Ny elektrolysemetode producerer 4 gange mere brint

Brint er det mest forekommende kemiske element i naturen, da det udgør ca. 90% af den samlede masse af alle grundstoffer i universet. På samme tid forekommer det praktisk talt ikke i sin rene form. Oftere kan det findes i sammensætningen af ​​forskellige kemiske forbindelser. I mellemtiden kan det være et fremragende miljøvenligt og harmløst brændstof til energiproduktion. Således kan selv dit eget hjem opvarmes med brint. Særligt opmuntrende er det faktum, at brintbrændstof kan bruges, hvis du konverterer en simpel gaskedel til en brint. Imidlertid er det største problem stadig: hvor kan man få rent brint? Det er ikke frit tilgængeligt, du kan ikke købe det. Den eneste vej ud er en brintgenerator til hjemmet. Heldigvis kan du enten samle det selv eller købe det færdigt. Det er kun at beslutte, hvilken type generator der er forskellige, afhængigt af hvordan brint opnås.

Opnåelse af rent brint

Vandelektrolyse
Brint kan fås på forskellige måder. Her er blot nogle få af dem, som er de mest tilgængelige og almindelige:

• Vandelektrolyse. Den mest effektive måde er høj temperatur.
• Kemisk reaktion af vand og aluminium-galliumlegering.
• Brintproduktion under højtemperaturforarbejdning af kul og træ.
• Affald og genbrug af husholdningsaffald.
• Frigivelse af brint ved forarbejdning af biomasse (gødning, hø, alger og andet landbrugsaffald).

De fleste af metoderne er baseret på brugen af ​​høje temperaturer og er desværre ikke anvendelige i en almindelig husstand. Der er dog flere måder at få brint hjemme på.

Elektrolytisk brint

Den mest overkommelige og mest udbredte måde at producere brint derhjemme er gennem vandelektrolysereaktionen. Et specielt udstyr kaldet en elektrolyser er ret let tilgængeligt på markedet. Samtidig er der blandt producenterne både fremtrædende giganter (for eksempel Honda) og små producenter fra Kina eller SNG-landene. Og hvis der i tilfælde af førstnævnte ikke er nogen tvivl om kvaliteten af ​​de produkter, der leveres til opmærksomheden, så sidstnævnte ofte svigtet. Samtidig skal man ikke være meget opmærksom på deres lyse og lovende reklame. En skruppelløs producent behøver ikke at erklære, at hans produkt er af højeste kvalitet, godt og holdbart på markedet. Imidlertid vil ikke alt, hvad han siger, vise sig at være sandt. Prisen skal være særligt alarmerende, da generatoren ikke kan være for billig. Billighed kan indikere materialer af dårlig kvalitet, der bruges i arbejdet, eller besparelser ved montering. Installationer er dyre af en grund, men også på grund af sikkerhed. Da brint er eksplosivt, kan utæthed forårsage mange problemer. Dårlige slanger, en utæt lagertank - og det er det, en eksplosion er garanteret. Kvaliteten af ​​håndværket kan undertiden "haltes", så det er bedre en dag ikke stint og bruge penge på godt udstyr.

En god elektrolyser kan prale af kvalitet, kompakthed og brugervenlighed. Det kan installeres i ethvert hjørne af rummet og bruge almindeligt ledningsvand som brændstof til at opnå det eftertragtede brint. Typisk består en elektrolyser af en reformer, brændselsceller, oprensningssystem, kompressor og gaslagertank. Elektricitet kommer fra strømforsyningen. De mest moderne modeller er overhovedet udstyret med solpaneler.Et sådant udstyr vil helt sikkert betale sig på grund af de minimale omkostninger ved dets brug, selv under hensyntagen til de ikke de mindste omkostninger ved selve enheden.

