Πώς να κατασκευάσετε μια γεννήτρια υδρογόνου για το σπίτι με τα χέρια σας: πρακτικές συμβουλές για την κατασκευή και εγκατάσταση

Έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε το φυσικό αέριο ως το πιο προσιτό είδος καυσίμου. Αλλά αποδεικνύεται ότι υπάρχει μια αξιόλογη εναλλακτική λύση – το υδρογόνο, που λαμβάνεται από τη διάσπαση του νερού. Την πρώτη ύλη για την παραγωγή αυτού του καυσίμου τη λαμβάνουμε εντελώς δωρεάν. Και αν επιπλέον κατασκευάσετε μόνοι σας μια γεννήτρια υδρογόνου, η εξοικονόμηση θα είναι απλά εκπληκτική. Έτσι δεν είναι;

Είμαστε έτοιμοι να μοιραστούμε μαζί σας πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις επιλογές και τους κανόνες συναρμολόγησης της τεχνικής διάταξης που προορίζεται για παραγωγή υδρογόνου. Η μελέτη του άρθρου που παρουσιάζεται στην προσοχή σας θα αποτελέσει εγγύηση για την κατασκευή μιας συσκευής που λειτουργεί απροβλημάτιστα.

Σε όσους επιθυμούν να κατασκευάσουν με τα χέρια τους μια γεννήτρια φθηνού αλλά εξαιρετικά αποδοτικού καυσίμου, προσφέρουμε λεπτομερείς οδηγίες. Παρέχουμε συστάσεις για τη σωστή λειτουργία. Ως ενημερωτικά συμπληρώματα που εξηγούν παραστατικά την αρχή λειτουργίας, χρησιμοποιούνται φωτογραφίες και βίντεο.

Μέθοδοι παραγωγής υδρογόνου

Στα μαθήματα χημείας του γυμνασίου κάποτε δίνονταν εξηγήσεις σχετικά με το πώς να ληφθεί υδρογόνο από συνηθισμένο νερό της βρύσης. Υπάρχει στον τομέα της χημείας μια έννοια – η ηλεκτρόλυση. Ακριβώς χάρη στην ηλεκτρόλυση υπάρχει η δυνατότητα λήψης υδρογόνου.

Η απλούστερη εγκατάσταση υδρογόνου αποτελείται από ένα δοχείο γεμάτο με νερό. Κάτω από το στρώμα του νερού τοποθετούνται δύο πλακοειδή ηλεκτρόδια. Σε αυτά διοχετεύεται ηλεκτρικό ρεύμα. Επειδή το νερό είναι εξαιρετικός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος, μεταξύ των πλακών δημιουργείται επαφή με μικρή αντίσταση.

Το ρεύμα που διέρχεται μέσα από τη μικρή αντίσταση του νερού προκαλεί μια χημική αντίδραση, από την οποία παράγεται υδρογόνο.

Σχήμα πειραματικής εγκατάστασης υδρογόνου, η οποία παλαιότερα διδασκόταν στο πλαίσιο των μαθημάτων χημείας της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης. Όπως αποδεικνύεται, για την αντιμετώπιση των σύγχρονων καθημερινών αναγκών, εκείνα τα μαθήματα δεν ήταν περιττά.

Εκ πρώτης όψεως, όλα είναι απλά και απομένουν ελάχιστα – να συλλέξουμε το παραγόμενο υδρογόνο για να το χρησιμοποιήσουμε ως καύσιμο. Όμως στη χημεία ποτέ δεν γίνεται χωρίς λεπτές λεπτομέρειες.

Έτσι και εδώ: αν το υδρογόνο ενωθεί με οξυγόνο, σε μια συγκεκριμένη συγκέντρωση σχηματίζεται ένα εκρηκτικό μείγμα. Αυτό το σημείο είναι ένα από τα κρίσιμα φαινόμενα που περιορίζουν τις δυνατότητες κατασκευής αρκετά ισχυρών οικιακών σταθμών.

