El nou mètode d’electròlisi produeix 4 vegades més hidrogen

L’hidrogen és l’element químic més abundant a la natura, ja que representa aproximadament el 90% de la massa total de tots els elements de l’univers. Al mateix temps, pràcticament no es presenta en estat pur. Més sovint es pot trobar en la composició de diversos compostos químics. Mentrestant, pot ser un excel·lent combustible ecològic i inofensiu per a la producció d’energia. Així, fins i tot la vostra pròpia casa es pot escalfar amb hidrogen. És particularment encoratjador el fet que es pugui utilitzar combustible d’hidrogen si es converteix una simple caldera de gas a una d’hidrogen. Tot i això, el principal problema continua sent: d’on s’obté l’hidrogen pur? No està disponible gratuïtament, no el podeu comprar. L’única sortida és un generador d’hidrogen domèstic. Afortunadament, podeu muntar-lo vosaltres mateixos o adquirir-los ja fets. Només queda decidir sobre el tipus de generador, que difereix segons com s’obté l’hidrogen.

Obtenció d’hidrogen pur

Electròlisi de l’aigua
L’hidrogen es pot obtenir de diverses maneres. A continuació, en detallem alguns, que són els més accessibles i habituals:

• Electròlisi de l’aigua. La forma més eficaç és la temperatura alta.
• Reacció química de l'aigua i l'aliatge d'alumini-gal.
• Producció d’hidrogen durant el processament a alta temperatura de carbó i fusta.
• Reciclatge d'escombraries i residus domèstics.
• L’alliberament d’hidrogen mitjançant el processament de biomassa (fem, fenc, algues i altres residus agrícoles).

La majoria dels mètodes es basen en l'ús de temperatures elevades i, per desgràcia, no són aplicables en una llar normal. Tot i això, hi ha diverses maneres d’aconseguir hidrogen a casa.

Hidrogen electrolític

La forma més assequible i més estesa de produir hidrogen a casa és mitjançant la reacció d’electròlisi de l’aigua. Hi ha un equipament especial anomenat electrolitzador disponible al mercat. Al mateix temps, entre els fabricants hi ha gegants eminents (per exemple, Honda) i petits fabricants de la Xina o dels països de la CEI. I si en el cas dels primers no hi ha cap dubte sobre la qualitat dels productes que es presten a l’atenció, els segons solen deixar-se defraudar. Al mateix temps, no s’ha de prestar molta atenció a la seva publicitat brillant i prometedora. Un fabricant sense escrúpols no ha de declarar que el seu producte és d’alta qualitat, bo i durador del mercat. Tot i això, no tot el que diu resultarà ser cert. El preu ha de ser especialment alarmant, ja que el generador no pot ser massa barat. La barata pot indicar materials de mala qualitat utilitzats en el treball o estalvi en el muntatge. Les instal·lacions són costoses per una raó, però també per seguretat. Com que l’hidrogen és explosiu, la seva filtració pot causar molts problemes. Mànegues pobres, un tanc d’emmagatzematge amb fuites, i ja està, una explosió està garantida. De vegades, la qualitat de la mà d'obra pot ser "coixa", per la qual cosa és millor que un dia no gasti diners en bon equip.

Un bon electrolitzador compta amb qualitat, compacitat i facilitat d’ús. Es pot instal·lar a qualsevol racó de l’habitació i utilitzar l’aigua de l’aixeta com a combustible per obtenir l’anhelat hidrogen. Normalment, un electrolitzador consta d’un reformador, piles de combustible, sistema de purificació, compressor i dipòsit d’emmagatzematge de gas. L'electricitat prové de la font d'alimentació. Els models més moderns estan equipats amb plaques solars.Aquests equips definitivament pagaran ràpidament a causa del cost mínim del seu ús, fins i tot tenint en compte el cost més petit de la pròpia unitat.