Brint fra landbrugsaffald

Ofte på Internettet kan du finde referencer til biogasanlæg. Pointen med deres arbejde er, at gødning læsses i generatoren, den behandles der, og metan opnås ved udgangen. Selvfølgelig kan ikke kun gødning bruges, men ethvert komposterbart materiale. Ren gødning er dog den mest produktive og overkommelige. Den resulterende biogas ledes derefter til gårdens behov og bruges som sædvanlig naturgas. Denne metode til produktion af brint har dog et par ulemper:

• Brint som sådan i denne proces er kun et biprodukt. For at adskille den kræves yderligere behandling af den opnåede gas. Som regel gør ingen dette, og brint dør sikkert i flammens arme sammen med metan.
• En kontinuerlig forsyning af råmaterialer er påkrævet. Det vil sige, at gødning skal tilføres generatoren uden stop og i store mængder. Det er klart, at en almindelig privat økonomi ikke vil være i stand til at levere en konstant strøm af råmaterialer. Og det er ikke rentabelt at købe det på siden. Konklusion: denne metode til produktion af brint er kun egnet til relativt store bedrifter, der er klar til at levere sådanne mængder. En sådan installation vil dog ikke give dem fordele, medmindre det giver dem mulighed for at slippe af med affald til gavn for økonomien.

Derudover udgør andelen af ​​brint ved udløbet kun 2-12% brint. Det vil sige, at hovedparten af ​​produktet er metan. For at give økonomien kun brint kræves en utrolig mængde råmaterialer og enorme produktionskapaciteter. Så det er ikke rentabelt, selv for store gårde at fokusere specifikt på frigivelse af brint. De bliver enten nødt til at brænde det sammen med metan, hvilket gøres i praksis, eller de skal også prøve at bruge det på gården. Imidlertid kræves der yderligere udstyr for at adskille og opbevare brint, hvilket betyder yderligere omkostninger. Således er et biogasanlæg langt den mest ugunstige metode til produktion af rent brint.

Forskelle mellem konventionel elektrolyse og moderne polymermembraner

Moderne polymermembraner SPE / PME er i sig selv en elektrolyt, så de har ikke brug for vand, der indeholder mineraler for at lede strøm, og derfor har de en enorm teknologisk fordel, lang levetid og er i stand til at producere en høj koncentration af rent H2.

På grund af den lavere elektriske modstand mellem anoden og katoden i polymermembranen er der et lavere spændingsfald og et mere effektivt elektrolytisk H2-output. Forøgelsen i membranens levetid skyldes det faktum, at drikkevands pH praktisk talt ikke ændres, derfor er der ingen dannelse af mineralaflejringer på elektroderne.
Hvorfor er det vigtigt, at enheden har en protonudvekslingsmembran / fast polymerelektrolyt?
Vandet i enheden er ikke en elektrolyt, elektrolyse finder sted inde i membranen, vand er kun mættet med rent brint. Destilleret vand eller omvendt osmosevand anbefales. Dette gør det muligt for membranen at arbejde i lang tid uden behov for skylning.
Er der enheder, der adskiller brint og ilt under elektrolyse, men uden en protonudvekslingsmembran?
Ja, selv de tidligste elektrolyseenheder i U-rør producerede brint og ilt separat. Men elektrolytten i dem er en opløsning af salte i vand, og ud over brint og ilt frigøres andre forbindelser. Der er også enheder med en membran, der adskiller hydrogen, men membranen er ikke en fast polymerelektrolyt.Disse enheder kræver brug af vand med salte, derfor bliver membranen tilstoppet og kræver hyppig skylning. Kontroller, om instrumentet kan håndtere destilleret vand for at se, om det bruger en SPE / PEM-membran.

At lave en elektrolyser med egne hænder

DIY elektrolysator
Priserne på dyrt udenlandsk udstyr skræmmer ofte almindelige ejere af små gårde væk. Når de først er brændt i en billig elektrolysator af ikke særlig høj kvalitet eller endda besluttet ikke at risikere det, tænker håndværkerne på at fremstille en brintgenerator til egen hånd. Generelt er opgaven mulig, underlagt besiddelse af visse viden og færdigheder.

