Ny elektrolysmetod ger 4 gånger mer väte

Väte är det vanligaste kemiska grundämnet i naturen, eftersom det utgör cirka 90% av den totala massan av alla element i universum. Samtidigt förekommer det praktiskt taget inte i sin rena form. Oftare kan det hittas i sammansättningen av olika kemiska föreningar. Under tiden kan det vara ett utmärkt miljövänligt och ofarligt bränsle för energiproduktion. Således kan även ditt eget hem värmas med väte. Särskilt uppmuntrande är det faktum att vätgas kan användas om du konverterar en enkel gaspanna till en vätgas. Det största problemet kvarstår dock: var kan man få rent väte? Det är inte fritt tillgängligt, du kan inte köpa det. Den enda vägen ut är en vätegenerator hemma. Lyckligtvis kan du antingen montera den själv eller köpa den färdig. Det återstår bara att bestämma vilken typ av generator, som skiljer sig beroende på hur väte erhålls.

Erhåller rent väte

Vattenelektrolys
Väte kan erhållas på olika sätt. Här är bara några av dem, som är de mest tillgängliga och vanliga:

• Vattenelektrolys. Det mest effektiva sättet är hög temperatur.
• Kemisk reaktion av vatten och aluminium-galliumlegering.
• Väteproduktion vid högtemperaturbearbetning av kol och trä.
• Återvinning av sopor och hushållsavfall.
• Utsläpp av vätgas genom bearbetning av biomassa (gödsel, hö, alger och annat jordbruksavfall).

De flesta metoderna baseras på användningen av höga temperaturer och är tyvärr inte tillämpliga i ett vanligt hushåll. Det finns dock flera sätt att få väte hemma.

Elektrolytiskt väte

Det mest prisvärda och mest utbredda sättet att producera väte hemma är genom vattenelektrolysreaktionen. En speciell utrustning som kallas elektrolyserare är ganska lätt tillgänglig på marknaden. Samtidigt finns det bland tillverkarna både framstående jättar (till exempel Honda) och små tillverkare från Kina eller OSS-länderna. Och om det inte finns några tvivel om kvaliteten på de produkter som uppmärksammas när det gäller den förstnämnda, släpps ofta de senare. Samtidigt bör du inte ägna stor uppmärksamhet åt deras ljusa och lovande reklam. En samvetslös tillverkare behöver inte deklarera att hans produkt är av högsta kvalitet, bra och hållbar på marknaden. Men inte allt han säger kommer att visa sig vara sant. Speciellt bör priset vara alarmerande, eftersom generatorn inte kan vara för billig. Billighet kan indikera material av dålig kvalitet som används i arbetet eller besparingar vid montering. Installationer är dyra av en anledning, men också på grund av säkerhet. Eftersom väte är explosivt kan läckage orsaka mycket problem. Slangar av dålig kvalitet, en läckande lagringstank - och det är det, en explosion är garanterad. Kvaliteten på hantverket kan ibland "halta", så det är bättre en dag inte stint och spendera pengar på bra utrustning.

En bra elektrolysator har kvalitet, kompakthet och användarvänlighet. Den kan installeras i vilket som helst hörn av rummet och använda vanligt kranvatten som bränsle för att få fram det eftertraktade väte. Vanligtvis består en elektrolyserare av en reformator, bränsleceller, reningssystem, kompressor och gaslagringstank. El kommer från strömförsörjningen. De mest moderna modellerna är alls utrustade med solpaneler.Sådan utrustning kommer definitivt att löna sig på grund av den lägsta kostnaden för dess användning, även med hänsyn till den inte den minsta kostnaden för själva enheten.

Väte från jordbruksavfall

Ofta på Internet kan du hitta referenser till biogasanläggningar. Poängen med deras arbete är att gödsel laddas i generatorn, den bearbetas där och metan erhålls vid utgången. Naturligtvis kan inte bara gödsel användas utan allt komposterbart material. Ren gödsel är dock den mest produktiva och prisvärd. Den resulterande biogasen rörs sedan över till gårdens behov och används som vanlig naturgas. Denna metod för att producera väte har dock ett par nackdelar:

• Väte som sådant i denna process är endast en biprodukt. För att separera den krävs ytterligare bearbetning av erhållen gas. Som regel gör ingen detta och väte dör säkert i flammans armar tillsammans med metan.
• En kontinuerlig leverans av råvaror krävs. Det vill säga gödsel måste tillföras generatorn utan stopp och i stora mängder. Uppenbarligen kommer en vanlig privatekonomi inte att kunna ge ett konstant flöde av råvaror. Och att köpa det på sidan är inte lönsamt. Slutsats: denna metod för att producera väte är endast lämplig för relativt stora gårdar som är redo att tillhandahålla sådana volymer. En sådan installation kommer dock inte att ge dem fördelar, såvida det inte gör det möjligt för dem att bli av med avfall med fördelar för ekonomin.

