Kuidas ise ehitada vesinikugeneraatorit koju: praktilised nõuanded valmistamiseks ja paigaldamiseks

Oleme harjunud pidama maagaasi kõige taskukohasemaks kütuseliigiks. Kuid selgub, et sellel on väärikas alternatiiv – vesinik, mida saadakse vee lõhustamisel. Selle kütuse tootmise lähteainet saame täiesti tasuta. Ja kui lisaks ehitada vesinikugeneraator oma kätega, oleks kokkuhoid lihtsalt vapustav. Eks ole?

Oleme valmis jagama Teiega väärtuslikku teavet vesiniku tootmiseks mõeldud tehnilise seadme koostamise variantide ja reeglite kohta. Esitatud artikli läbitöötamine tagab laitmatult töötava seadme valmistamise.

Neile, kes soovivad ise valmistada odavat, kuid väga tõhusat kütust andvat generaatorit, pakume põhjalikku juhendit. Anname soovitusi asjatundlikuks kasutamiseks. Toimimispõhimõtet selgitavate informatiivsete lisadena on kasutatud fotosid ja videoid.

Vesiniku tootmise meetodid

Keskkooli keemiatundides anti kunagi selgitusi, kuidas harilikust kraaniveest vesinikku saada. Keemia valdkonnas on selline mõiste – elektrolüüs. Just tänu elektrolüüsile on vesiniku saamine võimalik.

Lihtsaim vesinikuseade on teatav veega täidetud anum. Vee kihi all on kaks plaatelektroodi. Neile juhitakse elektrivool. Kuna vesi on suurepärane elektrivoolu juht, tekib plaatide vahel väikese takistusega kontakt.

Väikest veetakistust läbiv elektrivool soodustab keemilise reaktsiooni teket, mille tulemusena vesinik moodustub.

Eksperimentaalse vesinikuseadme skeem, mida varem õpiti keskkooli keemiaprogrammis. Nagu selgub, ei olnud need tunnid tänapäeva igapäevaste vajaduste jaoks üleliigsed.

Näib, et kõik on lihtne ja jäänud on vaid väike asi – koguda tekkinud vesinik, et seda energiaallikana kasutada. Kuid keemias ei saa kunagi hakkama ilma peente detailideta.

Nii on ka siin: kui vesinik ühineb hapnikuga, moodustub teatud kontsentratsioonil plahvatusohtlik segu. See on üks kriitilistest nähtustest, mis piiravad piisavalt võimsate kodujaamade ehitamist.

Vesinikugeneraatori ehitus

Vesinikugeneraatorite oma kätega ehitamiseks võetakse aluseks tavaliselt Browni seadme klassikaline skeem. Selline keskmise võimsusega elektrolüüser koosneb rakkude rühmast, millest igaüks sisaldab plaatelektroodide rühma. Seadme võimsuse määrab plaatelektroodide kogupindala.

Rakud paigutatakse anumasse, mis on väliskeskkonna suhtes hästi isoleeritud. Mahuti korpusele juhitakse välja torud veetorustiku ühendamiseks, vesiniku ärajuhtimiseks ja elektriühenduse kontaktpaneel.

Vesinikugeneraator, mis on projekteeritud Browni skeemi järgi. Kõigi arvutuste kohaselt peaks see seade tagama kodumajapidamisele soojuse ja valguse. Teine küsimus on, millised mõõtmed ja võimsus seda võimaldavad (+)

Browni generaatori skeem näeb muuhulgas ette veetihendi ja tagasilöögiklapi olemasolu. Nende elementide abil tagatakse seadme kaitse vesiniku tagasivoolu eest. Sellise skeemi järgi ei ole teoreetiliselt välistatud vesinikuseadme kokkupanek, näiteks maamaja kütte korraldamiseks.

Vesinikküte kodus

Vesinikugeneraatori kokkupanek tõhusa kodukütte jaoks – ettevõtmine, mis ei pruugi olla ulmeline, kuid on ilmselgelt äärmiselt kahjumlik. Et saada vajalik kogus vesinikku kodukatlamaja tarbeks, läheb vaja mitte ainult võimsat elektrolüüsiseadet, vaid ka märkimisväärset hulka elektrienergiat.

Kodus toodetud vesinikuga kulutatud elektrienergia kompenseerimine tundub ebaotstarbekas protsess.

Tegelikult toimiv kodune vesinikugeneraator. Ainus, mis kurvastab, on see, et tegemist on vaid eksperimentaalse versiooniga, mis suudab vaid näidata, kuidas sädemeist leek tekib.