For at lave din egen elektrolysator skal du købe alle komponenterne i installationen, der er anført ovenfor. Desuden slutter processen ikke på brændstofudvindingsstadiet. Når alt kommer til alt er det stadig nødvendigt at adskille brint fra ilt og vanddamp for at sikre dets konstante strøm, ophobning i det krævede volumen og forsyning. Som et resultat vil den endelige beregning vise, at selvmontering ikke koster meget mindre end en købt generator, men en utrolig mængde indsats og tid vil blive brugt. Og det vides ikke, om det opnåede resultat vil imødekomme forventningerne og klare den aktuelle opgave.

Brintomkostninger

Brintomkostninger
Brintproduktionsteknologier påvirker dets omkostninger. Så omkostningerne ved brint pr. 1 kg, når det stiger, er:

• 130 rubler - ved metoden til elektrolyse ved høj temperatur ved kernekraftværker;
• 200 rubler - ved hjælp af kulbrinteomdannelsesmetoden
• 320 rubler - ved kemisk reaktionsmetode (fra et atomkraftværk);
• 350 rubler - ved ekstraktion fra biomasse;
• 420 rubler - ved elektrolyse;
• 700 rubler - ved metoden til reagensgenvinding.

Det er således indlysende, at den billigste metode til produktion af brint er den første ved elektrolyse ved kernekraftværker med deltagelse af høje temperaturer. Faktum er, at høje temperaturer ved NPP'er er en bivirkning af produktionen, der er ingen ekstra omkostninger for deres modtagelse. Indtil videre er ingen af ​​metoderne til produktion af brint som brændselsenergi fuldt indvindelige. Når alt kommer til alt, selvom du køber den billigste og samtidig effektive installation, selvom du ikke tager højde for de høje omkostninger, er der stadig brug for elektricitet til at generere brint. Den anvendte elektricitet genereres i lokale stationer og transmitteres af ledninger. I dette tilfælde opstår uundgåelige energitab.

Negative sider af opvarmning af brint-type bygning

[sticky-annonce-id = 13532]

I diskussioner om muligheden for at bruge brændstof til opvarmningssystemer giver skeptikere vigtige argumenter:

1. Høje omkostninger: selv i de mest effektive elektrolyseanlæg, der hidtil er oprettet, kræver produktion af brint 2 gange mere energi end den efterfølgende forbrænding.
2. Eksplosionsfare: Folk var overbeviste om brintets evne til let at eksplodere under nedbruddet af Hindenburg luftskib, hvis cylinder var fyldt med netop denne gas.
3. Kompleksiteten i den forberedende proces: at få brint fra vand er halvdelen af ​​kampen. For effektiv anvendelse i varmegeneratorer skal den leveres med et stabilt tryk, der kræver en kompressor og et ekstra reservoir med en reducering. Derudover skal vanddamp bortskaffes, hvilket kræver brug af et tørremiddel.

Det er ret nemt at fremstille et anlæg til udvinding af brint fra vand alene. Ifølge dens egenskaber vil det ikke være meget ringere end det købte, men det vil koste meget mindre. Lad os sekventielt overveje stadierne i skabelsen.

Projekt (tegning)

For at fremstille en generator skal du bruge en hermetisk forseglet beholder, der fyldes med vand, inden brintproduktionen begynder.

Elektroderne placeret inde vil ligne et sæt plader (der kræves 16 stykker) installeret med et mellemrum på 1 mm.

For at sikre dette skal nylonafstandsstykker placeres mellem pladerne (enhver anden dielektrikum er tilladt).

En afstand på 1 mm er optimal: hvis du øger den, bliver du nødt til at øge den nuværende styrke; når afstanden aftager, vil det være vanskeligt for gasbobler at slippe ud. Pladerne forbindes skiftevis til anoden og katoden på 12 volt strømforsyningen. I dette tilfælde skal de anbringes på en aksel, også lavet af dielektrisk materiale.