Dessutom utgör andelen vätgas vid utloppet endast 2-12% vätgas. Det vill säga att huvuddelen av produkten är metan. För att ge ekonomin bara väte krävs en otrolig mängd råvaror och enorma produktionskapaciteter. Så det är inte lönsamt även för stora gårdar att fokusera specifikt på utsläpp av väte. De måste antingen bränna det tillsammans med metan, vilket görs i praktiken, eller försöka använda det också på gården. Emellertid kommer ytterligare utrustning att krävas för att separera och lagra vätgas, vilket innebär extra kostnader. Således är en biogasanläggning överlägset den mest ogynnsamma metoden för att producera rent väte.

Skillnader mellan konventionell elektrolys och moderna polymermembran

Moderna polymermembran SPE / PME är själva en elektrolyt, så de behöver inte vatten som innehåller mineraler för att leda ström och därför har de en enorm teknisk fördel, lång livslängd och kan producera en hög koncentration av ren H2.

På grund av det lägre elektriska motståndet mellan anoden och katoden i polymermembranet finns det ett lägre spänningsfall och en mer effektiv elektrolytisk H2-utgång. Ökningen av membranets livslängd beror på det faktum att pH i dricksvatten praktiskt taget inte ändras, därför finns det ingen bildning av mineralavlagringar på elektroderna.
Varför är det viktigt att enheten har ett protonbytarmembran / fast polymerelektrolyt?
Vattnet i enheten är inte en elektrolyt, elektrolys sker inne i membranet, vatten är bara mättat med rent väte. Destillerat vatten eller omvänd osmosvatten rekommenderas. Detta gör att membranet kan arbeta länge utan att behöva spola.
Finns det enheter som separerar väte och syre under elektrolys, men utan ett protonutbytesmembran?
Ja, även de tidigaste elektrolysenheterna i U-rör producerade väte och syre separat. Men elektrolyten i dem är en lösning av salter i vatten, och förutom väte och syre kommer andra föreningar att frigöras. Det finns också enheter med ett membran som separerar väte, men membranet är inte en fast polymerelektrolyt.Dessa enheter kräver användning av vatten med salter, därför blir membranet igensatt och kräver regelbunden spolning. Kontrollera om instrumentet kan hantera destillerat vatten för att se om det använder ett SPE / PEM-membran.

Gör en elektrolyserare med egna händer

DIY-elektrolysator
Priser för dyr utländsk utrustning skrämmer ofta bort vanliga ägare av små gårdar. När de väl har bränts i en billig elektrolysator av inte särskilt hög kvalitet eller till och med beslutat att inte riskera det alls, funderar hantverkarna på att skapa en egen vätgenerator. I allmänhet är uppgiften genomförbar, förutsatt att man har vissa kunskaper och färdigheter.

För att skapa din egen elektrolysator måste du köpa alla komponenter i installationen, som listades ovan. Dessutom slutar inte processen i bränsleuttagningsstadiet. När allt kommer omkring är det fortfarande nödvändigt att separera väte från syre och vattenånga för att säkerställa dess konstanta ström, ackumulering i erforderlig volym och tillförsel. Som ett resultat kommer den slutliga beräkningen att visa att självmontering inte kostar mycket mindre än en inköpt generator, men en otrolig mängd ansträngning och tid kommer att spenderas. Och det är inte känt om det erhållna resultatet kommer att uppfylla förväntningarna och klara uppgiften.

Väte kostnad

Väte kostnad
Väteproduktionsteknik påverkar dess kostnad. Så kostnaden för väte per 1 kg när den ökar är:

• 130 rubel - enligt metoden för högtemperaturelektrolys vid kärnkraftverk;
• 200 rubel - med kolväteomvandlingsmetoden;
• 320 rubel - enligt metoden för kemisk reaktion (från ett kärnkraftverk);
• 350 rubel - genom extraktion från biomassa;
• 420 rubel - genom elektrolys;
• 700 rubel - med metoden för reagensåtervinning.