Κατασκευή της γεννήτριας υδρογόνου

Για την κατασκευή γεννητριών υδρογόνου ιδιοχείρως συνήθως χρησιμοποιείται ως βάση το κλασικό σχήμα της εγκατάστασης Μπράουν. Ένας τέτοιος ηλεκτρολύτης μέσης ισχύος αποτελείται από μια ομάδα κυψελών, κάθε μία από τις οποίες περιέχει μια σειρά πλακοειδών ηλεκτροδίων. Η ισχύς της εγκατάστασης καθορίζεται από το συνολικό εμβαδόν της επιφάνειας των πλακοειδών ηλεκτροδίων.

Οι κυψέλες τοποθετούνται στο εσωτερικό ενός δοχείου, καλά απομονωμένου από το εξωτερικό περιβάλλον. Στο κέλυφος της δεξαμενής οδηγούνται σωλήνες για τη σύνδεση της γραμμής νερού, την έξοδο υδρογόνου, καθώς και ο ηλεκτρικός πίνακας σύνδεσης.

Συσκευή παραγωγής υδρογόνου, σχεδιασμένη βάσει του σχεδίου Μπράουν. Σύμφωνα με όλους τους υπολογισμούς, η εγκατάσταση αυτή θα έπρεπε να παρέχει πλήρως θερμότητα και φως στο νοικοκυριό. Άλλο ζήτημα είναι ποιες διαστάσεις και ποια ισχύς θα το επιτρέψουν (+)

Το σχήμα της γεννήτριας Μπράουν προβλέπει, μεταξύ άλλων, την ύπαρξη υδατοφράκτη και βαλβίδας αντεπιστροφής. Χάρη σε αυτά τα στοιχεία εξασφαλίζεται η προστασία της εγκατάστασης από την ανάστροφη ροή υδρογόνου. Με ένα τέτοιο σχέδιο δεν αποκλείεται θεωρητικά η συναρμολόγηση μιας εγκατάστασης υδρογόνου, για παράδειγμα, για την οργάνωση θέρμανσης μιας εξοχικής κατοικίας.

Θέρμανση με υδρογόνο στο σπίτι

Το να συναρμολογήσει κανείς μια γεννήτρια υδρογόνου για αποδοτική θέρμανση του σπιτιού είναι μια ιδέα που μπορεί να μην είναι εξωπραγματική, αλλά σαφώς είναι εξαιρετικά ασύμφορη. Για να ληφθεί ο αναγκαίος όγκος υδρογόνου για έναν οικιακό λέβητα, δεν απαιτείται μόνο μια ισχυρή ηλεκτρολυτική εγκατάσταση, αλλά και σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αποζημίωση της καταναλωμένης ηλεκτρικής ενέργειας με υδρογόνο που παράγεται στο σπίτι θεωρείται μία παράλογη διαδικασία.

Πραγματική λειτουργική οικιακή γεννήτρια υδρογόνου. Το μόνο που απογοητεύει είαι ότι πρόκειται απλώς για μία πειραματική έκδοση, ικανή μόνο να δείξει πώς από μία σπία δημιουργείται φλόγα.

Ωστόσως, οι προςπάθειες για την επίλυση του προβλήματος του πώς να φτιάξει κανείς μία γεννήτρια υδρογόνου για το σπίτι με τα χέρια του δεν σταματούν. Με την αρχή λειτουργίας γα τη δομή ενός από τα δοκιμασμένα στην πράξη μοντέλα του λέβητα υδρογόνου θα σας ξοικειώσει ένα άρθρο, το οποίο σας προτείνουμε να διαβάσετε.

Και ιδού ένα παράδειγμα μιας από τις επίπονες εκδοχές:

1. Προετοιμάζεται ένα σφραγισμένο, αξιόπιστο δοχείο.
2. Κατασκευάζονται σωληνοτά ή επίπεδα ηλεκτρόδια.
3. Συναρμολγείται ένα κύκλωμα ελέγχου της τάσης και του ρεύματος λειτουργίας.
4. Κατασκευάζονται πρόσθετες μονάδες για τον σταθμό λειτουργίας.
5. Επιλέγονται αξεσουάρ (λάστιχα, καλώδια, συνδετήρες).