Når elektroderne er fastgjort til holderen, skal den fastgøres til bunden af ​​husdækslet.

For at vælge gasblandingen skæres et rør fra en konventionel dråber ind i husdækslet. Derudover skal der bores to huller i den, gennem hvilke ledningerne føres. Efter montering af enheden skal alle huller i dækslet forsegles med silikone eller lim.

En vigtig komponent i generatoren er en vandforsegling. For at gøre det skal du bruge en lille beholder (en almindelig flaske gør), hvor du bliver nødt til at hælde vand inden du bruger enheden. I det hermetisk forseglede dæksel skal du bore to huller: i det ene passerer vi røret fra generatoren (det skal sænkes ned til bunden), og i det andet - et andet rør, gennem hvilket gasblandingen flyder til brænderen . Åbningerne i vandforseglingsdækslet skal også være forseglet. Hæld vand i flasken.

Valg af elektroder

Materialet, hvorfra elektroderne fremstilles, skal have en lav elektrisk modstand og være kemisk inert med hensyn til ilt og stoffer, der er til stede i opløsningen.

Hvis det andet krav ikke er opfyldt, finder en kemisk reaktion sted med deltagelse af elektroder forbundet med katodestangen, hvilket resulterer i, at opløsningen bliver mættet med fremmede stoffer.

Derfor kan kobber, en af ​​de bedste ledere, ikke bruges i vandig opløsning. Det anbefales at bruge rustfrit stål i stedet. Den optimale tykkelse for elektrodeplader fremstillet af dette materiale er 2 mm.

Læs mere: Hvilke filtre skal du vælge til vandrensning

Beholder

I betragtning af eksplosionsrisikoen skal generatorhuset være lavet af slidstærkt og plastisk materiale, der er modstandsdygtigt over for høje temperaturer. Stål opfylder disse krav bedst af alt. Det er kun nødvendigt helt at udelukke kontakten mellem ledninger eller elektroder med sagen, hvilket vil resultere i kortslutning.

Berigelse af brændstof-luft-blandingen med brint hjælper med at reducere brændstofforbruget. Ifølge nogle bilister kan brændstofbesparelser være op til 30%.

Enheden, der blev beskrevet i det foregående afsnit, tages som basis for en bilbrintgenerator. Forskellen ligger i fraværet af en hydraulisk tætning (det resulterende brint sendes straks til indsugningsmanifolden) og tilstedeværelsen af ​​en styreenhed. Sidstnævnte regulerer strømmen mellem elektroderne afhængigt af motorhastigheden.

Selvproduktion af en sådan enhed er kun mulig for dem, der behersker radioelektronik, så vi anbefaler at bruge den købte mulighed. Desuden overtager præfabrikerede enheder alt arbejdet med at regulere brintgeneratorens ydeevne uden at kræve brugerens deltagelse.

Systemelementer til en bilgenerator

Alt, hvad der er brug for, er for første gang manuelt at vælge værdien af ​​den aktuelle styrke (optimal) til tilstanden "inaktiv" og "maksimal belastning", og derefter vil styreenheden selv variere installationens ydeevne specificerede grænser.

Alle forbindelser skal forsegles meget omhyggeligt: ​​lækage af brint kan føre til brand.

Det er bedst at kontrollere tætheden af ​​strukturen med sæbevand: lækager, hvis der er nogen, manifesterer sig med konstant voksende bobler.

Kroppen af ​​en bilbrintgenerator kan fremstilles af et hanefilter, som er ret holdbart. Dets volumen er lille, og så installationen ikke behøver at blive genopfyldt for ofte, kan den desuden udstyres med en tank til opbevaring af et lager af løsninger. Den er forbundet med arbejdsbeholderen med to rør.

Den selvfremstillede enhed repræsenterer skematisk en beholder med vand, hvor elektroderne placeres for at omdanne vand til brint og ilt.

