Nova metoda elektrolize daje 4 puta više vodika

Vodik je najzastupljeniji kemijski element u prirodi, jer čini oko 90% ukupne mase svih elemenata u svemiru. Istodobno, praktički se ne javlja u svom čistom obliku. Češće se može naći u sastavu različitih kemijskih spojeva. U međuvremenu, to može biti izvrsno ekološko i bezopasno gorivo za proizvodnju energije. Tako se čak i vaš vlastiti dom može grijati vodikom. Posebno je ohrabrujuća činjenica da se vodikovo gorivo može koristiti ako jednostavni plinski kotao pretvorite u vodikov. Međutim, glavni problem ostaje: gdje nabaviti čisti vodik? Nije slobodno dostupan, ne možete ga kupiti. Jedini je izlaz kućni generator vodika. Srećom, možete ga sami sastaviti ili kupiti u gotovom obliku. Ostaje samo odlučiti o vrsti generatora koji se razlikuju ovisno o načinu dobivanja vodika.

Dobivanje čistog vodika

Elektroliza vode
Vodik se može dobiti na razne načine. Evo samo nekoliko njih, koji su najpristupačniji i najčešći:

• Elektroliza vode. Najučinkovitiji način je visoka temperatura.
• Kemijska reakcija vode i legure aluminija-galija.
• Proizvodnja vodika tijekom visokotemperaturne obrade ugljena i drva.
• Reciklaža smeća i kućnog otpada.
• Oslobađanje vodika preradom biomase (stajskog gnoja, sijena, algi i drugog poljoprivrednog otpada).

Većina metoda temelji se na upotrebi visokih temperatura i, nažalost, nisu primjenjive u običnom kućanstvu. Međutim, postoji nekoliko načina za dobivanje vodika kod kuće.

Elektrolitički vodik

Najpristupačnija i najčešće korištena metoda proizvodnje vodika kod kuće je elektroliza vode. Poseban dio opreme koji se naziva elektrolizator prilično je dostupan na tržištu. Istodobno, među proizvođačima postoje i eminentni divovi (na primjer, Honda) i mali proizvođači iz Kine ili zemalja ZND-a. I ako u slučaju prvih nema sumnje u kvalitetu proizvoda na koje se obraća pažnja, onda se potonje često iznevjeri. Istodobno, ne biste trebali obraćati puno pažnje na njihovo svijetlo i perspektivno oglašavanje. Beskrupulozni proizvođač ne treba izjavljivati ​​da je njegov proizvod najkvalitetniji, dobar i trajan na tržištu. Međutim, neće se pokazati da je sve što kaže istina. Osobito bi cijena trebala biti alarmantna, jer generator ne može biti prejeftin. Jeftinost može ukazivati ​​na nekvalitetne materijale koji se koriste u radu ili na uštedu u montaži. Instalacije su skupe iz razloga, ali i zbog sigurnosti. Budući da je vodik eksplozivan, istjecanje može izazvati puno problema. Kvalitetna crijeva, nepropusni spremnik - i to je to, eksplozija je zajamčena. Kvaliteta izrade ponekad može "šepati", pa je bolje jednog dana ne štedjeti i trošiti novac na dobru opremu.

Dobar elektrolizator može se pohvaliti kvalitetom, kompaktnošću i lakoćom uporabe. Može se ugraditi u bilo koji kut sobe i koristiti običnu vodu iz slavine kao gorivo za dobivanje željenog vodika. Obično se elektrolizator sastoji od reformatora, gorivih ćelija, sustava za pročišćavanje, kompresora i spremnika za plin. Električna energija dolazi iz napajanja. Najmoderniji modeli uopće su opremljeni solarnim pločama.Takva će se oprema definitivno brzo isplatiti zbog minimalnih troškova njezine uporabe, čak i uzimajući u obzir ne najmanji trošak same jedinice.