Hidrogen dels residus agrícoles

Sovint a Internet es poden trobar referències a plantes de biogàs. L’objectiu del seu treball és que els purins es carreguen al generador, s’hi processen i s’obté metà a la sortida. Per descomptat, no només es pot utilitzar fem, sinó qualsevol material compostable. No obstant això, els fems nets són els més productius i assequibles. El biogàs resultant passa a través de canonades a les necessitats de la granja i s’utilitza com a gas natural habitual. No obstant això, aquest mètode de producció d'hidrogen té un parell de desavantatges:

• L’hidrogen com a tal en aquest procés només és un subproducte. Per separar-lo, cal un processament addicional del gas obtingut. Com a regla general, ningú ho fa i l’hidrogen mor amb seguretat amb els braços de la flama juntament amb el metà.
• Es requereix un subministrament continu de matèries primeres. És a dir, els fems han d’entrar al generador sense parar i en grans quantitats. Viouslybviament, una economia privada ordinària no podrà proporcionar un flux constant de matèries primeres. I comprar-lo de costat no és rendible. Conclusió: aquest mètode de producció d'hidrogen només és adequat per a granges relativament grans que estan preparades per proporcionar aquests volums. Tanmateix, aquesta instal·lació no els reportarà avantatges, tret que els permeti desfer-se dels residus amb beneficis per a l’economia.

A més, la quota d’hidrogen a la sortida representa només el 2-12% de l’hidrogen. És a dir, la major part del producte és metà. Per proporcionar a l’economia només hidrogen, caldrà una quantitat increïble de matèries primeres i enormes capacitats de producció. Per tant, no és rendible, fins i tot per a les grans explotacions, centrar-se específicament en l’alliberament d’hidrogen. Ells hauran de cremar-lo juntament amb metà, cosa que es fa a la pràctica, o intentar utilitzar-lo també a la granja. Tanmateix, caldrà tornar a disposar d’equip addicional per separar i emmagatzemar l’hidrogen, cosa que significa costos addicionals. Per tant, una planta de biogàs és, amb diferència, el mètode més desfavorable per produir hidrogen pur.

Diferències entre l'electròlisi convencional i les modernes membranes de polímer

Les modernes membranes polimèriques SPE / PME són elles mateixes un electròlit, de manera que no necessiten aigua que contingui minerals per conduir el corrent i, per tant, tenen un enorme avantatge tecnològic, una llarga vida útil i són capaços de produir una alta concentració d’H2 pur.

A causa de la menor resistència elèctrica entre l’ànode i el càtode de la membrana del polímer, hi ha una caiguda de tensió més baixa i una sortida H2 electrolítica més eficient. L’increment de la vida útil de la membrana es deu al fet que el pH de l’aigua potable pràcticament no canvia, per tant, no hi ha formació de dipòsits minerals als elèctrodes.
Per què és important que el dispositiu tingui una membrana d’intercanvi de protons / electròlit de polímer sòlid?
L’aigua del dispositiu no és un electròlit, l’electròlisi té lloc a l’interior de la membrana, l’aigua només està saturada d’hidrogen pur. Es recomana aigua destil·lada o osmosi inversa. Això permet que la membrana funcioni durant molt de temps, sense necessitat de rentat.
Hi ha dispositius que separen l'hidrogen i l'oxigen durant l'electròlisi, però sense membrana d'intercanvi de protons?
Sí, fins i tot els primers dispositius d’electròlisi del tub U produïen hidrogen i oxigen per separat. Però l’electròlit que conté és una solució de sals a l’aigua i, a més d’hidrogen i oxigen, s’alliberaran altres compostos. També hi ha dispositius amb una membrana que separa l’hidrogen, però la membrana no és un electròlit de polímer sòlid.Aquests dispositius requereixen l’ús d’aigua amb sals, per tant la membrana s’obstrueix i requereix un rentat freqüent. Comproveu si l’instrument pot funcionar amb aigua destil·lada per veure si utilitza una membrana SPE / PEM.

Fer un electrolitzador amb les teves pròpies mans

Electrolitzador de bricolatge
Els preus de l’equip estranger car solen espantar els propietaris comuns de petites explotacions. Un cop cremat en un electrolitzador econòmic de poca qualitat, o fins i tot decidint no arriscar-se en absolut, els artesans pensen a fabricar un generador d’hidrogen casolà pel seu compte. En general, la tasca és factible, subjecta a la possessió de certs coneixements i habilitats.

