Bruciatore a idrogeno fai-da-te. Generatore di idrogeno fai-da-te: progetto di installazione di un elettrolizzatore fai-da-te per i disegni di un'auto

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Lo sviluppo della tecnologia ha portato alla sostituzione delle classiche stufe a legna con gruppi caldaia. Come combustibile, oltre alla legna da ardere e al carbone, iniziarono ad essere utilizzati gas, petrolio, gasolio e persino elettricità. Recentemente, energia per autonomi impianti di riscaldamento ricevere in aggiunta con pannelli solari e impianti geotermici. Considerando che l'idrogeno è una fonte di energia inesauribile, puoi provare ad assemblare un generatore di idrogeno con le tue mani per ottenere carburante ecologico.

Generatore di idrogeno fai da te

Il principio di funzionamento del dispositivo

Un generatore di idrogeno per il riscaldamento è considerato uno sviluppo promettente, poiché si ottiene un carburante con un livello elevato valore calorico può provenire da acqua normale. Il compito principale è ottenere idrogeno puro nel modo più semplice ed economico possibile.

Ottenere idrogeno

Tradizionalmente, il metodo dell'elettrolisi viene utilizzato per questi scopi. La sua essenza è la seguente: lastre di metallo sono poste nell'acqua, non distanti l'una dall'altra, che sono collegate a una fonte di alta tensione. L'acqua conduce l'elettricità, quindi quando viene applicata l'elettricità, la molecola d'acqua si rompe nei suoi componenti. Il rilascio di due atomi di idrogeno e di un atomo di ossigeno da ciascuna molecola permette di ottenere il cosiddetto gas Brown con la formula HHO.

Il potere calorifico del gas di Brown è 121 MJ/kg. Quando si brucia una sostanza, non si formano sostanze nocive e, per utilizzarla come vettore energetico per il riscaldamento di una casa, è sufficiente aggiornare leggermente una caldaia a gas standard. Tuttavia, quando si crea un impianto di produzione di idrogeno fai-da-te, è necessario prestare particolare attenzione alle misure di sicurezza: quando l'idrogeno viene combinato con l'ossigeno, si forma una miscela esplosiva.

Progettazione del generatore

Un elettrolizzatore, un impianto per la generazione del gas di Brown elettrolizzando l'acqua in grandi volumi, è costituito da diverse celle in cui sono montati elettrodi a piastre metalliche. Maggiore è la superficie totale degli elettrodi, più potente è l'installazione.

Le celle si trovano in un contenitore sigillato, dotato di un tubo per il collegamento a una fonte d'acqua, un tubo per la rimozione del gas risultante e terminali per il collegamento dell'alimentazione. Inoltre, il generatore è dotato di una tenuta stagna che impedisce il contatto dell'idrogeno con l'ossigeno e di una valvola di protezione per prevenire l'effetto di ritorno di fiamma: il gas brucia solo nel bruciatore.

Il principio di funzionamento del generatore di idrogeno

Riscaldamento a idrogeno

Il riscaldamento a idrogeno della casa richiede l'uso di un'installazione con una vasta area di elettrodi, altrimenti la caldaia di riscaldamento non sarà in grado di riscaldare efficacemente il liquido di raffreddamento. Non è redditizio utilizzare un elettrolizzatore convenzionale, avendone aumentate le dimensioni, poiché per la produzione di idrogeno verrà spesa più elettricità di quanta ne verrebbe spesa per il lavoro. caldaia elettrica di riscaldamento per riscaldare una casa della stessa area.

Sono in fase di sviluppo impianti più efficienti per produrre combustibile a idrogeno senza inutili consumi energetici. C'è una storia ben nota dell'inventore americano Stanley Meyer, che ha creato una "cella a idrogeno" che consuma dieci volte meno elettricità rispetto alle installazioni tradizionali. Tuttavia, lo scienziato non è riuscito a fare una rivoluzione moderne tecnologie- è morto improvvisamente per avvelenamento e i disegni dell'installazione sono scomparsi.

Sulla creazione di un generatore di idrogeno con i tentativi di realizzare l'idea di Meyer, stanno anche lavorando laboratori tecnici, e nelle officine di artigiani domestici di tutto il mondo. L'invenzione di uno scienziato americano consisteva nel creare una risonanza di una molecola d'acqua oscillante con impulsi elettrici - in questo caso, è divisa in atomi senza utilizzare un'alta tensione elettrica.

Prospettive luminose

L'idrogeno è un vettore energetico estremamente promettente per una serie di motivi.:

1. È disponibile in tutto l'Universo, sulla Terra è al decimo posto in termini di prevalenza: una risorsa energetica può essere definita inesauribile.
2. Il gas non è tossico e non può danneggiare gli organismi viventi. È importante solo adottare misure di sicurezza per evitare perdite con la formazione di una "miscela esplosiva" di idrogeno e ossigeno.
3. Il prodotto della combustione dell'idrogeno è il normale vapore acqueo.
4. Il vettore energetico ha un'elevata capacità termica, la temperatura di combustione è di 3000 ° C.
5. Quando un gas perde, evaporerà rapidamente senza causare alcun danno, poiché è 14 volte più leggero dell'aria. Ma non ci dovrebbero essere fuochi aperti o cavi di scintille nelle vicinanze, altrimenti la miscela esplosiva esploderà.
6. Un metro cubo di idrogeno ha un potere calorifico di 13.000 J.

Vantaggi riscaldamento a idrogeno

L'idrogeno come vettore energetico - ambito

L'idrogeno è molto apprezzato come vettore energetico e viene utilizzato attivamente, ad esempio, come combustibile per i razzi spaziali. Vengono utilizzati diversi modi la sua produzione su scala industriale. Si tratta principalmente della gassificazione del carbone o dei prodotti petroliferi, della conversione del metano e dei suoi omologhi. Un tale idrogeno economico non può essere considerato un combustibile ecologico, poiché la sua produzione è associata a emissioni nocive nell'atmosfera. L'elettrolisi dell'acqua per produrre idrogeno in grandi volumi viene utilizzata solo in Norvegia, dove c'è abbondanza di elettricità a basso costo.