Vodik iz poljoprivrednog otpada

Na internetu često možete pronaći reference na bioplinska postrojenja. Poanta njihova rada je da se gnoj utovari u generator, tamo se obradi i na izlazu se dobije metan. Naravno, ne može se koristiti samo stajski gnoj, već bilo koji materijal koji se može kompostirati. Međutim, čisti gnoj je najproduktivniji i najpristupačniji. Dobiveni bioplin se zatim cijevima postavlja na potrebe farme i koristi se kao uobičajeni prirodni plin. Međutim, ovaj način proizvodnje vodika ima nekoliko nedostataka:

• Vodik kao takav u ovom procesu samo je nusproizvod. Da bi se razdvojila potrebna je dodatna obrada dobivenog plina. U pravilu to nitko ne radi, a vodik sigurno umire u okrilju plamena zajedno s metanom.
• Potrebna je kontinuirana opskrba sirovinama. Odnosno, stajski gnoj mora se isporučivati ​​u generator bez zaustavljanja i to u velikim količinama. Očito je da obična privatna ekonomija neće moći osigurati stalan protok sirovina. A kupiti ga sa strane nije isplativo. Zaključak: ova metoda proizvodnje vodika prikladna je samo za relativno velike farme koje su spremne osigurati takve količine. Međutim, takva instalacija neće im donijeti koristi, osim ako će im omogućiti da se riješe otpada uz korist za gospodarstvo.

Uz to, na udio vodika na izlazu otpada samo 2-12% vodika. Odnosno, glavnina proizvoda je metan. Da bi se gospodarstvu osiguralo samo vodik, trebat će nevjerojatna količina sirovina i ogromni proizvodni kapaciteti. Tako da nije isplativo ni za velike farme da se posebno usredotoče na oslobađanje vodika. Morat će ga ili spaliti zajedno s metanom, što se u praksi radi, ili ga pokušati koristiti i na farmi. Međutim, za odvajanje i skladištenje vodika opet će biti potrebna dodatna oprema, što znači dodatne troškove. Stoga je postrojenje za bioplin daleko najnepovoljnija metoda za proizvodnju čistog vodika.

Razlike između konvencionalne elektrolize i modernih polimernih membrana

Moderne polimerne membrane SPE / PME same su po sebi elektrolit, pa im nije potrebna voda koja sadrži minerale za provođenje struje, pa stoga imaju ogromnu tehnološku prednost, dug radni vijek i sposobne su proizvesti visoku koncentraciju čistog H2.

Zbog manjeg električnog otpora između anode i katode u polimernoj membrani dolazi do manjeg pada napona i učinkovitijeg elektrolitskog izlaza H2. Povećanje vijeka trajanja membrane nastaje zbog činjenice da se pH vode za piće praktički ne mijenja, stoga na elektrodama nema stvaranja mineralnih naslaga.
Zašto je važno da uređaj ima membranu za izmjenu protona / čvrsti polimerni elektrolit?
Voda u uređaju nije elektrolit, elektroliza se odvija unutar membrane, voda je zasićena samo čistim vodikom. Preporuča se destilirana voda ili voda reverzne osmoze. To omogućuje membrani da djeluje dugo, bez potrebe za ispiranjem.
Postoje li uređaji koji odvajaju vodik i kisik tijekom elektrolize, ali bez membrane za izmjenu protona?
Da, čak su i najraniji uređaji za elektrolizu U-cijevi odvojeno proizvodili vodik i kisik. Ali elektrolit u njima je otopina soli u vodi, a osim vodika i kisika, oslobodit će se i drugi spojevi. Postoje i uređaji s membranom koja odvaja vodik, ali membrana nije čvrsti polimerni elektrolit.Ovi uređaji zahtijevaju upotrebu vode sa solima, pa se membrana začepi i zahtijeva često ispiranje. Provjerite može li instrument rukovati destiliranom vodom da li koristi SPE / PEM membranu.

Izrada elektrolizera vlastitim rukama

Uradi sam elektrolizator
Cijene skupe strane opreme često uplaše obične vlasnike malih farmi. Jednom izgorjeli u jeftinom elektrolizatoru ne baš visoke kvalitete ili čak odlučivši uopće ne riskirati, obrtnici razmišljaju o tome da sami naprave kućni generator vodika. Općenito, zadatak je izvediv pod uvjetom da posjedujete određeno znanje i vještine.

