vist på billedet.
Elementerne er forbundet i henhold til alle de kendte skemaer på Internettet, der inkluderer en elektronisk enhed, en Meyer-celle og en vandlås (teknisk navn er boblen). Af sikkerhedsmæssige årsager er systemet udstyret med sensorer til kritisk tryk og vandstand. I henhold til anmeldelser fra hjemmehåndværkere forbruger en sådan brintinstallation en strøm i størrelsesordenen 1 ampere ved en spænding på 12 V og har tilstrækkelig ydelse, selvom nøjagtige tal ikke er tilgængelige.
Pladereaktor
En højtydende brintgenerator, der er i stand til at sikre driften af en gasbrænder, er lavet af rustfri plader, der måler 15 x 10 cm, antallet er fra 30 til 70 stk. Der bores huller til spændestifter i dem, og en terminal til tilslutning af ledningen skæres ud i hjørnet.
Ud over pladsklasse 316 skal du købe:
- 4 mm tykt gummi, der er resistent over for alkali;
- endeplader fremstillet af plexiglas eller tekstolit;
- bindestænger M10-14;
- kontrolventil til gas svejseapparater;
- vandfilter under en hydrolock;
- tilslutning af rør fra korrugeret rustfrit stål;
- kaliumhydroxid i pulverform.
Pladerne skal samles i en enkelt enhed, isoleret fra hinanden med gummipakninger med en midtskåret ud, som vist på tegningen. Træk den resulterende reaktor tæt med stænger og tilslut til elektrolytdyserne. Sidstnævnte stammer fra en separat beholder udstyret med låg og afstandsventiler.
Bemærk. Vi fortæller, hvordan man fremstiller en flow (tør) elektrolysator. Det er lettere at fremstille en reaktor med nedsænkningsplader - du behøver ikke at placere gummipakninger, og den samlede enhed sænkes ned i en forseglet beholder med elektrolyt.
Efterfølgende samling af en brintproducerende generator udføres på samme måde, men med forskelle:
- En tank til elektrolytfremstilling er fastgjort til apparatets kabinet. Sidstnævnte er en 7-15% opløsning af kaliumhydroxid i vand.
- I stedet for vand hældes en såkaldt deoxidizer - acetone eller et uorganisk opløsningsmiddel - i "boblen".
- En kontrolventil skal placeres foran brænderen, ellers når brintbrænderen slukkes jævnt, vil et omvendt slag bryde slangerne og "boblen".
Er det rentabelt at få brint hjemme
Svaret på dette spørgsmål afhænger af omfanget af ilt-brint-blandingen. Alle tegninger og diagrammer, der er offentliggjort af forskellige online ressourcer, er designet til at producere HHO-gas til følgende formål:
- bruge brint som brændstof til biler;
- forbrænde røgfrit brint i varmekedler og komfurer;
- ansøg om gassvejsning.
Det største problem, der krydser alle fordelene ved brintbrændstof: omkostningerne ved elektricitet til frigivelse af rent stof overstiger mængden af energi, der modtages fra dens forbrænding. Uanset hvad tilhængere af utopiske teorier hævder, når den maksimale effektivitet af elektrolysatoren 50%. Dette betyder, at 1 kW varme forbruges 2 kW elektricitet. Fordelen er nul, endda negativ.
Husk, at vi skrev i det første afsnit. Brint er et meget aktivt element og reagerer med ilt på egen hånd og genererer meget varme. Forsøger vi at adskille et stabilt vandmolekyle, kan vi ikke bringe energi direkte til atomer. Opdelingen udføres med elektricitet, hvoraf halvdelen afledes ved opvarmning af elektroder, vand, transformatorviklinger og så videre.
Vigtig baggrundsinformation. Den specifikke varme til forbrænding af brint er tre gange højere end metan, men - efter masse. Hvis vi sammenligner dem efter volumen, frigives der kun 3,6 kW termisk energi, når man brænder 1 m3 brint sammenlignet med 11 kW for methan. Når alt kommer til alt er brint det letteste kemiske element.
Betragt nu den eksplosive gas, der opnås ved elektrolyse i en hjemmelavet brintgenerator, som brændstof til ovenstående behov:
- Den endelige installationspris, lav produktivitet og effektivitet gør det ekstremt ulønnsomt at forbrænde brint til opvarmning af et privat hus. Det er lettere at placere nogen af de elektriske kedler - TEN, induktion eller elektrode - end at “vinde” måleren med en elektrolysator.
- For at udskifte 1 liter benzin til en bil kræves 4.766 liter rent brint eller 7.150 liter detonerende gas, hvoraf en tredjedel er ilt. Den mest elendige opfinder på Internettet har endnu ikke gjort en elektrolysator i stand til at levere lignende ydelse.
- Et gassvejseapparat, der brænder brint, er mere kompakt og lettere end cylindre med acetylen, propan og ilt. Desuden giver flammetemperaturen op til 3000 ° C dig mulighed for at arbejde med alle metaller. Omkostningerne ved at få brændstof her spiller ikke en særlig rolle.
Til reference. For at forbrænde brint i en kedel, skal du grundigt redesigne strukturen, da en brintforbrænder kan smelte ethvert stål.
Konklusion
Brintet i sammensætningen af NGO-gassen opnået fra en hjemmelavet brintgenerator er nyttigt til to formål: eksperimenter og gassvejsning.Selv hvis vi kasserer den lave effektivitet af elektrolysatoren og omkostningerne ved at samle den sammen med den forbrugte elektricitet, er der simpelthen ikke tilstrækkelig produktivitet til at opvarme bygningen. Dette gælder også en benzinmotor i en personbil.