Sellegipoolest ei lõpe katsed lahendada küsimust, kuidas oma kätega kodust vesinikugeneraatorit teha. Artikkel, millega soovitame tutvuda, tutvustab ühe praktikas katsetatud vesinikukatla mudeli tööpõhimõtet ja seadet.

Ja siin on näide ühest vaevarikastest variantidest:

1. Valmistatakse ette hermeetiline usaldusväärne anum.
2. Valmistatakse torujad või plaadikujulised elektroodid.
3. Pannakse kokku tööpinge ja -voolu juhtimisskeem.
4. Valmistatakse lisamoodulid tööjaama jaoks.
5. Valitakse tarvikud (voolikud, juhtmed, kinnitusdetailid).

Loomulikult on vaja tööriistakomplekti, sealhulgas spetsiaalset varustust, näiteks ostsilloskoopi ja sagedusmõõturit. Kõige vajalikuga varustudes võib asuda otse koduse vesinikuküttesüsteemi valmistamise juurde.

Projekti teostamine oma kätega

Esialgu tuleb valmistada vesinikutootmissükk. Kütuseelemendi gabariitmõõtmed on veidi väiksemad kui generaatori korpuse sisemised pikkus ja laius. Elektroodidega ploki kõrgus on 2/3 põhikorpuse kõrgusest.

Sükk võib valmistada tekstoliidist või pleksiklaasist (seina paksus 5-7 mm). Selleks lõigatakse mõõtude järgi viis tekstoliitplaati. Neist liimitakse (epoksüliimiga) ristkülik, mille alumine osa jääb lahtiseks.

Ligikaudu sellised orgaanilisest klaasist plaadid moodustavad vesinikugeneraatori kütuseelemendi korpuse. Tõsi, siin on näidatud veidi teistsugune insenerimõtte variant – kokkupanekuks ja kruvidega kinnitamiseks.

Ristküliku ülemisse külge puuritakse vajalik arv väikseid auke elektroodplaatide varreosade jaoks, üks väike auk tasemeanduri jaoks, pluss üks 10-15 mm läbimõõduga auk vesiniku väljumiseks.

Ristküliku sees paigutatakse elektroodplaadid, mille kontaktvarsad juhitakse läbi ülemise plaadi aukude süki väljapoole. Paigaldatakse veetaseme andur süki 80% täitumuse juurde. Kõik üleminekud tekstoliitplaadis (välja arvatud vesiniku väljund) täidetakse epoksüliimiga.

Fotol kujutatud generaatori moodulite konstruktsiooni eripäraks on silindriline teostusvorm. Samuti on selle miniatuurse energiaallika elektroodid teisiti teostatud.

Vesiniku väljalaskeava tuleb varustada liitmikuga – kinnitada see mehaaniliselt, kasutades tihendit või liimida. Kokkupandud vesiniku genereerimiskamber asetatakse seadme põhikorpuse sisse ja selle ülemine perimeeter tihendatakse hoolikalt (jällegi võib kasutada epoksüvaiku).

Nii valiti vesinikugeneraatori korpus järgmiseks eksperimentaalseks projektiks. Lihtne idee köidab, kuid see variant ei sobi tõenäoliselt võimsale jaamale, mis on mõeldud eramaja ruumide kütmiseks.

Kuid enne kambri sissepanekut tuleb generaatori korpus ette valmistada:

• teha veevarustus põhja piirkonnas;
• valmistada ülemine kaas koos kinnitusdetailidega;
• valida usaldusväärne tihendusmaterjal;
• paigaldada kaanele elektriline klemmiliist;
• paigaldada kaanele vesiniku kollektor.

Tulemuseks peaks olema osaliselt töövalmis vesinikugeneraator pärast seda, kui:

1. Kütusekamber on korpusesse laaditud.
2. Elektroodid on ühendatud kaane klemmiliistul.
3. Vesiniku väljalaske liitmik on ühendatud vesiniku kollektoriga.
4. Kaas on paigaldatud korpusele läbi tihendi ja kinnitatud.

Jääb vaid vesi ja lisamoodulid ühendada.

Vesinikugeneraatori lisad

Omatehtud vesiniku tootmise seadet tuleb täiendada abimoodulitega. Näiteks veevarustusmooduliga, mis on funktsionaalselt ühendatud generaatori sees oleva tasemeanduriga.