Da biste napravili vlastiti elektrolizator, morat ćete kupiti sve dijelove instalacije koji su gore navedeni. Štoviše, postupak ne završava u fazi ekstrakcije goriva. Napokon, još uvijek je potrebno odvojiti vodik od kisika i vodene pare, kako bi se osigurala njegova konstantna struja, nakupljanje u potrebnom volumenu i opskrba. Kao rezultat toga, konačni izračun pokazat će da samostalna montaža neće koštati puno manje od kupljenog generatora, već će se potrošiti nevjerojatna količina truda i vremena. A nije poznato hoće li dobiveni rezultat ispuniti očekivanja i nositi se s zadatkom.

Trošak vodika

Trošak vodika
Tehnologije proizvodnje vodika utječu na njegovu cijenu. Dakle, cijena vodika po 1 kg s povećanjem iznosi:

• 130 rubalja - metodom visokotemperaturne elektrolize u nuklearnim elektranama;
• 200 rubalja - metodom pretvorbe ugljikovodika;
• 320 rubalja - metodom kemijske reakcije (iz nuklearne elektrane);
• 350 rubalja - ekstrakcijom iz biomase;
• 420 rubalja - elektrolizom;
• 700 rubalja - metodom oporavka reagensa.

Dakle, očito je da je najjeftiniji način proizvodnje vodika elektrolizom u nuklearnim elektranama uz sudjelovanje visokih temperatura. Činjenica je da su visoke temperature u NEK nuspojava proizvodnje, ne postoje dodatni troškovi za njihov primitak. Međutim, zasad se nijedna od metoda za proizvodnju vodika kao goriva ne može nadoknaditi u potpunosti. Napokon, čak i ako kupite najjeftiniju i istodobno najučinkovitiju instalaciju, čak i ako ne uzmete u obzir visoku cijenu, za proizvodnju vodika i dalje je potrebna električna energija. Korištena električna energija stvara se na lokalnim postajama, a prenosi žicom. U tom se slučaju javljaju neizbježni gubici energije.

Negativne strane grijanja zgrada tipa vodik

[sticky-ad id = 13532]

U raspravama o izvedivosti upotrebe vodikovog goriva za sustave grijanja, skeptici daju važne argumente:

1. Visoka cijena: čak i u do sada najučinkovitijim postrojenjima za elektrolizu, za proizvodnju vodika potrebna je 2 puta više energije od njegovog naknadnog izgaranja.
2. Opasnost od eksplozije: ljudi su se uvjerili u sposobnost vodika da lako eksplodira tijekom pada zračnog broda Hindenburg, čiji je cilindar napunjen upravo ovim plinom.
3. Složenost pripremnog postupka: dobivanje vodika iz vode pola je uspjeha. Za učinkovitu uporabu u generatorima topline mora se isporučivati ​​pod stabilnim tlakom, što zahtijeva kompresor i dodatni spremnik s reduktorom. Uz to, vodenu paru trebat će zbrinuti, što zahtijeva uporabu odvlaživača zraka.

Prilično je jednostavno samostalno napraviti postrojenje za ekstrakciju vodika iz vode. Prema svojim karakteristikama neće biti puno inferiorniji od kupljenog, ali koštat će puno manje. Razmotrimo uzastopno faze stvaranja.

Projekt (crtež)

Za proizvodnju generatora trebat će vam hermetički zatvorena posuda koja će se napuniti vodom prije početka proizvodnje vodika.

Elektrode smještene unutra izgledat će poput skupa ploča (potrebno je 16 komada) instaliranih s razmakom od 1 mm.

Da bi se to osiguralo, najlonski odstojnici moraju se postaviti između ploča (dopušten je bilo koji drugi dielektrik).

Optimalna je udaljenost od 1 mm: ako je povećate, morat ćete povećati trenutnu snagu; kako se jaz smanjuje, mjehurići plina će teško izlaziti. Ploče će se naizmjenično povezivati ​​s anodom i katodom napajanja od 12 volti. U tom slučaju moraju se postaviti na osovinu, također izrađenu od dielektričnog materijala.