For at lave en sådan enhed med egne hænder skal du:

1. Rustfri stålplade 0,5-0,7 mm tyk. Rustfrit stålmærke 12X18H10T er velegnet.
2. Plexiglasplader.
3. Gummirør til vandforsyning og gasudledning.
4. Benzin-olie-resistent arkgummi 3 mm tyk.
5. Spændingskilde - LATR med en diodebro for at opnå jævnstrøm. Det skal give 5-8 ampere strøm.

Først skæres de rustfrie plader i rektangler 200x200mm. Pladernes hjørner skal afskæres for derefter at stramme hele strukturen med bolte. I hver plade borer vi et hul med en diameter på 5 mm i en afstand af 3 cm fra bunden af ​​pladerne til vandcirkulation. En ledning er også loddet til hver plade for at forbinde til en strømkilde.

Før montering er ringene lavet af gummi med en ydre diameter på 200 mm og en indre diameter på 190 mm. Du skal også forberede to plexiglasplader med en tykkelse på 2 cm og dimensioner på 200 × 200 mm, mens du først skal lave huller i dem på fire sider for at stramme boltene M8.

DIY brintgenerator

For at forhindre gassen i at komme tilbage i gasgeneratoren er det på vej fra generatoren til brænderen nødvendigt at foretage en vandforsegling eller endnu bedre to ventiler.

Skodden er designet med en beholder med vand, hvori røret sænkes ned i vandet fra siden af ​​generatoren, og røret, der går til brænderen, er over vandstanden. Et skema over en brintgenerator med porte er vist i nedenstående figur.

Brintgenerator kredsløb med vandporte

I en elektrolysator - en forseglet beholder med vand med sænkede elektroder, når spænding tilføres, begynder gas at udvikle sig. Gennem rør 1 føres det til port 1. Vandforseglingens udformning er arrangeret på en sådan måde, som det fremgår af figuren, at gassen kun kan bevæge sig i retning fra elektrolysatoren til brænderen og ikke omvendt.

Dette hæmmes af den forskellige vandtæthed, som skal overvindes på vej tilbage. Længere langs røret 2 bevæger gassen sig til porten 2, som er beregnet til større pålidelighed af systemet: hvis den første port af en eller anden grund ikke fungerer. Derefter tilføres gas til brænderen ved hjælp af rør 3. Vandforseglinger er en meget vigtig del af enheden, da de forhindrer gassen i at strømme i den modsatte retning.

Hvis gas kommer tilbage i elektrolysatoren, kan enheden eksplodere. Derfor må apparatet under ingen omstændigheder betjenes uden vandforsegling!

Svejsegeneratoren er i øjeblikket den eneste praktiske anvendelse til elektrolytisk vandopdeling. Det er upraktisk at bruge det til opvarmning af huset, og her er hvorfor. Energiomkostninger under gasflammearbejde er ikke så vigtige, det vigtigste er, at svejseren ikke behøver at bære tunge cylindre og fikle med slanger. Opvarmning af hjemmet er en anden sag, hvor hver krone tæller. Og her mister brint for alle nuværende brændstoftyper.

Serielle svejsegeneratorer koster mange penge, fordi de bruger katalysatorer til elektrolyseprocessen, som inkluderer platin. Du kan fremstille en brintgenerator med dine egne hænder, men dens effektivitet vil være endnu lavere end en fabriksgenerator. Det vil helt sikkert lykkes dig at få brændbar gas, men det er usandsynligt, at det vil være nok til at opvarme mindst et stort rum, endsige hele huset.Og hvis det er nok, bliver du nødt til at betale fantastiske elregninger.

Er der en fordel

Er det rentabelt?
Der er en misforståelse, at opvarmning af et hjem med brintbrændstof koster en krone. Faktisk spredes denne idé af producenter af elektrolysatorer og andre brintproduktionsfaciliteter. Med et ord de, der drager fordel af en sådan mening. De siger, at du kun skal bruge penge på køb af denne vidunderlige maskine en gang og leve dit liv videre lykkeligt og ubekymret. Men er det virkelig sådan?

