Ny elektrolysemetode produserer 4 ganger mer hydrogen

Hydrogen er det mest kjemiske elementet i naturen, da det utgjør omtrent 90% av den totale massen til alle grunnstoffene i universet. Samtidig forekommer det praktisk talt ikke i sin rene form. Oftere kan det bli funnet i sammensetningen av forskjellige kjemiske forbindelser. I mellomtiden kan det være et utmerket miljøvennlig og ufarlig drivstoff for energiproduksjon. Dermed kan til og med ditt eget hjem varmes opp med hydrogen. Spesielt oppmuntrende er det faktum at hydrogenbrensel kan brukes hvis du konverterer en enkel gasskjele til en hydrogen. Imidlertid er hovedproblemet fortsatt: hvor får man rent hydrogen? Den er ikke tilgjengelig, du kan ikke kjøpe den. Den eneste utveien er en hydrogengenerator for hjemmet. Heldigvis kan du enten montere den selv eller kjøpe den ferdig. Det gjenstår bare å bestemme hvilken type generator, som varierer avhengig av hvordan hydrogen oppnås.

Å skaffe rent hydrogen

Vannelektrolyse
Hydrogen kan fås på en rekke måter. Her er bare noen få av dem, som er de mest tilgjengelige og vanlige:

• Vannelektrolyse. Den mest effektive måten er høy temperatur.
• Kjemisk reaksjon av vann og aluminium-galliumlegering.
• Hydrogenproduksjon under høy temperatur prosessering av kull og tre.
• Søppel og gjenvinning av husholdningsavfall.
• Utslipp av hydrogen gjennom prosessering av biomasse (gjødsel, høy, alger og annet landbruksavfall).

De fleste metodene er basert på bruk av høye temperaturer og er dessverre ikke anvendelige i en vanlig husholdning. Imidlertid er det flere måter å få hydrogen hjemme på.

Elektrolytisk hydrogen

Den rimeligste og mest utbredte måten å produsere hydrogen hjemme på er gjennom vannelektrolysereaksjonen. Et spesielt utstyr kalt elektrolyser er ganske lett tilgjengelig i markedet. Samtidig er det blant produsentene både fremtredende giganter (for eksempel Honda) og små produsenter fra Kina eller SNG-landene. Og hvis det i tilfelle førstnevnte ikke er tvil om kvaliteten på produktene som blir gitt oppmerksomhet, blir de sistnevnte ofte sviktet. Samtidig skal man ikke være særlig oppmerksom på deres lyse og lovende reklame. En skruppelløs produsent trenger ikke å erklære at produktet hans er av høyeste kvalitet, godt og holdbart på markedet. Imidlertid vil ikke alt han sier vise seg å være sant. Prisen skal være spesielt alarmerende, siden generatoren ikke kan være for billig. Billighet kan indikere materialer av dårlig kvalitet som brukes i arbeidet, eller besparelser ved montering. Installasjoner er dyre av en grunn, men også på grunn av sikkerhet. Siden hydrogen er eksplosivt, kan lekkasje forårsake store problemer. Dårlige slanger, en lekk lagringstank - og det er det, en eksplosjon er garantert. Kvaliteten på utførelsen kan noen ganger "haltes", så det er bedre en dag ikke stint og bruk penger på godt utstyr.

En god elektrolysator har kvalitet, kompakthet og brukervennlighet. Den kan installeres i ethvert hjørne av rommet og bruke vanlig vann fra springen som drivstoff for å skaffe det ettertraktede hydrogenet. Vanligvis består en elektrolysator av en reformator, brenselceller, renseanlegg, kompressor og gasslagertank. Elektrisitet kommer fra strømforsyningen. De mest moderne modellene er i det hele tatt utstyrt med solcellepaneler.Slike utstyr vil definitivt raskt lønne seg på grunn av minimumskostnadene ved bruk, selv med tanke på ikke den minste kostnaden for selve enheten.