Kad su elektrode pričvršćene na držač, trebat će ih pričvrstiti na dno poklopca kućišta.

Za odabir smjese plina, cijev od uobičajene kapaljke izreže se u poklopac kućišta. Osim toga, u njemu se moraju izbušiti još dvije rupe kroz koje će se prolaziti žice. Nakon sastavljanja jedinice, sve rupe na poklopcu trebat će zabrtviti silikonom ili ljepilom.

Važna komponenta generatora je vodena brtva. Da biste je izradili, trebat će vam mali spremnik (uobičajena boca će vam trebati), gdje ćete trebati uliti vodu prije upotrebe uređaja. U hermetički zatvorenom poklopcu morate izbušiti dvije rupe: u jednoj prolazimo cijev od generatora (mora se spustiti do samog dna), a u drugoj - drugu cijev kroz koju će plinska smjesa teći do plamenika . Otvori na poklopcu brtve za vodu također moraju biti zapečaćeni. Voda se treba sipati u bocu za ¾ volumena.

Izbor elektroda

Materijal od kojeg će se napraviti elektrode mora imati mali električni otpor i biti kemijski inertan u odnosu na kisik i tvari prisutne u otopini.

Ako drugi zahtjev nije zadovoljen, odvijat će se kemijska reakcija uz sudjelovanje elektroda spojenih na katodni pol, uslijed čega će otopina postati zasićena stranim tvarima.

Zbog toga se bakar, jedan od najboljih vodiča, ne može koristiti u vodenoj otopini. Umjesto toga preporučuje se uporaba nehrđajućeg čelika. Optimalna debljina za elektrode od ovog materijala je 2 mm.

Pročitajte više: Koje filtere odabrati za pročišćavanje vode

Spremnik

S obzirom na rizik od eksplozije, kućište generatora trebalo bi biti izrađeno od trajnog i plastičnog materijala otpornog na visoke temperature. Čelik najbolje udovoljava tim zahtjevima. Potrebno je samo u potpunosti isključiti kontakt žica ili elektroda s kućištem, što će rezultirati kratkim spojem.

Obogaćivanje smjese goriva i zraka vodikom pomaže u smanjenju potrošnje goriva. Prema nekim automobilistima, ušteda goriva može biti i do 30%.

Uređaj koji je opisan u prethodnom odjeljku uzet je kao osnova za automobilski generator vodika. Razlika leži u nedostatku hidrauličke brtve (rezultirajući vodik se odmah šalje u usisni razvodnik) i prisutnosti upravljačke jedinice. Potonji će regulirati struju između elektroda ovisno o broju okretaja motora.

Samo-proizvodnja takve jedinice moguća je samo onima koji tečno govore radio-elektronikom, pa preporučujemo upotrebu kupljene opcije. Štoviše, montažne jedinice preuzimaju sav posao na regulaciji performansi generatora vodika bez potrebe za sudjelovanjem korisnika.

Elementi sustava za automobilski generator

Sve što će trebati je da prvi put ručno odaberete vrijednost trenutne snage (optimalne) za načine rada "u praznom hodu" i "maksimalno opterećenje", a tada će upravljačka jedinica sama mijenjati performanse instalacije unutar određene granice.

Sve veze moraju biti vrlo pažljivo zatvorene: curenje vodika može dovesti do požara.

Najbolje je provjeriti nepropusnost konstrukcije sapunastom pjenom: curenje, ako postoji, manifestirat će se kao neprestano pojavljivanje i rast mjehurića.

Tijelo automobilskog generatora vodika može se napraviti od filtra za slavinu, koji je prilično izdržljiv. Njegov je volumen mali, tako da instalaciju ne treba dopunjavati prečesto, može se dodatno opremiti spremnikom za čuvanje zalihe otopine. S radnim spremnikom povezan je s dvije cijevi.