Man behøver kun at tænke et øjeblik for at forstå, at tingene i virkeligheden ikke er så rosenrøde. For det første er selve installationen meget dyr. Selvom du selv monterer enheden, er omkostningerne ved komponenter ikke så billige. Det vil sige, de oprindelige omkostninger er meget høje, og udsigterne for tilbagebetaling er uklare. For det andet er der brug for ledningsvand til driften af ​​elektrolysatoren, hvilket heller ikke er gratis. Og for det tredje er det nødvendigt at overveje omkostningerne ved elektricitet, hvis generatoren ikke kører på solpaneler.

Der er således praktisk taget ingen fordele ved at bruge brint som brændstof til husholdningernes behov. Måske først efter et årti eller to, når teknologierne bliver mere avancerede, vil brugen af ​​brintbrændstof være mere rentabel end de nuværende alternative kilder. Indtil videre er denne metode næsten 4 gange dyrere. Og dette tager ikke højde for de højeste takster for elektricitet og vand. Selvom vi tager gennemsnits- og minimumsværdierne for Rusland og SNG-landene, er omkostningerne ved det resulterende brændstof urimeligt høje. Derfor vil brugen af ​​denne metode til opvarmning af dit hjem kun appellere til glødende naturbeskyttere, fordi brintanlæg er absolut miljøvenlige.

Vær forsigtig

Vær forsigtig
Efter installation af generatoren såvel som under bør man ikke glemme sikkerhedsforholdsregler. Brint er en lugtfri, brandfarlig, eksplosiv gas, så dens lækage er yderst farlig. For at undgå dette er det nødvendigt nøje at kontrollere alle komponenter i elektrolysatoren for lækager: rør, pumpe, reservoir. Dette gælder især for selvmonteringsenheder. De er de farligste. Derudover vides det ikke, hvor høj kvalitet brændstof de i sidste ende vil levere. Selvfølgelig kan sandsynligheden for ægteskab være høj for købte modeller, især ukendte eller ubekræftede producenter. Derfor er det altid bedre at foretrække en dyrere, men også mere pålidelig producent af dette udstyr. Det lyder som en annonce, men faktum er stadig: du skal betale ekstra for kvalitet. Selvom reglen ikke altid fungerer, jo dyrere jo bedre. Det er ideelt, hvis køberen, der træffer sit valg, er afhængig af viden inden for dette område. Og vigtigst af alt tillid, men bekræft. Efter alt, selv det mest berømte mærke kan producere et ægteskab.

Udnyttelse

Efter samling kan du begynde at teste enheden. For at gøre dette installeres en brænder fra en medicinsk nål i slutningen af ​​røret, og der hældes vand i den. Tilsæt KOH eller NaOH til vandet. Vand skal destilleres eller smeltes som en sidste udvej. En 10% koncentration af en alkalisk opløsning er tilstrækkelig til, at enheden fungerer.

Læs mere: Forbinder ouzo og difavtomater: princip og diagrammer

Derefter er en LATR med en diode-bro forbundet til elektroderne i henhold til skemaet. Der er installeret et amperemeter og et voltmeter i kredsløbet for at overvåge driften. De starter med den mindste spænding og stiger derefter konstant og observerer gasudviklingen.

Forarbejde udføres bedst udendørs uden for huset. Da installationen er eksplosiv, skal alt arbejde udføres med ekstrem forsigtighed.

Under testene skal du overvåge enhedens funktion.Hvis der er en lille brænderflamme, kan der enten være lav gasning i generatoren, eller der kan være en gaslækage et eller andet sted. Hvis opløsningen bliver uklar, beskidt, skal den udskiftes. Det er også nødvendigt at sikre, at enheden ikke overophedes, og at vandet ikke koger.