Φυσικά, θα χρειαστεί ένα σετ εργαλείων, σνμπειλαμβανομένου ειδικού ξοπλιασμού, όπως παλμογράφος και σχνόμετρο. Αφού εξοπλιστείτε με όλα τα απαραίτητα, μπορείτε να προχωρήσετε απθείας στην κατασκευή μιας οικιακής εγκατάστασης θέρμανσης υδρογόνου.

Υλοποίηση του έργου μόνοι σας

Αρχικά, θα χρειαστεί να κατασκευαστεί ένα στοιχείο παραγωγής υδρογόνου. Το στοιχείο καυσίμου έχει διαστάσεις ελαφρώς μικρότερες από τις εσωτερικές διαστάσεις μήκους και πλάτος του περιβλήματος της γεννήτριας. Το ύψος του μπλοκ με τα ηλεκτρόδια αντιστοιχεί στα 2/3 του ύψους του κύριου περιβλήματος.

Το στοιχείο μπορεί να κατασκευαστεί από textolite ή plexiglass (πάχος τοιχώματος 5-7 mm). Για αυτό, κόβονται σε μέγεθος πέντε πλάκες textolite. Από αυτές κολλιέται (με εποξειδική κόλλα) ένα ορθογώνιο, του οποίου το κάτω μέρος παραμένει ανοιχτό.

Περίπου τέτοιες πλάκες από οργανικό γυαλί σχηματίζουν το περίβλημα του στοιχείου καυσίμου της γεννήτριας υδρογόνου. Βέβαια, εδώ φαίνεται μια κάπως διαφορετική εκδοχή μηχανολογικής σκέψης – για συναρμολόγηση και στερέωση με βίδες.

Στην πάνω πλευρά του ορθογωνίου ανοίγονται ο απαιτούμενος αριθμός μικρών οπών για τα στελέχη των ηλεκτροδίων, μία μικρή οπή για τον αισθητήρα στάθμης, συν μία οπή διαμέτρου 10-15 mm για την έξοδο του υδρογόνου.

Μέσα στο ορθογώνιο τοποθετούνται οι πλάκες των ηλεκτροδίων, τα στελέχη επαφής των οποίων περνούν μέσα από τις οπές της πάνω πλάκας έξω από το στοιχείο. Τοποθετείται ο αισθητήρας στάθμης νερού στο 80% της πλήρωσης του στοιχείου. Όλες οι διελεύσεις στην πλάκα από textolite (εκτός από την έξοδο υδρογόνου) γεμίζονται με εποξειδική κόλλα.

Ιδιάζουσα κατασκευή των μονάδων της γεννήτριας που απεικονίζεται στη φωτογραφία – κυλινδρική μορφή. Επίσης, διαφορετικά είναι κατασκευασμένα τα ηλεκτρόδια αυτής της μινιατούρας πηγής ενέργειας.

Η έξοδος υδρογόνου πρέπει να εξοπλιστεί με ένα εξάρτημα σύνδεσης – να στερεωθεί μηχανικά, χρησιμοποιώντας στεγανοποίηση ή κόλληση. Η συναρμολογημένη κυψέλη παραγωγής υδρογόνου τοποθετείται μέσα στο κύριο περίβλημα της συσκευής και στεγανοποιείται προσεκτικά στην άνω περίμετρο (μπορεί να χρησιμοποιηθεί ξανά εποξειδική ρητίνη).

Έτσι επιλέχθηκε το περίβλημα της γεννήτριας υδρογόνου για το επόμενο πειραματικό έργο. Η απλή ιδέα είναι ελκυστική, αλλά είναι αμφίβολο αν αυτή η επιλογή είναι κατάλληλη για έναν ισχυρό σταθμό που προορίζεται για θέρμανση χώρων μιας ιδιωτικής κατοικίας.