Il generatore di gas elettrico compatto ha trovato applicazione nel campo del taglio del gas. Le apparecchiature per la produzione di idrogeno sono più comode da usare rispetto al gas in bombole: non è necessario trasportare bombole pesanti, dipendere dalle forniture di GPL, ecc. Ma per comodità, sono stati apportati risparmi: il processo elettrolitico richiede molta elettricità, di conseguenza, il costo del vettore energetico aumenta in modo significativo. Allo stesso tempo, la differenza nel costo dell'idrogeno acquistato e prodotto è ampiamente compensata dall'assenza di costi per la sua consegna.

Caldaie per riscaldamento ad idrogeno

Su molti siti dedicati ai sistemi di riscaldamento, puoi trovare informazioni sul fatto che l'idrogeno è un degno concorrente del gas naturale come vettore energetico per una caldaia per riscaldamento. L'accento è posto sul fatto che installando un generatore di idrogeno si ha l'opportunità di non spendere più soldi per il riscaldamento che per il gas, mentre non è necessario redigere molti documenti e pagare ingenti somme per collegare la casa alla rete centrale del gas.

Sulla base di quanto precede, si può concludere nell'articolo che il costo dell'idrogeno è basso solo quando lo è produzione industriale. Cioè, ottenere carburante mediante elettrolisi costerà ovviamente di più e non ha senso concentrarsi su cifre allettanti per il costo di un chilogrammo di idrogeno liquefatto.

Ritenere attrezzatura della caldaia presentato sul mercato. La produzione di caldaie a idrogeno è affidata all'azienda italiana Giacomini, specializzata nel settore della energia alternativa. Inoltre, unità simili sono prodotte da alcune aziende cinesi che hanno copiato con successo la tecnologia.

Caldaia a combustibile solido a idrogeno

Gli sviluppi di Giacomini sono volti alla creazione apparecchiature di riscaldamento che sarebbe completamente sicuro per ambiente.

La caldaia a idrogeno di questa azienda appartiene a questa categoria: il suo lavoro è associato al rilascio di vapore acqueo, non ci sono emissioni nocive. L'idrogeno è usato come vettore di energia ed è prodotto dall'elettrolisi.

Tuttavia, vale la pena prestare particolare attenzione al principio di funzionamento di questa caldaia. L'idrogeno prodotto nel sistema non viene bruciato, reagisce con l'ossigeno in presenza di un catalizzatore. Di conseguenza, viene rilasciata energia termica, che è sufficiente per riscaldare circuito di riscaldamento fino a 40°С.

Cioè, le caldaie a idrogeno, che vengono offerte per l'acquisto a un prezzo solido, sono adatte solo per l'uso come generatore di calore per un circuito a pavimento dell'acqua, un battiscopa o un riscaldamento a soffitto.

Si può concludere che i produttori mondiali di apparecchiature per caldaie non hanno trovato una soluzione accettabile soluzione tecnica per creare una caldaia di riscaldamento efficiente in grado di utilizzare energia termica idrogeno combusto. O calcolato che tale opzione non è redditizia.

Costruire un generatore da soli

Su Internet puoi trovare molte istruzioni su come realizzare un generatore di idrogeno. Va notato che è del tutto possibile assemblare un'installazione del genere per una casa con le proprie mani: il design è abbastanza semplice.

Componenti del generatore di idrogeno fai-da-te per il riscaldamento in una casa privata

Ma cosa farai con l'idrogeno risultante? Ancora una volta, prestare attenzione alla temperatura di combustione di questo combustibile nell'aria. Sono 2800-3000°C. Considerando che i metalli e altri materiali solidi vengono tagliati con la combustione dell'idrogeno, diventa chiaro che l'installazione di un bruciatore in una caldaia convenzionale a gas, combustibile liquido o combustibile solido con una camicia d'acqua non funzionerà: si brucerà semplicemente.

Gli artigiani sui forum consigliano di disporre il focolare dall'interno mattoni refrattari. Ma il punto di fusione i migliori materiali di questo tipo non supera i 1600 ° C, un tale focolare non durerà a lungo. La seconda opzione è l'utilizzo di un bruciatore speciale, che è in grado di abbassare la temperatura della torcia a valori accettabili. Pertanto, finché non trovi un tale bruciatore, non dovresti iniziare a montare un generatore di idrogeno fatto in casa.

Dopo aver risolto il problema con la caldaia, selezionare lo schema appropriato e le istruzioni su come realizzare un generatore di idrogeno per il riscaldamento di una casa privata.

Un dispositivo fatto in casa sarà efficace solo se:

• superficie sufficiente degli elettrodi della piastra;
• corretta scelta del materiale per la fabbricazione di elettrodi;
• fluido elettrolitico di alta qualità.

Di che dimensione dovrebbe essere l'unità che genera idrogeno in quantità sufficiente per riscaldare la casa, dovrai determinarlo "a occhio" (in base all'esperienza di qualcun altro), oppure montando una piccola installazione per cominciare. La seconda opzione è più pratica: ti consentirà di capire se vale la pena spendere tempo e denaro per installare un generatore a tutti gli effetti.

I metalli rari sono idealmente usati come elettrodi, ma questo è troppo costoso per un'unità domestica. Si consiglia di scegliere piastre in acciaio inox, preferibilmente ferromagnetiche.