Per fabricar el vostre propi electrolitzador, haureu de comprar tots els components de la instal·lació, que es detallen anteriorment. A més, el procés no finalitza en la fase d’extracció de combustible. Al cap i a la fi, encara és necessari separar l’hidrogen de l’oxigen i el vapor d’aigua, per garantir el seu corrent constant, l’acumulació en el volum i el subministrament requerits. Com a resultat, el càlcul final demostrarà que l’auto-muntatge no costarà molt menys que un generador comprat, sinó que es passarà una quantitat i un esforç increïbles. I no se sap si el resultat obtingut complirà les expectatives i farà front a la tasca que ens ocupa.

Cost de l’hidrogen

Cost de l’hidrogen
Les tecnologies de producció d’hidrogen afecten el seu cost. Per tant, el cost de l’hidrogen per 1 kg a mesura que augmenta és:

• 130 rubles: pel mètode d’electròlisi d’alta temperatura a les centrals nuclears;
• 200 rubles: pel mètode de conversió d’hidrocarburs;
• 320 rubles: pel mètode de reacció química (procedent d'una central nuclear);
• 350 rubles: per extracció de biomassa;
• 420 rubles: per electròlisi;
• 700 rubles: pel mètode de recuperació de reactius.

Per tant, és obvi que el mètode més barat per produir hidrogen és el primer, mitjançant l'electròlisi a les centrals nuclears amb la participació de temperatures elevades. El fet és que les altes temperatures a les centrals nuclears són un efecte secundari de la producció, no hi ha costos addicionals per a la seva recepció. No obstant això, fins ara cap dels mètodes per produir hidrogen com a energia combustible és totalment recuperable. Al cap i a la fi, fins i tot si es compra la instal·lació més econòmica i alhora eficient, fins i tot si no es té en compte el seu elevat cost, encara es necessita electricitat per generar hidrogen. L’electricitat utilitzada es genera a les estacions locals i es transmet per cables. En aquest cas, es produeix una inevitable pèrdua d’energia.

Cares negatives de la calefacció de l’edifici de tipus hidrogen

[identificador de publicitat adhesiu = 13532]

En els debats sobre la viabilitat d’utilitzar combustible d’hidrogen per a sistemes de calefacció, els escèptics aporten arguments de pes:

1. Cost elevat: fins i tot a les plantes d’electròlisi més eficients creades fins ara, produir hidrogen requereix 2 vegades més energia que la seva posterior combustió.
2. Risc d’explosió: la gent estava convençuda de la capacitat de l’hidrogen per explotar fàcilment durant el xoc de l’aeronau Hindenburg, el cilindre del qual estava ple d’aquest gas.
3. La complexitat del procés preparatori: obtenir hidrogen de l’aigua és la meitat de la batalla. Per a un ús eficient en generadors de calor, s’ha de subministrar a una pressió estable, que requereix un compressor i un dipòsit addicional amb un reductor. A més, caldrà eliminar el vapor d’aigua que requerirà l’ús d’un deshumidificador.

És molt fàcil fer una planta per a l'extracció d'hidrogen de l'aigua pel vostre compte. Segons les seves característiques, no serà molt inferior al comprat, però costarà molt menys. Considerem seqüencialment les etapes de la creació.

Projecte (dibuix)

Per fabricar un generador, necessitareu un recipient hermèticament tancat, que s’omplirà d’aigua abans que comenci la producció d’hidrogen.

Els elèctrodes ubicats a l’interior semblaran un conjunt de plaques (es necessiten 16 peces) instal·lades amb un espai d’1 mm.

Per assegurar-ho, cal col·locar separadors de niló entre les plaques (es permet qualsevol altre dielèctric).

La distància d’1 mm és òptima: si l’augmenteu, haureu d’augmentar la força actual; a mesura que la bretxa disminueixi, serà difícil que s’escapen les bombolles de gas. Les plaques es connectaran alternativament a l’ànode i el càtode de la font d’alimentació de 12 volts. En aquest cas, s’han de posar sobre un eix, també de material dielèctric.