Hydrogen fra landbruksavfall

Ofte på Internett kan du finne referanser til biogassanlegg. Poenget med arbeidet deres er at gjødsel lastes inn i generatoren, den behandles der og metan oppnås ved utgangen. Selvfølgelig kan ikke bare gjødsel brukes, men alt komposterbart materiale. Ren gjødsel er imidlertid den mest produktive og rimelige. Den resulterende biogassen ledes deretter til gårdens behov og brukes som vanlig naturgass. Imidlertid har denne metoden for å produsere hydrogen et par ulemper:

• Hydrogen som sådan i denne prosessen er bare et biprodukt. For å skille den, kreves ytterligere prosessering av den oppnådde gassen. Som regel gjør ingen dette, og hydrogen dør trygt i armene på flammen sammen med metan.
• Det kreves kontinuerlig tilførsel av råvarer. Det vil si at gjødsel må tilføres generatoren uten å stoppe, og i store mengder. Åpenbart vil en vanlig privatøkonomi ikke kunne gi en konstant flyt av råvarer. Og å kjøpe det på siden er ikke lønnsomt. Konklusjon: denne metoden for å produsere hydrogen er bare egnet for relativt store gårder som er klare til å gi slike volumer. Imidlertid vil en slik installasjon ikke gi dem fordeler, med mindre det vil tillate dem å kvitte seg med avfall med fordel for økonomien.

I tillegg utgjør andelen hydrogen ved utløpet bare 2-12% hydrogen. Det vil si at hovedtyngden av produktet er metan. For å gi økonomien bare hydrogen, vil det kreves utrolig mye råvarer og enorme produksjonskapasiteter. Så det er ikke lønnsomt selv for store gårder å fokusere spesifikt på utslipp av hydrogen. De må enten brenne den sammen med metan, noe som gjøres i praksis, eller prøve å bruke den også på gården. Imidlertid vil det igjen være nødvendig med ekstrautstyr for å skille og lagre hydrogen, noe som betyr ekstra kostnader. Dermed er et biogassanlegg den klart mest ugunstige metoden for å produsere rent hydrogen.

Forskjeller mellom konvensjonell elektrolyse og moderne polymermembraner

Moderne polymermembraner SPE / PME er i seg selv en elektrolytt, så de trenger ikke vann som inneholder mineraler for å lede strøm, og derfor har de en enorm teknologisk fordel, lang levetid og er i stand til å produsere en høy konsentrasjon av ren H2.

På grunn av den lavere elektriske motstanden mellom anoden og katoden i polymermembranen, er det et lavere spenningsfall og en mer effektiv elektrolytisk H2-utgang. Økningen i membranens levetid skyldes at pH i drikkevann praktisk talt ikke endres, derfor er det ingen dannelse av mineralforekomster på elektrodene.
Hvorfor er det viktig at enheten har en protonbyttermembran / solid polymerelektrolytt?
Vannet i enheten er ikke en elektrolytt, elektrolyse foregår inne i membranen, vannet er bare mettet med rent hydrogen. Destillert vann eller omvendt osmosevann anbefales. Dette gjør at membranen kan jobbe lenge, uten behov for spyling.
Er det enheter som skiller hydrogen og oksygen under elektrolyse, men uten en protonbyttermembran?
Ja, selv de tidligste elektrolyseenhetene i U-rør produserte hydrogen og oksygen hver for seg. Men elektrolytten i dem er en løsning av salter i vann, og i tillegg til hydrogen og oksygen vil andre forbindelser frigjøres. Det er også enheter med en membran som skiller hydrogen, men membranen er ikke en fast polymerelektrolytt.Disse enhetene krever bruk av vann med salter, derfor blir membranen tett og krever hyppig skylling. Sjekk om instrumentet kan håndtere destillert vann for å se om det bruker en SPE / PEM-membran.