Progettazione del generatore di idrogeno

Ci sono determinati requisiti per la qualità dell'acqua. Non deve contenere impurità meccaniche e metalli pesanti. Il generatore funziona nel modo più efficiente possibile con acqua distillata, ma per ridurre i costi di costruzione, puoi limitarti a filtri per purificare l'acqua dalle impurità inutili. Affinché la reazione elettrica proceda più intensamente, l'idrossido di sodio viene aggiunto all'acqua nella proporzione di 1 cucchiaio per 10 litri di acqua.

questione economica

Prima di iniziare a capire in dettaglio come realizzare un generatore di idrogeno, è consigliabile ricordare il corso di fisica della scuola. Tutte le trasformazioni avvengono con la perdita di energia, ovvero il costo dell'elettricità per produrre idrogeno non sarà compensato dalla potenza termica quando il combustibile risultante viene bruciato.

Considerando che è semplicemente impossibile bruciare idrogeno alla massima temperatura e potenza termica in casa, diventa chiaro che le perdite reali saranno anche superiori a quelle calcolate per condizioni ideali.

Quindi, utilizzare un generatore di idrogeno realizzato per il riscaldamento domestico non ha alcun senso se non si ha accesso all'elettricità gratuita. Installare una caldaia elettrica per il riscaldamento domestico e spendere direttamente l'elettricità, senza trasformazioni complesse, ti costerà 2-3 volte in meno. Inoltre, la caldaia elettrica è completamente sicura e il funzionamento di un'installazione improvvisata rischia di esplodere se non vengono seguite le regole di installazione e funzionamento.

È ovvio che ottenere idrogeno a basso costo in modo ecologico, che includa l'elettrolisi, è una questione di futuro, su cui stanno lavorando oggi scienziati nei paesi avanzati del mondo.

L'industria automobilistica è una delle più direzioni promettenti industria. Le preoccupazioni globali cercano di investire molti soldi nello sviluppo di nuove tecnologie, che in futuro dovrebbero migliorare prestazione Veicolo. Il minimo cambiamento nei principi di funzionamento dell'auto può cambiarne radicalmente la dinamica, le prestazioni di guida e il livello di sicurezza. Allo stesso tempo, le fonti alternative di carburante e, in particolare, le auto a idrogeno, che già si vedono nelle linee dei principali produttori, promettono i cambiamenti più significativi. Nonostante la comparsa di modelli seriali di questo tipo, i designer sono ancora alla ricerca miglior uso idrogeno. Ma il fatto che l'introduzione di questo carburante nell'algoritmo di funzionamento del motore porti una serie di vantaggi è innegabile.

Le specifiche delle auto a idrogeno

Non è sempre il passaggio da tecnologie tradizionali a nuove soluzioni permette di ottenere un miglioramento degli indicatori di qualità delle operazioni di trasporto. Questo accade con i veicoli elettrici, che, sebbene siano considerati un tipo ecologico e relativamente economico mezzi tecnici, ma presentano molte carenze, tra cui dinamiche insoddisfacenti. A sua volta, a condizione di un dispositivo bilanciato, può preservare i vantaggi delle auto con motori classici e fornire numerosi nuovi vantaggi. L'interesse per questo tipo di carburante da parte dei produttori è dovuto alla possibilità di aumentare il rispetto dell'ambiente dei trasporti, nonché il risparmio energetico. Rispetto ai tradizionali motori a combustione interna, le unità alimentate a idrogeno non emettono praticamente sostanze nocive. Questo risultato si può ottenere solo eliminando completamente i motori tradizionali e in questo caso si noteranno anche riduzioni di potenza.

Combinazione di idrogeno e GHIACCIO

Oggi, le case automobilistiche utilizzano diversi concetti per l'uso dell'idrogeno. Una delle più comuni è la versione ibrida, in cui vengono combinati un motore a combustione interna e elementi a idrogeno. Inizialmente, le concept car a idrogeno, realizzate con questo approccio, si distinguevano per la loro bassa potenza. Tuttavia, i recenti sviluppi dimostrano la situazione opposta, quando il potenziale di potenza aumenta del 10-15%. Ma, ancora una volta, l'aumento di potenza elimina il vantaggio sotto forma di rispetto dell'ambiente e il costo di manutenzione della macchina. C'è un altro fattore negativo dall'uso dell'idrogeno in sistema di motori a combustione interna. Durante il funzionamento, il carburante reagisce con gli elementi strutturali, riducendo notevolmente la vita lavorativa dei materiali del propulsore.

Caratteristiche tecniche delle auto a idrogeno

La prima serie, che è stata fornita con una centrale elettrica a idrogeno, è la berlina a quattro porte Mirai della Toyota. Gli sviluppatori hanno utilizzato una configurazione non standard, in cui il riempimento si basa su un motore elettrico collegato a un convertitore di idrogeno. Di conseguenza, l'auto ibrida fornisce 151 CV. insieme a., velocità massima a 180 km/he accelerazione a "centinaia" in 9 secondi. Allo stesso tempo, un rifornimento ti consente di superare quasi 500 km, il che è molto buono per la prima auto a idrogeno. Anche le caratteristiche tecniche dei crossover a idrogeno sono impressionanti: ad esempio, la Hyundai Intrado ha ricevuto una batteria da 36 kWh che offre un'autonomia fino a 600 km. Ma la cosa più importante è che le emissioni nocive in questo caso siano ridotte a zero. Le aziende stanno già offrendo macchine a idrogeno con dati sulle prestazioni interessanti. Tra i fattori che frenano questo progresso, si può notare solo la mancanza di infrastrutture che consentano l'utilizzo delle nuove tecnologie da parte di un'ampia massa di consumatori.