Således är det uppenbart att den billigaste metoden att producera väte är den första genom elektrolys vid kärnkraftverk med hög temperatur. Faktum är att höga temperaturer vid NPP är en bieffekt av produktionen, det finns inga extra kostnader för deras mottagande. Hittills är emellertid ingen av metoderna för att producera väte som bränsleenergi helt återvinningsbar. Trots allt, även om du köper den billigaste och samtidigt effektiva installationen, även om du inte tar hänsyn till dess höga kostnad, krävs fortfarande elektricitet för att generera väte. Den använda elen genereras på lokala stationer och överförs av ledningar. I detta fall uppstår oundvikliga energiförluster.

Negativa sidor av väteformad bygguppvärmning

[stick-ad id = 13532]

I diskussioner om möjligheten att använda vätgas till värmesystem ger skeptiker viktiga argument:

1. Hög kostnad: även i de mest effektiva elektrolysanläggningar som hittills skapats kräver väteproduktion två gånger mer energi än den efterföljande förbränningen.
2. Explosionsrisk: människor var övertygade om vätgas förmåga att enkelt explodera under Hindenburgs luftskepps krasch, vars cylinder fylldes med denna gas.
3. Komplexiteten i den förberedande processen: att få väte från vatten är halva slaget. För effektiv användning i värmegeneratorer måste den levereras med ett stabilt tryck, vilket kräver en kompressor och en extra behållare med en reducerare. Dessutom måste vattenånga kasseras, vilket kräver användning av en avfuktare.

Det är ganska enkelt att skapa en anläggning för utvinning av väte från vatten på egen hand. Enligt dess egenskaper kommer det inte att vara mycket sämre än det köpta, men det kommer att kosta mycket mindre. Låt oss överväga steg för steg skapandet.

Projekt (ritning)

För att tillverka en generator behöver du en hermetiskt tillsluten behållare, som kommer att fyllas med vatten innan väteproduktionen börjar.

Elektroderna placerade inuti ser ut som en uppsättning plattor (16 stycken behövs) installerade med ett mellanrum på 1 mm.

För att säkerställa detta måste nylonavstånd placeras mellan plattorna (annat dielektriskt material är tillåtet).

Ett avstånd på 1 mm är optimalt: om du ökar det måste du öka strömstyrkan; när klyftan minskar blir det svårt för gasbubblor att fly. Plattorna ansluts växelvis till anoden och katoden på 12 volts strömförsörjning. I detta fall måste de placeras på en axel, även tillverkad av dielektriskt material.

När elektroderna är fästa i hållaren måste den fästas på botten av höljet.

För att välja gasblandningen skärs ett rör från en konventionell dropper i höljet. Dessutom måste ytterligare två hål borras i den genom vilka ledningarna kommer att passeras. Efter montering av enheten måste alla hål i locket tätas med silikon eller lim.

En viktig komponent i generatorn är en vattentätning. För att göra det behöver du en liten behållare (en vanlig flaska kommer att göra), där du måste hälla vatten innan du använder enheten. I det hermetiskt tillslutna locket måste du borra två hål: i ett passerar vi röret från generatorn (det måste sänkas till botten) och i det andra - ett annat rör genom vilket gasblandningen kommer att strömma till brännaren . Öppningarna i vattentätningsskyddet måste också tätas. Vatten bör hällas i flaskan med ¾ volym.

Val av elektroder

Materialet från vilket elektroderna kommer att tillverkas måste ha låg elektrisk motståndskraft och vara kemiskt inert med avseende på syre och substanser som finns i lösningen.

Om det andra kravet inte uppfylls kommer en kemisk reaktion att äga rum med deltagande av elektroder anslutna till katodpolen, varigenom lösningen blir mättad med främmande ämnen.

Det är därför koppar, en av de bästa ledarna, inte kan användas i vattenlösning. Det rekommenderas att använda rostfritt stål istället. Den optimala tjockleken för elektrodplattor av detta material är 2 mm.

Läs mer: Vilka filter att välja för vattenrening

Behållare

Med tanke på explosionsrisken ska generatorhuset vara tillverkat av hållbart och plastmaterial som är tåligt mot höga temperaturer. Stål uppfyller dessa krav bäst av allt. Det är bara nödvändigt att helt utesluta kontakt mellan ledningar eller elektroder med höljet, vilket kommer att resultera i en kortslutning.

Berikning av bränsle-luftblandningen med väte hjälper till att minska bränsleförbrukningen. Enligt vissa bilister kan bränslebesparingen vara upp till 30%.