Samoizrađeni uređaj shematski predstavlja posudu s vodom, u koju se postavljaju elektrode za pretvaranje vode u vodik i kisik.

Da biste napravili takav uređaj vlastitim rukama, trebat će vam:

1. Lim od nehrđajućeg čelika debljine 0,5-0,7 mm. Prikladan je nehrđajući čelik marke 12X18H10T.
2. Plexiglas ploče.
3. Gumene cijevi za opskrbu vodom i ispuštanje plina.
4. Lim od gume otporan na benzin i ulje debljine 3 mm.
5. Izvor napona - LATR s diodnim mostom za dobivanje istosmjerne struje. Trebao bi osigurati 5-8 ampera struje.

Prvo se nehrđajuće ploče režu u pravokutnike 200x200mm. Kutovi na pločama moraju se odrezati kako bi se cijela konstrukcija stegnula vijcima. U svaku ploču izbušimo rupu promjera 5 mm, na udaljenosti od 3 cm od dna ploča, za cirkulaciju vode. Također, na svaku ploču zalemljena je žica za spajanje na izvor napajanja.

Prije montaže, prstenovi vanjskog promjera 200 mm i unutarnjeg promjera 190 mm izrađeni su od gume. Također morate pripremiti dvije ploče od pleksiglasa debljine 2 cm i dimenzija 200 × 200 mm, dok na njima prvo morate napraviti rupe na četiri strane za zatezanje vijaka M8.

Uradi sam vodikov generator

Kako bi se spriječio povratak plina u generator plina, potrebno je na putu od generatora do plamenika napraviti vodenu brtvu, ili još bolje, dva ventila.

Dizajn zatvarača je spremnik s vodom, u koji se cijev spušta u vodu sa strane generatora, a cijev koja ide na plamenik je iznad razine vode. Shema generatora vodika s zasunima prikazana je na donjoj slici.

Krug generatora vodika s vodenim otvorima

U elektrolizatoru - zatvorenoj posudi s vodom s spuštenim elektrodama, kada se primijeni napon, plin počinje razvijati. Kroz cijev 1 dovodi se na ulaz 1. Dizajn vodene brtve uređen je na takav način, kao što se može vidjeti sa slike, da se plin može kretati samo u smjeru od elektrolizera do plamenika, a ne i obrnuto.

To otežava različita gustoća vode, koju se mora prevladati na povratku. Dalje duž cijevi 2, plin se pomiče do vrata 2, što je namijenjeno za veću pouzdanost sustava: ako iznenada, iz nekog razloga, prva vrata ne rade. Potom se plin dovodi u plamenik preko cijevi 3. Vodene brtve vrlo su važan dio uređaja jer sprečavaju protok plina u suprotnom smjeru.

Ako se plin vrati u elektrolizator, uređaj može eksplodirati. Stoga ni pod kojim uvjetima uređaj ne smije raditi bez brtvila za vodu!

Generator za zavarivanje trenutno je jedina praktična primjena za elektrolitsko cijepanje vode. Nepraktično ga je koristiti za grijanje kuće, a evo i zašto. Troškovi energije tijekom rada s plinskim plamenom nisu toliko važni, glavno je da zavarivač ne treba nositi teške cilindre i petljati s crijevima. Druga je stvar grijanje doma, gdje je svaki peni važan. I ovdje vodik gubi na svim trenutno postojećim vrstama goriva.

Serijski generatori za zavarivanje koštaju puno novca jer koriste katalizatore za postupak elektrolize, koji uključuju platinu. Generator vodika možete napraviti vlastitim rukama, ali njegova će učinkovitost biti još niža od tvorničke. Definitivno ćete uspjeti nabaviti zapaljivi plin, ali malo je vjerojatno da će biti dovoljno za zagrijavanje barem jedne velike prostorije, a kamoli cijele kuće.A ako je to dovoljno, morat ćete platiti nevjerojatne račune za struju.