Generatori di idrogeno

Mentre i grandi produttori stanno padroneggiando motori ad alta tecnologia che utilizzano l'idrogeno come fonte di energia, nel collegamento intermedio c'è una proliferazione di generatori ausiliari che consentono di elaborare celle a combustibile di questo tipo. Poiché lo scopo principale dell'utilizzo di nuovi tipi di combustibile è aumentare la compatibilità ambientale del processo e ridurre il costo dell'energia, in alcuni casi è sufficiente introdurre nel progetto solo il reattore appropriato. Questa funzione, in particolare, svolge su un'auto, che è anche chiamata convertitore di gas. Allo stesso tempo, esistono due tipi di tali installazioni: con componenti liquidi e secchi. In termini di efficienza, la seconda opzione è più redditizia, poiché le celle a liquido richiedono grandi quantità di corrente, aumentando le dimensioni della batteria.

Il principio di funzionamento dei reattori a idrogeno

Feedback positivo sulle auto a idrogeno

Dal punto di vista delle organizzazioni ambientaliste e degli stessi produttori, i vantaggi dell'utilizzo dell'idrogeno sono evidenti. Per quanto riguarda l'utente finale, per lui il vantaggio derivante dall'utilizzo di nuove celle a combustibile non è ancora così pronunciato. Tuttavia, gli esempi di maggior successo di auto di questo tipo dimostrano risparmi durante il funzionamento, che in futuro potrebbero diventare uno dei fattori principali della popolarità di questa tecnica. In termini di qualità dinamiche e potenza, un generatore di idrogeno per auto provoca opinioni contrastanti, ma anche qui ci sono sviluppi positivi. Il consumo razionale di carburante offre non solo risparmi, ma anche un aumento delle prestazioni della centrale elettrica - di conseguenza, in alcuni casi, aumenta anche la potenza.

Feedback negativo

Anche quando si tratta di sviluppi avanzati in quest'area, gli utenti devono affrontare i problemi delle infrastrutture sottosviluppate. Come nel caso di altre versioni di ibridi, le auto a idrogeno richiedono manutenzione in stazioni speciali. Naturalmente esistono anche modelli che funzionano su soluzioni fornite in bombole. Ma in questo caso, ci sono condizioni di conservazione rigorose, il cui rispetto è richiesto dall'idrogeno su un'auto. Le recensioni con critiche notano separatamente le macchine aggiornate che funzionavano con motori tradizionali. Il fatto è che l'integrazione degli impianti a idrogeno porta spesso a una rapida usura dei componenti e delle parti più vicine.

Confronto con tecnologie alternative

Secondo gli esperti, prima o poi le tecnologie che soddisfano standard elevati prevarranno nell'industria automobilistica globale. sicurezza ambientale. Insieme a concetti di idrogeno, veicoli elettrici, vari ibridi, modelli ad azoto liquido, ecc.. Rivendicano questo ruolo.Ma, a differenza dei concetti di cui sopra, lo stesso generatore di idrogeno HHO per un'auto è il più semplice nell'implementazione tecnica. Se per un motore elettrico, spesso i designer devono creare nuovo design nello spazio con un motore, quindi l'introduzione di un reattore a idrogeno è alla portata di qualsiasi moderna officina di riparazione auto. Un'altra cosa è che il generatore non può essere considerato il massimo miglior esempio uso di combustibili alternativi per i trasporti.

Conclusione

L'idrogeno è stato utilizzato come fonte per l'alimentazione della centrale elettrica di trasporto sin dagli albori della comparsa delle prime automobili. Tuttavia, le elevate prestazioni dei classici motori a combustione interna hanno oscurato sviluppi di questo tipo. In realtà, ancora oggi, per una serie di parametri, le auto alimentate a idrogeno non sono in grado di competere con i modelli convenzionali. La rilevanza di questa direzione è determinata dall'assenza di inquinanti atmosferici. Ci sono alcuni vantaggi in altre sfumature di funzionamento, ma non sono fondamentali per i produttori. Se parliamo dei sacrifici che dovranno fare i creatori di auto a idrogeno, è probabile che si limitino a una potenza modesta e all'introduzione di elementi strutturali che possono influire sull'ergonomia.

Dagli schermi televisivi ci viene detto che la quantità di petrolio sta diminuendo rapidamente e presto le auto a benzina diventeranno un ricordo del lontano passato. Questo non è del tutto vero.

In effetti, il numero di riserve accertate di petrolio non è molto elevato. A seconda del grado di consumo, possono durare da 50 a 200 anni. Ma queste statistiche non tengono conto dei siti di produzione petrolifera finora inesplorati.

In effetti, sul nostro pianeta c'è più che abbastanza petrolio. Un'altra domanda è che la complessità della sua estrazione è in costante aumento, il che significa che anche il prezzo è in aumento. Inoltre, non può essere cancellato fattore ambientale. I gas di scarico inquinano molto l'ambiente e bisogna fare qualcosa al riguardo.

scienza moderna ha creato molte fonti di energia alternative fino al motore della fissione nucleare nelle tue macchine. Ma la maggior parte di queste tecnologie sono ancora concetti senza possibilità di reale applicazione. Almeno così era fino a poco tempo fa.

Ogni anno, le società di ingegneria producono sempre più macchine alimentate da fonti alternative nutrizione. Una delle soluzioni più efficaci in questo contesto è un motore a idrogeno del marchio Toyota. Ti permette di dimenticare completamente la benzina, rendendo l'auto un veicolo ecologico ed economico.

Motori a idrogeno

Tipi di motori a idrogeno e loro descrizione

La scienza è in continua evoluzione. Nuovi concetti emergono ogni giorno. Ma solo il meglio di loro diventa realtà. Ora ci sono solo due tipi di motori a idrogeno che possono essere economici e produttivi.

Il primo tipo di motore a idrogeno funziona con celle a combustibile. Sfortunatamente, i motori a idrogeno di questo tipo hanno ancora un costo elevato. Il punto è che il design contiene materiali costosi come il platino.

Il secondo tipo include motori a combustione interna a idrogeno. Il principio di funzionamento di tali dispositivi è molto simile ai modelli a propano. Ecco perché sono spesso riconfigurati per funzionare sotto idrogeno. Sfortunatamente, l'efficienza di tali dispositivi è di un ordine di grandezza inferiore a quelli che funzionano a celle a combustibile.