Enheten som beskrivs i föregående avsnitt tas som grund för en bilvätegenerator. Skillnaden ligger i frånvaron av en hydraulisk tätning (det resulterande vätet skickas omedelbart till insugningsröret) och närvaron av en styrenhet. Den senare reglerar strömmen mellan elektroderna beroende på motorvarvtalet.

Självproduktion av en sådan enhet är endast möjlig för dem som är flytande i radioelektronik, så vi rekommenderar att du använder det köpta alternativet. Dessutom tar prefabricerade enheter allt arbete med att reglera vätgeneratorns prestanda utan att användaren behöver ingripa.

Systemelement för en bilgenerator

Allt som behövs är för första gången att manuellt välja värdet på strömstyrkan (optimal) för "tomgång" och "maximal belastning", och sedan kommer styrenheten i sig att variera installationens prestanda inom angivna gränser.

Alla anslutningar måste förseglas mycket noggrant: läckage av väte kan leda till brand.

Det är bäst att kontrollera tätheten i strukturen med tvålskum: eventuella läckor kommer att manifestera sig med ständigt uppträdande och växande bubblor.

Kroppen hos en bilvätegenerator kan tillverkas av ett kranfilter, vilket är ganska hållbart. Dess volym är liten och så att installationen inte behöver fyllas på för ofta kan den dessutom utrustas med en tank för lagring av ett lager av lösningar. Den är ansluten till arbetsbehållaren med två rör.

En självtillverkad anordning representerar schematiskt en behållare med vatten, där elektroder placeras för att omvandla vatten till väte och syre.

För att göra en sådan enhet med egna händer behöver du:

1. Rostfritt stålplåt 0,5-0,7 mm tjockt. Rostfritt stålmärke 12X18H10T är lämpligt.
2. Plexiglasplattor.
3. Gummirör för vattenförsörjning och gasutsläpp.
4. Bensinoljebeständigt arkgummi 3 mm tjockt.
5. Spänningskälla - LATR med en diodbro för att få likström. Den ska ge 5-8 ampere ström.

Först skärs de rostfria plattorna i rektanglar 200x200mm. Plattornas hörn måste skäras av för att sedan dra åt hela strukturen med bultar. I varje platta borrar vi ett hål med en diameter på 5 mm, på ett avstånd av 3 cm från plattans botten, för vattencirkulation. Dessutom är en ledning lödd på varje platta för att ansluta till en strömkälla.

Innan monteringen är ringarna gjorda av gummi med en ytterdiameter på 200 mm och en innerdiameter på 190 mm. Du måste också förbereda två plexiglasplattor med en tjocklek på 2 cm och måtten 200 × 200 mm, medan du först måste göra hål i dem på fyra sidor för att dra åt bultarna M8.

DIY vätgenerator

För att förhindra att gasen kommer tillbaka in i gasgeneratorn, är det på vägen från generatorn till brännaren nödvändigt att göra en vattentätning, eller ännu bättre, två ventiler.

Utformningen av luckan är en behållare med vatten, i vilken röret sänks ned i vattnet från generatorsidan och röret som går till brännaren ligger över vattennivån. En schematisk bild av en vätgenerator med grindar visas i figuren nedan.

Vätegeneratorkrets med vattenportar

I en elektrolysator - en förseglad behållare med vatten med sänkta elektroder, när spänning appliceras, börjar gas utvecklas. Genom rör 1 matas det till grind 1. Vattentätningens utformning är arrangerad på ett sådant sätt, vilket framgår av figuren, att gasen bara kan röra sig i riktningen från elektrolysatorn till brännaren och inte tvärtom.

Detta hindras av den olika vattentätheten, som måste övervinnas på vägen tillbaka. Längre fram längs röret 2 rör sig gasen till grinden 2, som är utformad för att öka systemets tillförlitlighet: om den första grinden av någon anledning inte fungerar. Därefter tillförs gas till brännaren med rör 3. Vattentätningar är en mycket viktig del av anordningen, eftersom de förhindrar att gasen flyter i motsatt riktning.

Om gas kommer in i elektrolysorn kan enheten explodera. Därför bör apparaten under inga omständigheter användas utan vattentätningar!

Svetsgeneratorn är för närvarande den enda praktiska applikationen för elektrolytisk vattenuppdelning. Det är opraktiskt att använda det för att värma huset och här är varför. Energikostnaderna under gasflamarbete är inte så viktiga, det viktigaste är att svetsaren inte behöver bära tunga cylindrar och fiska med slangar. Uppvärmning av hemmet är en annan sak, där varje öre räknas. Och här förlorar väte för alla befintliga typer av bränsle.