Å lage en elektrolysør med egne hender

DIY elektrolysator
Prisene på dyrt utenlandsk utstyr skremmer ofte vanlige eiere av småbruk. Når de er brent i en billig elektrolysator av ikke veldig høy kvalitet, eller til og med bestemmer seg for ikke å risikere det i det hele tatt, tenker håndverkere på å lage en hydrogengenerator til hjemmet alene. Generelt er oppgaven mulig, forutsatt at du har visse kunnskaper og ferdigheter.

For å lage din egen elektrolysator, må du kjøpe alle komponentene i installasjonen, som er oppført ovenfor. Videre slutter ikke prosessen på det tidspunktet drivstoffutvinning er. Tross alt er det fortsatt nødvendig å skille hydrogen fra oksygen og vanndamp, for å sikre dens konstante strøm, akkumulering i ønsket volum og tilførsel. Som et resultat vil den endelige beregningen vise at selvmontering ikke vil koste mye mindre enn en kjøpt generator, men utrolig mye innsats og tid vil bli brukt. Og det er ikke kjent om det oppnådde resultatet vil oppfylle forventningene og takle oppgaven.

Hydrogenkostnad

Hydrogenkostnad
Hydrogenproduksjonsteknologier påvirker kostnadene. Så kostnaden for hydrogen per 1 kg når den øker er:

• 130 rubler - ved metoden for høytemperatur elektrolyse ved kjernekraftverk;
• 200 rubler - ved hydrokarbonomdannelsesmetoden;
• 320 rubler - ved kjemisk reaksjon (fra et atomkraftverk);
• 350 rubler - ved utvinning fra biomasse;
• 420 rubler - ved elektrolyse;
• 700 rubler - ved metoden for reagensgjenvinning.

Dermed er det åpenbart at den billigste metoden for å produsere hydrogen er den første ved elektrolyse ved kjernekraftverk med høy temperatur. Faktum er at høye temperaturer ved NPP er en bivirkning av produksjonen, det er ingen ekstra kostnader for mottaket. Imidlertid er ingen av metodene for å produsere hydrogen som drivstoffenergi fullt ut gjenvinnbare. Tross alt, selv om du kjøper den rimeligste og mest effektive installasjonen, selv om du ikke tar høyde for de høye kostnadene, kreves det fortsatt strøm for å generere hydrogen. Elektrisiteten som brukes genereres på lokale stasjoner og overføres av ledninger. I dette tilfellet oppstår uunngåelige energitap.

Negative sider av hydrogenoppvarming

[klistremerke-id = 13532]

I diskusjoner om muligheten for å bruke hydrogenbrensel til varmesystemer, gir skeptikere viktige argumenter:

1. Høye kostnader: selv i de mest effektive elektrolyseanleggene som hittil er opprettet, krever produksjon av hydrogen 2 ganger mer energi enn den påfølgende forbrenningen.
2. Eksplosjonsfare: folk var overbevist om at hydrogenet kunne eksplodere lett under krasjen av Hindenburg luftskip, hvis sylinder var fylt med akkurat denne gassen.
3. Kompleksiteten i den forberedende prosessen: å få hydrogen fra vann er halvparten av kampen. For effektiv bruk i varmegeneratorer, må den leveres med et stabilt trykk, som krever en kompressor og et ekstra reservoar med en reduksjonsventil. I tillegg må vanndamp kastes, noe som krever bruk av en luftavfukter.

Det er ganske enkelt å lage et anlegg for utvinning av hydrogen fra vann på egen hånd. I henhold til egenskapene vil den ikke være mye dårligere enn den kjøpte, men det vil koste mye mindre. La oss sekvensielt vurdere stadiene i skapelsen.

Prosjekt (tegning)

For å produsere en generator trenger du en hermetisk lukket beholder, som vil bli fylt med vann før hydrogenproduksjonen begynner.

Elektrodene som er plassert inni, vil se ut som et sett med plater (det er behov for 16 stykker) installert med et gap på 1 mm.

For å sikre dette, må avstandsstykker av nylon plasseres mellom platene (annet dielektrikum er tillatt).