Sul questo momentoè difficile dire quale delle due tecnologie per la creazione di motori a idrogeno vincerà. Ognuno ha i suoi pro e contro. In ogni caso, il lavoro in questa direzione non si ferma. Pertanto, è del tutto possibile che entro il 2030 un'auto con motore a idrogeno possa essere acquistata presso qualsiasi concessionaria di automobili.

Principio di funzionamento

Il motore a idrogeno funziona secondo il principio dell'elettrolisi. Questo processo avviene in acqua sotto l'influenza di un catalizzatore speciale. Di conseguenza, viene rilasciato idrogeno. La sua formula chimica è la seguente: HHO. Il gas non è esplosivo.

Importante! All'interno di appositi contenitori, il gas viene miscelato con la miscela aria-carburante.

Il generatore include un elettrolizzatore e un serbatoio. L'attuale modulatore è responsabile del processo di generazione del gas. Per garantire i migliori risultati, nei motori a iniezione di idrogeno è installato un ottimizzatore. Questo dispositivo è responsabile della regolazione del rapporto tra la miscela aria-carburante e il gas di Brown.

Caratteristiche dei catalizzatori

I catalizzatori utilizzati per creare la reazione desiderata in un motore a idrogeno possono essere di tre tipi:

1. Banche cilindriche. Questo è il massimo design semplice, in esecuzione su un sistema di controllo piuttosto primitivo. Le prestazioni di un motore a idrogeno funzionante con questo catalizzatore non superano 0,7 litri di gas al minuto. Tali sistemi possono essere utilizzati su auto con motore a idrogeno fino a un litro e mezzo. Aumentare il numero di lattine consente di superare questo limite.
2. Celle separate. Si ritiene che questo tipo di catalizzatore sia il più efficiente. Le prestazioni del sistema sono superiori a due litri di gas al minuto, l'efficienza è massima.
3. Piastre aperte o catalizzatore secco. Questo sistema progettato per un lungo periodo di lavoro. La produttività oscilla nell'intervallo da uno a due litri di gas al minuto. La posizione aperta fornisce il raffreddamento più efficiente.

L'efficienza dei motori a idrogeno cresce ogni anno. I dispositivi ibridi funzionanti a idrogeno e benzina stanno ora iniziando a essere messi in funzione. A loro volta, i designer non smettono di cercare di più modello efficiente catalizzatore per prestazioni ancora maggiori.

Motore a idrogeno fai da te

Generatore

Per creare un efficiente motore a idrogeno per un'auto con le tue mani, devi iniziare con un generatore. Il più semplice generatore fatto in casa- questo è un contenitore sigillato con un liquido in cui sono immersi gli elettrodi. Per un tale dispositivo è sufficiente un'alimentazione a 12 V.

Il raccordo è installato sul coperchio della struttura. Rimuove una miscela di idrogeno e ossigeno. In realtà, questa è la base del generatore per il motore a idrogeno, che è collegato al motore a combustione interna.

Per creare un sistema completo, avrai anche bisogno di un'unità aggiuntiva e di una batteria. È meglio utilizzare un filtro dell'acqua come alloggiamento oppure è possibile acquistare un'installazione speciale. In quest'ultimo vengono utilizzati elettrodi cilindrici di maggiore produttività.

Come puoi vedere, isolare il gas giusto per la reazione non è così difficile. È molto più difficile produrlo nella quantità necessaria per un motore a idrogeno. Per aumentare l'efficienza è necessario utilizzare elettrodi di rame. In casi estremi è adatto anche l'acciaio inossidabile.

Durante la reazione, la corrente deve essere fornita con intensità diverse. Pertanto, senza un'unità elettronica non si può fare. Inoltre, nel serbatoio deve esserci sempre una certa quantità di acqua affinché la reazione avvenga in condizioni normali. Il sistema di alimentazione automatica nel motore a idrogeno risolve questo problema. L'intensità dell'elettrolisi fornisce una quantità sufficiente di sale.

Importante! Se l'acqua viene distillata, non ci sarà affatto elettrolisi.

Per fare l'acqua per un motore a idrogeno, devi prendere 10 litri di liquido e aggiungere un cucchiaio di idrossido.

Dispositivo motore a idrogeno

Prima di tutto, devi prenderti cura di serbatoi e condutture aggiuntivi. Il motore a idrogeno necessita di un sensore del livello dell'acqua, che è installato al centro del coperchio. Ciò eviterà false attivazioni quando ci si sposta su e giù. È lui che darà il comando al sistema di ricarica automatica quando necessario.

Il sensore di pressione svolge un ruolo speciale. Si accende a 40 psi. Non appena la pressione interna raggiunge 45 psi, il pompaggio viene disattivato. Al di sopra di 50 psi il fusibile scatterà.

La miccia per un motore a idrogeno deve essere composta da due parti: una valvola di rilascio di emergenza e un disco di rottura. Il disco di rottura si attiverà quando la pressione raggiunge i 60 psi senza causare danni al sistema.

Per rimuovere il calore, devi usare la candela più fredda. Le candele con punte di platino non sono adatte. Il platino è un ottimo catalizzatore per la reazione di idrogeno e ossigeno.

Importante! Prestare particolare attenzione alla creazione della ventilazione del basamento per il motore a idrogeno.

Parte elettrica

Un ruolo importante in schema elettrico il motore a idrogeno è azionato da un timer 555. Funge da generatore di impulsi. Inoltre, può essere utilizzato per regolare la frequenza e l'ampiezza dell'impulso.

Importante! Il timer ha tre gamme di frequenza. La resistenza dei resistori è entro 100 ohm. La connessione avviene in parallelo.