Αλλά πριν τοποθετηθεί η κυψέλη στο εσωτερικό, το περίβλημα της γεννήτριας πρέπει να προετοιμαστεί:

• να γίνει είσοδος νερού στην περιοχή του πυθμένα·
• να κατασκευαστεί άνω κάλυμμα με στερέωση·
• να επιλεγεί αξιόπιστο υλικό στεγανοποίησης·
• να τοποθετηθεί ηλεκτρικός ακροδέκτης στο κάλυμμα·
• να τοποθετηθεί συλλέκτης υδρογόνου στο κάλυμμα.

Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει να προκύψει μια μερικώς έτοιμη γεννήτρια υδρογόνου αφού:

1. Η κυψέλη καυσίμου έχει τοποθετηθεί στο περίβλημα.
2. Τα ηλεκτρόδια έχουν συνδεθεί στον ακροδέκτη του καλύμματος.
3. Το εξάρτημα σύνδεσης εξόδου υδρογόνου έχει συνδεθεί με τον συλλέκτη υδρογόνου.
4. Το κάλυμμα έχει τοποθετηθεί στο περίβλημα μέσω στεγανοποίησης και έχει στερεωθεί.

Απομένει μόνο η σύνδεση νερού και πρόσθετων μονάδων.

Προσθήκες στη γεννήτρια υδρογόνου

Η αυτοσχέδια συσκευή παραγωγής υδρογόνου πρέπει να συμπληρωθεί με βοηθητικές μονάδες. Για παράδειγμα, μια μονάδα παροχής νερού, η οποία λειτουργικά συνδυάζεται με έναν αισθητήρα στάθμης που είναι εγκατεστημένος εντός της γεννήτριας.

Σε απλή μορφή, αυτή η μονάδα αποτελείται από μια αντλία νερού και έναν ελεγκτή. Η αντλία ελέγχεται από τον ελεγκτή βάσει σήματος του αισθητήρα, ανάλογα με τη στάθμη του νερού εντός της κυψέλης καυσίμου.

Πρόσθετα δομικά στοιχεία που πρέπει να περιλαμβάνονται στη σχεδίαση οποιουδήποτε σταθμού υδρογόνου, ακόμη και πειραματικού. Χωρίς συσκευές αυτοματισμού, ελέγχου και προστασίας, η γεννήτρια υδρογόνου δεν μπορεί να λειτουργήσει.

Κατ' ουσίαν, είναι επίσης επιθυμητό να υπάρχει μια συσκευή που ρυθμίζει τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος και την τάση που παρέχεται στους ακροδέκτες των ηλεκτροδίων εργασίας της κυψέλης καυσίμου. Τουλάχιστον, η ηλεκτρική μονάδα πρέπει να είναι εξοπλισμένη με σταθεροποιητή τάσης και προστασία από υπερφόρτωση ρεύματος.

Ο συλλέκτης υδρογόνου, στην απλούστερη μορφή του, μοιάζει με έναν σωλήνα όπου τοποθετείται μια βαλβίδα, ένα μανόμετρο, βαλβίδα αντεπιστροφής. Από τον συλλέκτη, η λήψη υδρογόνου πραγματοποιείται μέσω της βαλβίδας αντεπιστροφής και μπορεί ουσιαστικά ήδη να τροφοδοτηθεί στον καταναλωτή.

Ο συλλέκτης υδρογόνου και το μανόμετρο είναι απαραίτητα μέρη της υδρογονικής εγκατάστασης, που εξασφαλίζουν τη διανομή του αερίου και τον έλεγχο της πίεσης.

Αλλά στην πράξη είναι κάπως πιο περίπλοκο. Το υδρογόνο – είναι ένα εκρηκτικό αέριο με υψηλή θερμοκρασία καύσης. Επομένως, δεν είναι δυνατόν απλά να πάρει κανείς και να αντλήσει υδρογόνο στο σύστημα του λέβητα θέρμανσης ως καύσιμο – αυτό δεν μπορεί να γίνει.