En avstand på 1 mm er optimal: øker du den, må du øke strømstyrken; når gapet avtar, vil det være vanskelig for gassbobler å unnslippe. Platene vil vekselvis kobles til anoden og katoden til 12 volt strømforsyningen. I dette tilfellet må de settes på en aksel, også laget av dielektrisk materiale.

Når elektrodene er festet til holderen, må den festes på bunnen av husdekselet.

For å velge gassblandingen blir et rør fra en konvensjonell dråpe kuttet inn i husdekselet. I tillegg må det bores ytterligere to hull der ledningene skal føres gjennom. Etter at enheten er montert, må alle hull i dekselet forsegles med silikon eller lim.

En viktig komponent i generatoren er en vanntetning. For å gjøre det trenger du en liten beholder (en vanlig flaske vil gjøre), der du må helle vann før du bruker enheten. I det hermetisk lukkede dekselet må du bore to hull: i det ene passerer vi røret fra generatoren (det må senkes helt til bunnen), og i det andre - et annet rør gjennom hvilket gassblandingen vil strømme til brenneren . Åpningene i vanntettingsdekselet må også tettes. Vann skal helles i flasken med ¾ volum.

Valg av elektroder

Materialet som elektrodene skal fremstilles av må ha lav elektrisk motstand og være kjemisk inert med hensyn til oksygen og stoffer som er tilstede i løsningen.

Hvis det andre kravet ikke er oppfylt, vil en kjemisk reaksjon finne sted med deltagelse av elektroder koblet til katodestangen, som et resultat av at løsningen blir mettet med fremmede stoffer.

Det er derfor kobber, en av de beste lederne, ikke kan brukes i vandig løsning. Det anbefales å bruke rustfritt stål i stedet. Den optimale tykkelsen for elektrodeplater laget av dette materialet er 2 mm.

Les mer: Hvilke filtre du skal velge for vannrensing

Container

Med tanke på eksplosjonsfaren, bør generatorhuset være laget av slitesterkt og plastmateriale som er motstandsdyktig mot høye temperaturer. Stål oppfyller disse kravene best av alt. Det er bare nødvendig å helt utelukke kontakten mellom ledninger eller elektroder med saken, noe som vil resultere i kortslutning.

Berikelse av drivstoff-luftblandingen med hydrogen bidrar til å redusere drivstofforbruket. Ifølge noen bilister kan drivstoffbesparelser være opptil 30%.

Enheten som ble beskrevet i forrige avsnitt er tatt som grunnlag for en bilhydrogengenerator. Forskjellen ligger i fravær av en hydraulisk tetning (det resulterende hydrogenet sendes umiddelbart til inntaksmanifolden) og tilstedeværelsen av en kontrollenhet. Sistnevnte vil regulere strømmen mellom elektrodene avhengig av motorhastigheten.

Selvproduksjon av en slik enhet er bare mulig for de som behersker radioelektronikk, så vi anbefaler å bruke det kjøpte alternativet. Videre tar prefabrikkerte enheter over alt arbeidet med å regulere hydrogengeneratorens ytelse uten å kreve at brukeren deltar.

Systemelementer for en bilgenerator

Alt som trengs er å velge verdien av strømstyrken manuelt (optimal) manuelt for "tomgang" og "maksimal belastning" for aller første gang, og deretter vil kontrollenheten selv variere ytelsen til installasjonen i angitte grenser.

Alle tilkoblinger må forsegles veldig nøye: lekkasje av hydrogen kan føre til brann.

Det er best å kontrollere tettheten av strukturen med såpeskum: lekkasjer, hvis noen, vil manifestere seg som stadig dukker opp og vokser bobler.

Kroppen til en bilhydrogengenerator kan være laget av et kranfilter, som er ganske holdbart. Volumet er lite, og slik at installasjonen ikke trenger å fylles på for ofte, kan den i tillegg utstyres med en tank for lagring av en løsning. Den er koblet til arbeidsbeholderen med to rør.