La scheda del motore a idrogeno dovrebbe avere due timer a impulsi 555. In questo caso, il primo dovrebbe avere condensatori più grandi. L'uscita dalla gamba 3 va al secondo generatore. In realtà lo accende.

La terza uscita del secondo timer del generatore di idrogeno pulsato è collegata a resistori da 220 e 820 ohm. Il transistor amplifica la corrente al valore desiderato. Il diodo 1N4007 è responsabile della sua protezione. Ciò garantisce il normale funzionamento dell'intero sistema.

Risultati

Ora il motore a idrogeno non è più frutto dell'immaginazione degli scienziati, ma uno sviluppo molto reale che puoi realizzare da solo. Naturalmente, in termini di caratteristiche, una tale unità sarà inferiore al modello di fabbrica. Ma il risparmio per il motore a combustione interna sarà comunque notevole.

I motori a idrogeno non solo aiutano a ridurre il consumo di benzina, ma sono anche completamente rispettosi dell'ambiente. Ecco perché già nel primo trimestre della vendita auto a idrogeno I marchi Toyota hanno battuto tutti i record in Giappone.

Siamo abituati a considerare il gas naturale come il tipo di combustibile più conveniente. Ma si scopre che l'ha fatto degna alternativa- Idrogeno ottenuto dalla scissione dell'acqua. Riceviamo gratuitamente la sostanza iniziale per la produzione di questo carburante. E se crei anche un generatore di idrogeno con le tue mani, i risparmi saranno semplicemente incredibili. Così giusto?

Per coloro che desiderano costruire con le proprie mani un generatore di carburante economico ma molto produttivo, offriamo istruzioni dettagliate. Ecco alcuni consigli per un uso corretto. Come aggiunte informative che spiegano chiaramente il principio di funzionamento, vengono utilizzate applicazioni fotografiche e video.

Le classi di chimica delle scuole superiori fornivano spiegazioni su come ottenere idrogeno dalla normale acqua del rubinetto. C'è un concetto nel campo chimico: l'elettrolisi. È grazie all'elettrolisi che è possibile ottenere idrogeno.

L'impianto a idrogeno più semplice è una specie di contenitore pieno d'acqua. Due elettrodi a piastra sono posti sotto lo strato d'acqua. L'elettricità è fornita loro. Poiché l'acqua è un ottimo conduttore corrente elettrica, si instaura un contatto a bassa resistenza tra le piastre.

La corrente che passa attraverso una piccola resistenza all'acqua contribuisce alla formazione reazione chimica, con conseguente formazione di idrogeno.

Schema di un impianto sperimentale a idrogeno, che in passato veniva studiato nel curriculum delle scuole superiori a lezioni di chimica. A quanto pare, quelle lezioni non erano superflue per la pratica dei moderni bisogni quotidiani.

Sembrerebbe che tutto sia semplice e che sia rimasto davvero poco: raccogliere l'idrogeno risultante per usarlo come fonte di energia. Ma la chimica non è mai completa senza dettagli sottili.

Quindi ecco: se l'idrogeno si combina con l'ossigeno, si forma una miscela esplosiva ad una certa concentrazione. Questo momento è uno dei fenomeni critici che limitano le possibilità di costruire home station sufficientemente potenti.

Progettazione del generatore di idrogeno

Per costruire generatori di idrogeno fai-da-te, di solito prendono come base il classico schema di installazione Brown. Un tale elettrolizzatore di media potenza è costituito da un gruppo di celle, ciascuna delle quali contiene un gruppo di elettrodi a piastre. La potenza dell'installazione è determinata dalla superficie totale degli elettrodi della piastra.

Le celle sono poste all'interno di un contenitore ben isolato da ambiente esterno. Sul corpo del serbatoio sono visualizzati i tubi di derivazione per il collegamento di una linea dell'acqua, l'uscita dell'idrogeno e un pannello di contatto per il collegamento dell'elettricità.

Sviluppiamo e produciamo anche impianti per il funzionamento come parte di condomini. Si tratta già di strutture più potenti (5-7 kW), il cui scopo non è solo l'energia degli impianti di riscaldamento, ma anche la generazione di elettricità. Questa combinazione sta rapidamente guadagnando popolarità Paesi occidentali e in Giappone.

I generatori di idrogeno combinati si caratterizzano come sistemi ad alta efficienza e basse emissioni di anidride carbonica.

Un esempio di una stazione di produzione industriale realmente funzionante con una potenza fino a 5 kW. In futuro si prevede di realizzare installazioni simili per attrezzare villette e condomini.

Anche l'industria russa ha iniziato a impegnarsi in questo promettente tipo di produzione di carburante. In particolare, Norilsk Nickel sta padroneggiando le tecnologie per la produzione di impianti a idrogeno, compresi quelli domestici.

Si prevede di utilizzare di più tipi diversi celle a combustibile nel processo di sviluppo e produzione:

• membrana a scambio protonico;
• acido fosforico;
• metanolo a scambio protonico;
• alcalino;
• ossido solido.

Nel frattempo, il processo di elettrolisi è reversibile. Questo fatto suggerisce che è possibile ottenere acqua già riscaldata senza bruciare idrogeno.

Sembra che questa sia un'altra idea, afferrando la quale puoi lanciarti nuovo giro passioni legate all'estrazione gratuita di combustibile per una caldaia domestica.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Sperimentando in casa modelli fatti in casa, bisogna prepararsi ai risultati più inaspettati, ma un'esperienza negativa è anche un'esperienza:

I generatori di idrogeno fai-da-te per la casa sono ancora un progetto che esiste a livello di un'idea. In pratica progetti completati non ci sono generatori di idrogeno fai-da-te e quelli che si posizionano in rete sono l'immaginazione dei loro autori o opzioni puramente teoriche.

Quindi non resta che fare affidamento su un costoso prodotto industriale che promette di apparire nel prossimo futuro.