Quan els elèctrodes s’uneixen al suport, s’haurà d’adherir a la part inferior de la coberta de la carcassa.

Per seleccionar la barreja de gasos, es talla un tub d’un comptagotes convencional a la tapa de la carcassa. A més, s’han de practicar dos forats més per on passaran els cables. Després de muntar la unitat, tots els forats de la coberta hauran de ser segellats amb silicona o cola.

Un component important del generador és un segell d’aigua. Per fabricar-lo, necessitareu un contenidor petit (ho farà una ampolla normal), on haureu d’abocar aigua abans d’utilitzar el dispositiu. A la tapa hermèticament tancada, heu de perforar dos forats: en un passem el tub del generador (s’ha de baixar fins al fons) i, en el segon, un altre tub a través del qual la barreja de gas fluirà cap al cremador. . Les obertures de la tapa del segell d'aigua també s'han de segellar. L'aigua s'ha d'abocar a l'ampolla per ¾ del seu volum.

Selecció d'elèctrodes

El material a partir del qual es fabricaran els elèctrodes ha de tenir una resistència elèctrica baixa i ser químicament inert respecte a l’oxigen i les substàncies presents a la solució.

Si no es compleix el segon requisit, es produirà una reacció química amb la participació d’elèctrodes connectats al pol del càtode, com a resultat dels quals la solució es saturarà de substàncies estranyes.

És per això que el coure, un dels millors conductors, no es pot utilitzar en solució aquosa. Es recomana utilitzar acer inoxidable. El gruix òptim per a les plaques d’elèctrodes d’aquest material és de 2 mm.

Llegiu-ne més: quins filtres escolliu per a la purificació de l'aigua

Contenidor

Tenint en compte el risc d'explosió, la carcassa del generador ha de ser de material plàstic i resistent que sigui resistent a altes temperatures. L’acer compleix aquests requisits millor de tots. Només cal excloure completament el contacte de cables o elèctrodes amb la caixa, cosa que provocarà un curtcircuit.

L’enriquiment de la barreja combustible-aire amb hidrogen ajuda a reduir el consum de combustible. Segons alguns automobilistes, l'estalvi de combustible pot arribar al 30%.

El dispositiu descrit a la secció anterior es pren com a base per a un generador d'hidrogen per a automòbils. La diferència rau en l'absència d'un segell hidràulic (l'hidrogen resultant s'envia immediatament al col·lector d'admissió) i la presència d'una unitat de control. Aquest últim regularà el corrent entre els elèctrodes en funció de la velocitat del motor.

L'autoproducció d'aquesta unitat només és possible per a aquells que dominen l'electrònica de la ràdio, de manera que us recomanem que utilitzeu l'opció adquirida. A més, els blocs prefabricats assumeixen tot el treball sobre la regulació del rendiment del generador d’hidrogen sense requerir la participació de l’usuari.

Elements del sistema per a un generador de cotxes

Tot el que caldrà és seleccionar manualment el valor de la intensitat actual (òptima) per als modes "inactiu" i "càrrega màxima" per primera vegada i, a continuació, la unitat de control variarà el rendiment de la instal·lació límits especificats.

Totes les connexions s’han de segellar amb molta cura: les fuites d’hidrogen poden provocar incendis.

El millor és comprovar l’estanquitat de l’estructura amb escuma sabonosa: les filtracions, si n’hi ha, es manifestaran amb bombolles que apareixen i creixen constantment.

El cos d’un generador d’hidrogen per a automòbils es pot fer a partir d’un filtre d’aixeta, que és bastant durador. El seu volum és petit i, per tal que la instal·lació no s’hagi de reomplir massa sovint, es pot equipar addicionalment amb un dipòsit per emmagatzemar un estoc de solució. Es connecta al contenidor de treball mitjançant dues canonades.

El dispositiu de fabricació pròpia representa esquemàticament un recipient amb aigua, on es col·loquen els elèctrodes per convertir l’aigua en hidrogen i oxigen.