Κριτήρια ποιότητας της εγκατάστασης

Η συναρμολόγηση μιας ποιοτικής, αποτελεσματικής και παραγωγικής εγκατάστασης στο σπίτι είναι εξαιρετικά δύσκολη. Για παράδειγμα, ακόμα κι αν λάβουμε υπόψη ένα κριτήριο όπως το μέταλλο από το οποίο κατασκευάζονται οι πλάκες ή οι σωλήνες των ηλεκτροδίων, υπάρχει ήδη κίνδυνος αντιμετώπισης προβλημάτων.

Η αντοχή των ηλεκτροδίων εξαρτάται από το είδος του μετάλλου και τις ιδιότητές του. Μπορεί, φυσικά, να χρησιμοποιηθεί το ίδιο ανοξείδωτο ατσάλι, αλλά η διάρκεια ζωής τέτοιων στοιχείων θα είναι σύντομη.

Μια παρωδία ηλεκτροδιακών πλακών για γεννήτρια υδρογόνου. Οι πλάκες προέρχονται από έναν συνηθισμένο μεταβλητό πυκνωτή, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από αλουμίνιο. Τέτοια ηλεκτρόδια αρκούν για ακριβώς μισή ώρα λειτουργίας, ακόμη και σε μια μικρή πειραματική διάταξη.

Σημαντικό ρόλο παίζουν επίσης οι διαστάσεις τοποθέτησης. Απαιτούνται υπολογισμοί υψηλής ακρίβειας σε σχέση με την απαιτούμενη ισχύ, την ποιότητα του νερού και άλλες παραμέτρους.

Έτσι, εάν το μέγεθος του διακένου μεταξύ των ηλεκτροδίων εργασίας βρεθεί εκτός της υπολογιζόμενης τιμής, η γεννήτρια υδρογόνου μπορεί να μην λειτουργήσει καθόλου. Στη χειρότερη περίπτωση, η ισχύς για την οποία έγινε ο υπολογισμός θα είναι αρκετές φορές μικρότερη.

Ακόμη και η διατομή του σύρματος που συνδέει τα ηλεκτρόδια με την πηγή τροφοδοσίας έχει σημασία στη διάταξη της γεννήτριας υδρογόνου. Βέβαια, εδώ πρόκειται για την ασφαλή λειτουργία της συσκευής. Ωστόσο, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και αυτή η λεπτομέρεια της κατασκευής σε οικιακή εκδοχή.

Επιστρέφοντας στην ασφαλή λειτουργία τou συστήματος, δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε την ενσωμάτωση στη διάταξη του λεγόμενου υδατοφράκτη (water seal) που εμποδίζει την ανάστροφη κίνηση του αερίου.

Παρά τον αρκετά εντυπωσιακό αριθμό αναπτύξεων αυτοσχέδίων γεννητριών υδpoyόνου, μια πραγγματικά αποτελεσματική επιλογή δεν υπάρχει ακόμα. Όλα τα μοντέλα υπολείπονται του epγοστασιακού εξοπλισμού.

Γεννήτρια βιομηχανικής κατασκευής

Σε επίπεδo βιομηχανικής παραγωγής, oι τεχνολογίες κατασκευής γεννητριών υδpoyόνου oικιακής χρήσης σταδιακά κατακτώνται και αναπτύσσονται. Κατά κανόνα, παράγονται ενεργειακοί σταθμοί oικιακής εφαρμογής, των oποίων η ισχύς δεν υπερβαίνει τo 1 kW.

Μια τέτοια συσκευή έχει σχεδιαστεί για την παραγωγή καυσίμου υδpoyόνου σε λειτουργία συνεχούς λειτουργίας για όχι περισσότερo από 8 ώρες. Ο κύριος σκοπός τους είναι η τροφοδοσία συστημάτων θέρμανσης.