Per il riscaldamento di una casa privata vengono utilizzati diversi metodi. Si differenziano tra loro sia per il metodo di trasferimento del calore che per il tipo di vettore energetico utilizzato. Quando si utilizza il riscaldamento dell'acqua, si distinguono diversi tipi di caldaie a seconda del tipo di combustibile:

Generatore di idrogeno per il riscaldamento di una casa privata

1. Combustibile solido - usato per lavoro combustibile solido che rilascia calore quando viene bruciato.
2. Elettrico: in tali caldaie, il calore si ottiene convertendo l'elettricità.
3. Gas - il calore viene rilasciato durante la combustione del gas.

Se consideriamo caldaie a gas, quindi funzionano principalmente a gas naturale, anche se esistono modelli per gas liquefatto e recentemente stanno iniziando a utilizzare l'idrogeno come combustibile, prodotto dall'acqua in dispositivi speciali: generatori di idrogeno.

Principio di funzionamento

Dal corso di fisica della scuola è noto che l'acqua, se esposta a una corrente elettrica, si decompone in due componenti: idrogeno e ossigeno. Sulla base di questo fenomeno è stato costruito un cosiddetto generatore di idrogeno. Questo dispositivo è un'unità in cui avviene una reazione elettrochimica per produrre idrogeno e ossigeno dall'acqua. Il processo di elettrolisi dell'acqua è mostrato nella figura seguente.

Processo di elettrolisi dell'acqua

All'uscita del generatore non si formano idrogeno e ossigeno puri, ma il cosiddetto gas Brown, dal nome dello scienziato che per primo lo ha ricevuto. Viene anche chiamato "gas esplosivo", poiché è esplosivo in determinate condizioni. Inoltre, bruciando questo gas, puoi ottenere quasi quattro volte più energia di quella spesa per la sua produzione.

Un tale impianto per la produzione di idrogeno è mostrato nella figura seguente.

Impianto industriale per la produzione di idrogeno

Vantaggi e svantaggi

I vantaggi di questo tipo di riscaldamento sono i seguenti:

1. Questo è un tipo di riscaldamento ecologico, poiché quando l'idrogeno viene bruciato in un ambiente di ossigeno, si forma acqua sotto forma di vapore e non vengono più rilasciate sostanze nocive nell'atmosfera.
2. Possibile senza alterazioni speciali collegare il generatore all'impianto di riscaldamento dell'acqua esistente di una casa privata.
3. L'installazione funziona silenziosamente, quindi non richiede alcuna stanza speciale.

Svantaggi:

1. L'idrogeno ha un'elevata temperatura di combustione, che in un ambiente di ossigeno può raggiungere i 3200 ° C, quindi una caldaia convenzionale può guastarsi molto rapidamente. Nei dispositivi moderni, gli scienziati hanno ottenuto il risultato della combustione del gas a una temperatura di 300 ° C, quindi il problema può essere considerato praticamente risolto.
2. Quando lavori con il gas di Brown, devi stare molto attento, perché è esplosivo. Questo è risolto usando vari valvole di sicurezza e automazione.
3. Richiede l'uso di acqua distillata o alcalina per il funzionamento.
4. Alto costo dell'attrezzatura. Per risolvere questo problema, molti stanno cercando di assemblare un impianto per la produzione di idrogeno con le proprie mani.

Generatore di idrogeno fai da te

Il dispositivo autocostruito è schematicamente un contenitore con acqua, in cui sono posizionati gli elettrodi per convertire l'acqua in idrogeno e ossigeno.

Per farlo a mano dispositivo simile, avrà bisogno:

1. Una lamiera di acciaio inossidabile con uno spessore di 0,5-0,7 mm. Marca adatta in acciaio inossidabile 12X18H10T.
2. Lastre in plexiglas.
3. Tubi in gomma per alimentazione idrica e rimozione gas.
4. Foglio in gomma antiolio benzina spessore 3 mm.
5. Sorgente di tensione - LATR con un ponte di diodi da ottenere corrente continua. Dovrebbe fornire una corrente di 5-8 ampere.

Innanzitutto, le lastre di acciaio inossidabile vengono tagliate in rettangoli di 200x200 mm. Gli angoli delle piastre devono essere tagliati per poi serrare l'intera struttura con bulloni. In ogni piastra pratichiamo un foro del diametro di 5 mm, ad una distanza di 3 cm dal fondo delle piastre, per la circolazione dell'acqua. Inoltre, un filo è saldato a ciascuna piastra per il collegamento a una fonte di alimentazione.

Prima del montaggio, gli anelli di gomma sono realizzati con un diametro esterno di 200 mm e un diametro interno di 190 mm. Devi anche preparare due lastre di plexiglas di 2 cm di spessore e 200 × 200 mm, mentre devi prima praticare dei fori su quattro lati per i bulloni di serraggio M8.

Il montaggio inizia così: prima mettono la prima piastra, poi l'anello di gomma, spalmato su entrambi i lati di sigillante, poi la piastra successiva e così via fino all'ultima piastra. Successivamente, è necessario serrare l'intera struttura da entrambi i lati con l'aiuto di prigionieri M8 e lastre in plexiglas. I fori sono praticati nelle piastre: in uno - in basso per l'alimentazione di liquido, nell'altro - in alto per lo sfiato del gas. Una spina è inserita lì. Su questi raccordi vengono applicati tubi di cloruro di polivinile per uso medico. Il risultato dovrebbe essere un design, come nella figura seguente.

Generatore di idrogeno fai da te

Per evitare che il gas rientri nel generatore di gas, durante il tragitto dal generatore al bruciatore, è necessario realizzare una tenuta stagna o, meglio ancora, due serrature.