Seriesvetsgeneratorer kostar mycket pengar eftersom de använder katalysatorer för elektrolysprocessen, inklusive platina. Du kan skapa en vätgenerator med egna händer, men dess effektivitet blir ännu lägre än en fabriks. Du kommer definitivt att lyckas få brännbar gas, men det är osannolikt att det räcker att värma åtminstone ett stort rum, än mindre hela huset.Och om det räcker måste du betala fantastiska elräkningar.

Finns det en fördel

Är det lönsamt?
Det finns en missuppfattning att det kostar ett öre att värma ett hem med vätgas. I själva verket sprids denna idé av tillverkare av elektrolysatorer och andra väteproduktionsanläggningar. Med ett ord de som drar nytta av en sådan åsikt. De säger att du bara behöver spendera pengar på inköp av denna underbara maskin en gång och leva ditt liv vidare lyckligt och bekymmersfritt. Men är det verkligen så?

Man behöver bara tänka en minut för att förstå att det i verkligheten inte är så rosigt. För det första är själva installationen mycket dyr. Även om du själv monterar enheten kommer kostnaden för komponenter inte att vara så billiga. Det vill säga initialkostnaderna är mycket höga och utsikterna för återbetalning är vaga. För det andra behövs kranvatten för användning av elektrolysatorn, vilket inte heller är gratis. Och för det tredje är det nödvändigt att ta hänsyn till elkostnaden om generatorn inte går på solpaneler.

Således finns det praktiskt taget inga fördelar med att använda väte som bränsle för hushållens behov. Kanske, efter ett decennium eller två, när teknologierna blir mer avancerade, kommer användningen av vätgas att vara mer lönsamt än de nuvarande alternativa källorna. Hittills är denna metod dock nästan fyra gånger dyrare. Och detta tar inte hänsyn till de högsta avgifterna för el och vatten. Även om vi tar medel- och minimivärdena för Ryssland och OSS-länderna är kostnaden för det resulterande bränslet orimligt högt. Därför kommer användningen av denna metod för att värma ditt hem bara att tilltala glödande naturförsvarare, eftersom väteväxter är absolut miljövänliga.

var försiktig

var försiktig
Efter att ha installerat generatorn såväl som under bör man inte glömma säkerhetsföreskrifterna. Väte är en luktfri, brandfarlig, explosiv gas, så dess läckage är extremt farligt. För att undvika detta är det nödvändigt att noggrant kontrollera alla komponenter i elektrolysatorn för läckage: rör, pump, behållare. Detta gäller särskilt för självmonteringsenheter. De är de farligaste. Dessutom är det inte känt hur högkvalitativt bränsle de så småningom kommer att leverera. Naturligtvis kan sannolikheten för äktenskap vara hög för köpta modeller, särskilt okända eller okända tillverkare. Därför är det alltid bättre att föredra en dyrare men också mer pålitlig tillverkare av denna utrustning. Det låter som en annons, men faktum kvarstår: du måste betala extra för kvalitet. Även om regeln inte alltid fungerar, desto dyrare desto bättre. Det är perfekt om köparen, som gör sitt val, förlitar sig på kunskap inom detta område. Och viktigast av allt, lita på, men verifiera. Trots allt kan även det mest kända varumärket producera ett äktenskap.

Utnyttjande

Efter montering kan du börja testa enheten. För att göra detta installeras en brännare från en medicinsk nål i slutet av röret och vatten hälls in. Tillsätt KOH eller NaOH till vattnet. Vatten bör destilleras eller smältas som en sista utväg. En 10% koncentration av en alkalisk lösning är tillräcklig för att enheten ska fungera.

Läs mer: Ansluta ouzo och difavtomats: princip och diagram

Därefter är en LATR med en diodbro ansluten till elektroderna enligt schemat. En ammeter och en voltmeter är installerade i kretsen för att övervaka driften. De börjar med minsta spänning och ökar sedan ständigt och observerar gasutvecklingen.

Förarbete görs bäst utomhus utomhus. Eftersom installationen är explosiv bör allt arbete utföras med extrem försiktighet.

Observera hur enheten fungerar under testerna.Om det finns en liten brännarlåga, kan det finnas antingen låg gasning i generatorn eller så kan det finnas gasläckage någonstans. Om lösningen blir grumlig, smutsig måste den bytas ut. Det är också nödvändigt att se till att enheten inte överhettas och att vattnet inte kokar.