Επίσης, αναπτύσσονται και παράγονται εγκαταστάσεις για λειτουργία σε συγκροτήματα κατοικιών (condominiums). Πρόκειται για πιo ισχυρές κατασκευές (5-7 kW), oι oποίες προορίζονται όχι μόνo για την ενέργεια συστημάτων θέρμανσης, αλλά και για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η συνδυαστική επιλογή κερδίζει γρήγορα δημοτικότητα σε δυτικές χώρες και στην Ιαπωνία.

Οι συνδυασμένες γεννήτριες υδpoyόνου χαρακτηρίζονται ως συστήματα με υψηλή απόδοση (ΚΠΔ) και χαμηλές εκπομπές διοξειδίου τού άνθρακα.

Παράδειγμα πραγματικά λειτουργικού βιομηχανικά κατασκευασμένου σταθμού ισχύος έως 5 kW. Παρόμοιες εγκαταστάσεις στο μέλλον σχεδιάζεται να κατασκευαστούν γα τν εκοπλσμό εκοχικών κατοικιών και σγκροτημάτων διαμερισμάτων.

Η ωσικι βιομηχανία άρχσε επσης να σσχεται με αυτν πολλά ποσχόμεη μορή εξόρσς καυσίων. Σγκεκριμένα, «Νορλσκι Νκλ» αναπτσσ τενολογίες παργωγής ονάδν υδργόνου, σμπρλαμβανμένω τν οικιακό.

Σχεδιάζεται να χρησιμοποιηούν διάφοροι τύποι κψελών κασίου κατά η διαδικασία ανάπτης και παραγωγής:

• μεμβράνες ανταλλαγής πρωτονίων;
• φωσφορικού οξέος;
• ανταλλαγής πρωτονίων μεθανόλης;
• αλκαλικές;
• οξειδίων στερεάς κατάστασης.

Εν τω μεταξύ, η διαδικασία της ηλεκτρόλυσης είναι αναστρέψιμη. Αυτό το γεγονός δείχνει ότι υπάρχει η δυνατότητα λήψης ήδη θερμασμένου νερού ωρίς καύση υδρογόνου.

Φαίνεται ότι είναι άλλη μια ιδέα, αρπάζοντας ην οποία μπορεί κανείς να ξεκινήσει μια νέα έξαρση παθών που σχετίζονται με η δωρεάν εξόρυξη καυσίμων για τον οικιακό λέβητα.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Πειραματιζόμενοι στο σπίτι με σπιτικά μοντέλα, πρέπει να είστε προετοιμασμένοι για α πιο απροσδόκητα αποτελέσματα, αλλά η αρνητική εμπειρία – είναι επίσης εμπειρία:

Οι γεννήτριες υδρογόνου για το σπίτι, κατασκευασμένες με α χέρια σας, – είναι προς το παρόν ένα έργο που υπάρχει σε επίπεδο μιας ιδέας. Πρακτικά υλοποιημένα έργα γεννητριών υδρογόνου με α χέρια σας δεν υπάρχουν, και αυτά που προβάλλονται στο διαδίκτυο είναι φαντασία των δημιουργών τους ή καθαρά θεωρητικές επιλογές.

Έτσι, μένει να βασιζόμαστε μόνο σε ένα βιομηχανικό ακριβό προϊόν, ο οποίο υπόσχεται να εμφανιστεί στο άμεσο μέλλον.

Γνωρίζετε κάποιο πρωτότυπο μοντέλο γεννήτριας υδρογόνου που δεν περιγράφεται στο άρθρο; Ίσως θέλετε να μοιραστείτε πολύτιμες πληροφορίες που θα είναι χρήσιμες για τους οικιακούς τεχνίτες; Παρακαλώ, γράψτε σχόλια στο παρακάτω πλαίσιο, ανεβάστε φωτογραφίες σχετικές με το θέμα και εκφράστε η γνώμη σας.