Postoji li korist

Je li to isplativo?
Postoji zabluda da grijanje kuće vodikovim gorivom košta peni. Zapravo, ovu ideju šire proizvođači elektrolizatora i druga postrojenja za proizvodnju vodika. Jednom riječju, oni koji imaju koristi od takvog mišljenja. Kažu da novac za kupnju ovog divnog stroja trebate potrošiti samo jednom, a dalje živite sretno i bezbrižno. Međutim, je li doista tako?

Treba samo minutu razmisliti da shvatimo da u stvarnosti stvari nisu tako ružičaste. Prvo, sama instalacija je vrlo skupa. Čak i ako jedinicu sami sastavite, troškovi komponenata neće biti tako jeftini. Odnosno, početni su troškovi vrlo visoki, a izgledi za povrat novca su nejasni. Drugo, za rad elektrolizera potrebna je voda iz slavine, koja također nije besplatna. I treće, potrebno je uzeti u obzir troškove električne energije u slučaju da generator ne radi na solarnim pločama.

Dakle, praktički nema koristi od korištenja vodika kao goriva za potrebe kućanstva. Možda će tek nakon desetljeća ili dva, kad tehnologije postanu naprednije, upotreba vodikovog goriva biti isplativija od trenutno postojećih alternativnih izvora. Međutim, zasad je ova metoda gotovo 4 puta skuplja. I to uzimajući u obzir ne najviše tarife za električnu energiju i vodu. Čak i ako uzmemo prosječne i minimalne vrijednosti za Rusiju i zemlje ZND-a, troškovi goriva koje je nastalo nerazumno su visoki. Stoga će se upotreba ove metode grijanja vašeg doma svidjeti samo gorljivim braniteljima prirode, jer su biljke vodika apsolutno ekološki prihvatljive.

budi oprezan

budi oprezan
Nakon ugradnje generatora, kao ni tijekom, ne treba zaboraviti na sigurnosne mjere predostrožnosti. Vodik je zapaljiv, eksplozivan plin bez mirisa, pa je njegovo curenje izuzetno opasno. Da biste to izbjegli, potrebno je pažljivo provjeriti nepropusnost svih dijelova elektrolizera: cijevi, pumpe, spremnika. To se posebno odnosi na uređaje za samo montažu. Oni su najopasniji. Uz to, nije poznato koliko će visokokvalitetnog goriva na kraju isporučiti. Naravno, vjerojatnost braka može biti velika za kupljene modele, posebno nepoznate ili neprovjerene proizvođače. Stoga je uvijek bolje dati prednost skupljem, ali i pouzdanijem proizvođaču ove opreme. Zvuči kao reklama, ali činjenica ostaje: za kvalitetu morate dodatno platiti. Iako ne vrijedi uvijek pravilo da što skuplje to bolje. Idealno je ako se kupac, odabirući, oslanja na znanje u ovom području. I, što je najvažnije, vjerujte, ali provjerite. Napokon, čak i najpoznatija marka može stvoriti brak.

Iskorištavanje

Nakon sastavljanja možete započeti testiranje uređaja. Da biste to učinili, plamenik s medicinske igle instaliran je na kraju cijevi i u njega se ulijeva voda. Dodajte KOH ili NaOH u vodu. Voda bi se u krajnjem slučaju trebala destilirati ili otopiti. Za rad uređaja dovoljna je 10% koncentracija alkalne otopine.

Pročitajte više: Povezivanje ouza i difavomata: princip i dijagrami

Nakon toga, LATR s diodnim mostom spojen je na elektrode prema shemi. U krug su ugrađeni ampermetar i voltmetar za praćenje rada. Počinju s minimalnim naponom, a zatim se neprestano povećavaju, promatrajući razvoj plina.

Predradnje je najbolje izvoditi na otvorenom izvan kuće. Budući da je instalacija eksplozivna, sve radove treba izvoditi izuzetno oprezno.

Tijekom ispitivanja promatrajte rad uređaja.Ako postoji mali plamen plamenika, tada u generatoru može biti ili malo plina, ili negdje može doći do curenja plina. Ako otopina postane mutna, prljava, mora se zamijeniti. Također je potrebno osigurati da se uređaj ne pregrije i da voda ne kipi.