Il design del cancello è un contenitore con acqua, in cui il tubo viene abbassato nell'acqua dal lato del generatore e il tubo che va al bruciatore è sopra il livello dell'acqua. Lo schema di un generatore di idrogeno con gate è mostrato nella figura seguente.

Schema di un generatore di idrogeno con blocchi d'acqua

Nell'elettrolizzatore: un contenitore sigillato con acqua con elettrodi abbassati, quando viene applicata la tensione, il gas inizia a essere rilasciato. Attraverso il tubo 1 viene alimentato alla porta 1. Il design della tenuta idraulica è disposto in modo tale, come si può vedere dalla figura, che il gas possa spostarsi solo nella direzione dall'elettrolizzatore al bruciatore e non viceversa. Ciò è ostacolato dalla diversa densità dell'acqua, che deve essere superata sulla via del ritorno. Proseguendo lungo il tubo 2, il gas si sposta verso il 2° otturatore, progettato per una maggiore affidabilità del sistema: se improvvisamente per qualche motivo il primo otturatore non funziona. Successivamente, il gas viene fornito al bruciatore tramite il tubo 3. I blocchi dell'acqua sono una parte molto importante del dispositivo, poiché impediscono al gas di muoversi nella direzione opposta.

Se il gas ritorna nell'elettrolizzatore, il dispositivo potrebbe esplodere. Pertanto, in nessun caso il dispositivo deve essere utilizzato senza guarnizioni d'acqua!

Sfruttamento

Dopo l'assemblaggio, puoi iniziare a testare il dispositivo. Per fare ciò, all'estremità del tubo viene installato un bruciatore da un ago medico e si inizia a versare l'acqua. Aggiungere KOH o NaOH all'acqua. L'acqua deve essere distillata o sciolta caso estremo. Una concentrazione del 10% di una soluzione alcalina è sufficiente per il funzionamento del dispositivo. Quando si versa l'acqua, non dovrebbero esserci macchie. È meglio soffiare la struttura con aria, pressione fino a 1 atm, prima di versare. Se il generatore di idrogeno è in grado di resistere a questa pressione, è possibile riempire l'acqua, in caso contrario è necessario eliminare le perdite.

Successivamente, LATR con un ponte di diodi viene collegato agli elettrodi secondo lo schema. Un amperometro e un voltmetro sono installati nel circuito per monitorare il funzionamento. Iniziare con una tensione minima e poi aumentare costantemente, osservando l'evoluzione del gas.

È meglio fare il lavoro preliminare all'aperto fuori dalla casa. Poiché l'installazione è esplosiva, tutti i lavori devono essere eseguiti con estrema cautela.

Durante il test, monitorare il funzionamento del dispositivo. Se è presente una piccola fiamma del bruciatore, potrebbe esserci una bassa emissione di gas nel generatore o potrebbe esserci una perdita di gas da qualche parte. Se la soluzione è torbida, sporca, deve essere sostituita. È inoltre necessario assicurarsi che il dispositivo non si surriscaldi e che l'acqua non bolle. Per fare ciò, regolare la tensione sulla sorgente di corrente. E un'altra cosa: una volta riscaldate, le piastre sono leggermente deformate e possono attaccarsi una a una. Per eliminarlo, è necessario realizzare guarnizioni in gomma. Si possono anche osservare sputi d'acqua: per eliminarlo, è necessario ridurre il livello dell'acqua.

Generatore nell'impianto di riscaldamento

Dopo aver eseguito i test, è possibile collegare l'installazione a caldaia a gas Case. Per fare ciò, la caldaia deve essere leggermente rifatta, ovvero, con le proprie mani, realizzare un getto con un foro di diametro inferiore a quello di fabbrica, progettato per il gas naturale. Il generatore assemblato è mostrato nella figura seguente.

Generatore di idrogeno assemblato

L'acqua deve essere immessa nell'impianto di riscaldamento di una casa privata. La fiamma del bruciatore può sciogliere il calderone se non c'è acqua lì.

Successivamente, regolano l'approvvigionamento idrico del dispositivo e iniziano a eliminare i tappi nell'impianto di riscaldamento della casa. Quindi, regolando l'alimentazione idrica e la tensione di alimentazione, viene regolato il funzionamento della caldaia.

Durante il funzionamento dell'impianto per stagione di riscaldamento condurre un test finale, durante il quale vengono risolti diversi quesiti:

1. C'è abbastanza gas per riscaldare la casa? Se non è abbastanza, puoi eseguire l'installazione di una maggiore produttività con le tue mani.
2. Quanto bene funziona una caldaia a idrogeno, ovvero quanto durerà la caldaia.
3. Il costo di tale riscaldamento: per questo, è possibile avviare un diario in cui calcolare i costi del riscaldamento e la temperatura in casa e in strada durante il funzionamento della caldaia. Sulla base di questi dati, si può quindi concludere quanto sia redditizio riscaldare una casa con l'idrogeno.

Sulla base di questi dati, è possibile prepararsi in modo più completo per la prossima stagione di riscaldamento. Durante il funzionamento, puoi vedere cosa deve essere migliorato, forse qualche parte del dispositivo deve essere rifatto. Forse la caldaia stessa deve essere rielaborata e modernizzata in modo che non si guasti rapidamente. Inoltre, se prevedi di utilizzare il dispositivo in futuro, forse ha senso acquistare un distillatore d'acqua?

Video sul generatore

Come realizzare un generatore di idrogeno con le tue mani senza elettricità, puoi imparare da questo video.

La domanda principale che interessa a molti è quanto è costoso o economico tale riscaldamento? Puoi scoprire se mantieni le statistiche durante la stagione di riscaldamento. Inoltre, è necessario abbattere tutti i costi, come il costo dell'acqua distillata, il costo degli alcali, il costo dell'elettricità, la riparazione della caldaia e la fabbricazione dell'impianto. In base a ciò, puoi decidere se questo tipo di riscaldamento è adatto o meno alla casa.

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