Den selvfremstillede enheten representerer skjematisk en beholder med vann, der elektroder plasseres for å omdanne vann til hydrogen og oksygen.

For å lage en slik enhet med egne hender, trenger du:

1. Rustfritt stålplate 0,5-0,7 mm tykt. Rustfritt stålmerke 12X18H10T er egnet.
2. Plexiglasplater.
3. Gummirør for vannforsyning og gassutslipp.
4. Bensinoljebestandig arkgummi 3 mm tykk.
5. Spenningskilde - LATR med en diodebro for å oppnå likestrøm. Den skal gi 5-8 ampere strøm.

Først blir de rustfrie platene kuttet i rektangler 200x200mm. Hjørnene på platene må kappes av for å stramme hele strukturen med bolter. I hver plate borer vi et hull med en diameter på 5 mm, i en avstand på 3 cm fra bunnen av platene, for vannsirkulasjon. En ledning er også loddet til hver plate for å koble til en strømkilde.

Før montering er ringer med en ytre diameter på 200 mm og en indre diameter på 190 mm laget av gummi. Du må også klargjøre to plexiglassplater med en tykkelse på 2 cm og dimensjoner på 200 × 200 mm, mens du først må lage hull i dem på fire sider for å stramme boltene M8.

DIY hydrogengenerator

For å forhindre at gass kommer tilbake i gassgeneratoren, er det nødvendig å lage en vanntetning på vei fra generatoren til brenneren, eller enda bedre, to ventiler.

Utformingen av lukkeren er en beholder med vann der røret senkes ned i vannet fra siden av generatoren, og røret som går til brenneren er over vannstanden. En skjematisk oversikt over en hydrogengenerator med porter er vist i figuren nedenfor.

Hydrogen generator krets med vann porter

I en elektrolysator - en forseglet beholder med vann med senkede elektroder, når spenning påføres, begynner gass å utvikle seg. Gjennom rør 1 føres det til port 1. Utformingen av vanntettingen er ordnet på en slik måte, som det fremgår av figuren, at gassen bare kan bevege seg i retning fra elektrolysatoren til brenneren, og ikke omvendt.

Dette hindres av den forskjellige tettheten av vann, som må overvinnes på vei tilbake. Videre langs røret 2 beveger gassen seg til porten 2, som er ment for større pålitelighet av systemet: hvis den første porten plutselig av en eller annen grunn ikke fungerer. Gassen blir deretter matet til brenneren via rør 3. Vanntetninger er en veldig viktig del av enheten, da de hindrer gassen i å strømme i motsatt retning.

Hvis gass kommer tilbake i elektrolysatoren, kan enheten eksplodere. Derfor må apparatet under ingen omstendigheter brukes uten vanntetninger!

Sveisegeneratoren er for tiden den eneste praktiske applikasjonen for elektrolytisk vannsplitting. Det er upraktisk å bruke det til oppvarming av huset, og her er hvorfor. Energikostnader under gassflammearbeid er ikke så viktig, det viktigste er at sveiseren ikke trenger å bære tunge sylindere og fikle med slanger. Oppvarming av hjemmet er en annen sak, hvor hver krone teller. Og her taper hydrogen for alle eksisterende drivstofftyper.

Serielle sveisegeneratorer koster mye penger fordi de bruker katalysatorer for elektrolyseprosessen, som inkluderer platina. Du kan lage en hydrogengenerator med egne hender, men effektiviteten vil være enda lavere enn for en fabrikk. Du vil definitivt lykkes med å skaffe deg brennbar gass, men det er lite sannsynlig at det vil være nok å varme opp minst ett stort rom, enn si hele huset.Og hvis det er nok, må du betale fantastiske strømregninger.

Er det en fordel

Er det lønnsomt?
Det er en misforståelse at oppvarming av et hjem med hydrogendrivstoff koster en krone. Faktisk blir denne ideen spredt av produsenter av elektrolysatorer og andre produksjonsanlegg for hydrogen. Med et ord de som drar nytte av en slik oppfatning. De sier at du bare trenger å bruke penger på kjøp av denne fantastiske maskinen en gang, og leve dere videre lykkelig og bekymringsløst. Men er det virkelig slik?