Per fabricar aquest dispositiu amb les vostres mans, necessitareu:

1. Xapa d'acer inoxidable de 0,5-0,7 mm de gruix. La marca d'acer inoxidable 12X18H10T és adequada.
2. Plaques de plexiglàs.
3. Tubs de goma per al subministrament d'aigua i abocament de gas.
4. Full de cautxú resistent a l'oli-gasolina de 3 mm de gruix.
5. Font de tensió - LATR amb un pont de díodes per obtenir corrent continu. Ha de proporcionar 5-8 amperes de corrent.

En primer lloc, les plaques inoxidables es tallen en rectangles de 200x200mm. Les cantonades de les plaques s’han de tallar per tal de tensar tota l’estructura amb cargols. A cada placa perforem un forat amb un diàmetre de 5 mm, a una distància de 3 cm del fons de les plaques, per a la circulació de l’aigua. A més, un cable es solda a cada placa per connectar-lo a una font d’energia.

Abans del muntatge, els anells amb un diàmetre exterior de 200 mm i un diàmetre interior de 190 mm són de goma. També heu de preparar dues plaques de plexiglàs amb un gruix de 2 cm i unes dimensions de 200 × 200 mm, mentre que primer heu de fer-hi forats a quatre costats per apretar els cargols M8.

Generador d'hidrogen de bricolatge

Per tal d’evitar que el gas torni a entrar al generador de gas, cal fer un segellat d’aigua en el trajecte del generador al cremador, o millor encara, de dues vàlvules.

El disseny de la persiana és un recipient amb aigua, cap al qual es baixa el tub cap a l’aigua des del costat del generador i el tub que va al cremador està per sobre del nivell de l’aigua. A la figura següent es mostra un esquema d’un generador d’hidrogen amb portes.

Circuit generador d’hidrogen amb comportes d’aigua

En un electrolitzador: un recipient tancat amb aigua amb elèctrodes reduïts, quan s'aplica tensió, el gas comença a evolucionar. A través del tub 1, s’alimenta a la porta 1. El disseny del segell d’aigua està disposat de tal manera, tal com es pot veure a la figura, que el gas només pot moure’s en la direcció de l’electrolitzador al cremador i no a l’inrevés.

Això es veu obstaculitzat per la diferent densitat d’aigua, que s’ha de superar a la tornada. Més endavant al llarg de la canonada 2, el gas es mou cap a la porta 2, que està pensada per a una major fiabilitat del sistema: si de sobte, per alguna raó, la primera porta no funciona. Després d’això, el subministrament de gas es realitza al cremador mitjançant el tub 3. Els segells d’aigua són una part molt important del dispositiu, ja que impedeixen que el gas flueixi en el sentit contrari.

Si el gas torna a entrar a l'electrolitzador, el dispositiu pot explotar. Per tant, en cap cas l’aparell s’ha d’utilitzar sense segells d’aigua.

Actualment, el generador de soldadura és l’única aplicació pràctica per a la divisió electrolítica d’aigua. No és pràctic fer-lo servir per escalfar la casa i per això. Els costos energètics durant el treball amb flama de gas no són tan importants, el més important és que el soldador no necessita portar cilindres pesats ni violí amb mànegues. Escalfar la llar és una altra qüestió, on cada cèntim compta. I aquí l’hidrogen perd a tots els tipus de combustible existents actualment.

Els generadors de soldadura en sèrie costen molts diners perquè utilitzen catalitzadors per al procés d’electròlisi, que inclouen el platí. Podeu fabricar un generador d’hidrogen amb les vostres mans, però la seva eficiència serà fins i tot inferior a la d’un fabricant. Definitivament aconseguirà obtenir gas combustible, però és poc probable que n’hi hagi prou per escalfar almenys una habitació gran, i molt menys tota la casa.I per si n’hi ha prou, haurà de pagar fabuloses factures d’electricitat.