Man trenger bare å tenke et øyeblikk for å forstå at ting i virkeligheten ikke er så rosenrød. For det første er selve installasjonen veldig dyr. Selv om du monterer enheten selv, vil ikke kostnadene for komponenter være så billige. Det vil si at startkostnadene er veldig høye, og utsiktene for tilbakebetaling er uklare. For det andre, for drift av elektrolysatoren, er vann fra springen nødvendig, noe som heller ikke er gratis. Og for det tredje er det nødvendig å vurdere kostnadene for strøm i tilfelle generatoren ikke går på solcellepaneler.

Dermed er det praktisk talt ingen fordeler ved å bruke hydrogen som drivstoff for husholdningenes behov. Kanskje, etter et tiår eller to, når teknologiene blir mer avanserte, vil bruken av hydrogendrivstoff være mer lønnsomt enn de eksisterende alternative kildene. Men så langt er denne metoden nesten 4 ganger dyrere. Og dette tar ikke hensyn til de høyeste tariffene for strøm og vann. Selv om vi tar gjennomsnitts- og minimumsverdiene for Russland og SNG-landene, er kostnaden for det resulterende drivstoffet urimelig høy. Derfor vil bruken av denne oppvarmingsmetoden bare appellere til ivrige naturvernere, fordi hydrogenplanter er absolutt miljøvennlige.

vær forsiktig

vær forsiktig
Etter at du har installert generatoren, så vel som under, bør du ikke glemme sikkerhetsforholdsregler. Hydrogen er en luktfri, brennbar, eksplosiv gass, så dens lekkasje er ekstremt farlig. For å unngå dette er det nødvendig å kontrollere nøyaktig alle komponenter i elektrolysatoren for lekkasjer: rør, pumpe, reservoar. Dette gjelder spesielt for selvmonterende enheter. De er de farligste. I tillegg er det ikke kjent hvor høykvalitets drivstoff de til slutt vil levere. Selvfølgelig kan sannsynligheten for ekteskap være høy for kjøpte modeller, spesielt ukjente eller ubekreftede produsenter. Derfor er det alltid bedre å foretrekke en dyrere, men også mer pålitelig produsent av dette utstyret. Det høres ut som en annonse, men faktum er fortsatt: du må betale ekstra for kvalitet. Selv om regelen ikke alltid fungerer, jo dyrere jo bedre. Det er ideelt hvis kjøperen gjør sitt valg, stoler på kunnskap på dette området. Og, viktigst, tillit, men bekreft. Tross alt, selv det mest berømte merket kan produsere et ekteskap.

Utnyttelse

Etter montering kan du begynne å teste enheten. For å gjøre dette installeres en brenner fra en medisinsk nål på enden av røret, og det helles vann i den. Tilsett KOH eller NaOH i vannet. Vann bør destilleres eller smeltes som en siste utvei. En 10% konsentrasjon av en alkalisk løsning er tilstrekkelig for at enheten skal fungere.

Les mer: Koble til ouzo og difavtomater: prinsipp og diagrammer

Etter det er en LATR med en diodebro koblet til elektrodene i henhold til skjemaet. Et ammeter og et voltmeter er installert i kretsen for å overvåke driften. De starter med minimumsspenningen og øker deretter kontinuerlig og observerer gassutviklingen.

Forarbeid gjøres best utendørs utenfor huset. Siden installasjonen er eksplosiv, bør alt arbeid utføres med ekstrem forsiktighet.

Under testene må du observere bruken av enheten.Hvis det er en liten brennerflamme, kan det være enten lite gass i generatoren, eller det kan være en gasslekkasje et sted. Hvis løsningen blir uklar, skitten, må den byttes ut. Det er også nødvendig å sikre at enheten ikke overopphetes og at vannet ikke koker.