Hi ha algun benefici

És rendible?
Hi ha una idea errònia que escalfar una llar amb combustible d’hidrogen costa un cèntim. De fet, aquesta idea està sent difosa pels fabricants d’electrolitzadors i altres instal·lacions de producció d’hidrogen. En una paraula, els que es beneficien d’aquesta opinió. Diuen que només heu de gastar diners en comprar aquesta meravellosa màquina una vegada i viure la vostra vida més feliç i despreocupada. Tanmateix, és realment així?

Només cal pensar un minut per entendre que en realitat les coses no són tan rosades. En primer lloc, la instal·lació en si és molt cara. Fins i tot si munteu la unitat vosaltres mateixos, el cost dels components no serà tan barat. És a dir, els costos inicials són molt alts i les perspectives de recuperació són vagues. En segon lloc, per al funcionament de l'electrolitzador, es necessita aigua de l'aixeta, que tampoc no és gratuïta. I, en tercer lloc, cal tenir en compte el cost de l’electricitat en cas que el generador no funcioni amb plaques solars.

Per tant, pràcticament no hi ha avantatges en utilitzar l’hidrogen com a combustible per a les necessitats de la llar. Potser, només al cap d’una dècada o dues, quan les tecnologies siguin més avançades, l’ús de combustible d’hidrogen serà més rendible que les fonts alternatives existents actualment. No obstant això, fins ara aquest mètode és gairebé quatre vegades més car. I això no té en compte les tarifes més altes d’electricitat i aigua. Fins i tot si prenem els valors mitjans i mínims per a Rússia i els països de la CEI, el cost del combustible resultant és excessivament alt. Per tant, l’ús d’aquest mètode per escalfar la vostra llar només agradarà als ardents defensors de la natura, perquè les plantes d’hidrogen són absolutament respectuoses amb el medi ambient.

ves amb compte

ves amb compte
Després d’instal·lar el generador, així com durant, no s’ha d’oblidar de les precaucions de seguretat. L’hidrogen és un gas explosiu inodor, inflamable, de manera que la seva fuita és extremadament perillosa. Per evitar-ho, cal comprovar acuradament tots els components de l'electrolitzador si no hi ha fuites: tubs, bomba, dipòsit. Això és especialment cert per als dispositius d’auto-muntatge. Són els més perillosos. A més, no se sap fins a quin punt subministraran combustible d’alta qualitat. Per descomptat, la probabilitat de casar-se pot ser elevada per als models comprats, especialment per als fabricants desconeguts o no verificats. Per tant, sempre és millor donar preferència a un fabricant d’aquest equip més car però també més fiable. Sembla un anunci, però el fet continua sent: cal pagar més per la qualitat. Tot i que la regla no sempre funciona, com més car millor. És ideal si el comprador, en fer la seva elecció, es basa en coneixements en aquesta àrea. I, el més important, confieu, però verifiqueu-ho. Al cap i a la fi, fins i tot la marca més famosa pot produir matrimoni.

Explotació

Després del muntatge, podeu començar a provar el dispositiu. Per fer-ho, s’instal·la un cremador d’una agulla mèdica al final del tub i s’hi aboca aigua. Afegiu KOH o NaOH a l’aigua. L’aigua s’ha de destil·lar o fondre com a últim recurs. Una concentració del 10% d’una solució alcalina és suficient perquè el dispositiu funcioni.

Llegiu-ne més: Connexió d'ouzo i difavtomats: principi i diagrames

Després d'això, un LATR amb un pont de díodes es connecta als elèctrodes segons l'esquema. Un amperímetre i un voltímetre s’instal·len al circuit per controlar el funcionament. Comencen amb la tensió mínima i després augmenten constantment, observant l’evolució del gas.

El treball previ es fa millor a l’aire lliure fora de casa. Com que la instal·lació és explosiva, tots els treballs s’han de realitzar amb molta precaució.

Durant les proves, observeu el funcionament del dispositiu.Si hi ha una petita flama del cremador, és possible que hi hagi poc gasatge al generador o que hi hagi una fuita de gas en algun lloc. Si la solució es torna tèrbola i bruta, s’ha de substituir. També cal assegurar-se que l’aparell no s’escalfa massa i que l’aigua no bulli.