Lihtsal kujul koosneb see moodul veepumbast ja juhtimiskontrollerist. Pumpa juhib kontroller anduri signaali järgi, sõltuvalt veetasemest kütusekambri sees.

Täiendavad konstruktsioonielemendid, mis tuleb lisada iga vesinikujaama ja isegi eksperimentaalsejaama konstruktsiooni. Ilma automaatika-, juhtimis- ja kaitseseadmeteta ei tohi vesinikugeneraatorit kasutada.

Põhimõtteliselt on soovitav omada ka seadet, mis reguleerib elektrivoolu sagedust ja pingetaset, mis antakse kütusekambri tööelektroodide klemmidele. Vähemalt peab elektrimoodul olema varustatud pingestabilisaatori ja ülekoormuskaitsega.

Vesiniku kollektor näeb kõige lihtsamal kujul välja nagu toru, milles asuvad ventiil, manomeeter, tagasilöögiklapp. Kollektorist võetakse vesinik läbi tagasilöögiklapi ja seda saab tegelikult juba tarbijale edastada.

Vesiniku kollektor ja manomeeter – vesinikuseadme lahutamatud osad, tänu millele tagatakse gaasi jaotamine ja rõhu kontroll.

Kuid praktikas on see mõnevõrra keerulisem. Vesinik – plahvatusohtlik gaas, millel on kõrge põlemistemperatuur. Seetõttu ei saa vesinikku lihtsalt võtta ja küttesüsteemi kütusena sisse pumbata.

Seadme kvaliteedikriteeriumid

Kvaliteetse, tõhusa ja produktiivse seadme kokkupanek kodus on äärmiselt keeruline. Näiteks kui võtta arvesse isegi selline kriteerium nagu metall, millest elektroodiplaadid või torud tehakse, on juba oht probleemidega kokku puutuda.

Elektroodide vastupidavus sõltub metalli liigist ja selle omadustest. Võib muidugi kasutada sama roostevaba terast, kuid selliste elementide eluiga on lühike.

Vesinikugeneraatori elektroodiplaatide omamoodi paroodia. Plaadid on võetud tavalisest muutuvkondensaatorist, mis on valmistatud alumiiniumist. Sellistest elektroodidest jätkub täpselt pooleks tunniks tööks isegi väikese eksperimentaalse süsteemi koosseisus.

Olulist rolli mängivad ka paigaldusmõõtmed. Vajalikud on arvutused suure täpsusega seoses nõutava võimsuse, vee kvaliteedi ja muude parameetritega.

Nii, kui vahe suurus tööelektroodide vahel osutub arvutusväärtusest väljapoole, ei pruugi vesinikugeneraator üldse töötada. Halvimal juhul osutub võimsus, millele arvutus tehti, mitu korda väiksemaks.

Isegi elektroode toiteallikaga ühendava juhtme ristlõikel on vesinikugeneraatori seadmes tähtsus. Tõsi, siin on asi seadme ohutu kasutamise küsimus. Sellegipoolest tuleks arvestada ka seda konstruktsioonidetaili koduses teostuses.

Naastes süsteemi ohutu kasutamise juurde, ei tohiks unustada ka nn vesiluku lisamist konstruktsiooni, mis takistab gaasi tagasiliikumist.

Vaatamata üsna muljetavaldavale arvule isetehtud vesinikugeneraatorite arendustele, pole reaalselt tõhusat varianti veel olemas. Kõik mudelid jäävad alla tehasevarustusele.

Tööstuslikult valmistatud generaator

Tööstusliku tootmise tasandil omandatakse ja arendatakse järk-järgult koduseks kasutamiseks mõeldud vesinikugeneraatorite tootmistehnoloogiaid. Tavaliselt toodetakse koduseks kasutamiseks mõeldud energiajaamu, mille võimsus ei ületa 1 kW.

Selline seade on ette nähtud vesinikkütuse tootmiseks pideva töörežiimis mitte rohkem kui 8 tunni jooksul. Nende peamine otstarve on küttesüsteemide energiavarustus.

Samuti töötatakse välja ja toodetakse seadmeid kasutamiseks kondomiiniumide koosseisus. Need on juba võimsamad konstruktsioonid (5-7 kW), mille otstarve pole mitte ainult küttesüsteemide energia, vaid ka elektri tootmine. Selline kombineeritud variant kogub kiiresti populaarsust lääneriikides ja Jaapanis.

Kombineeritud vesinikugeneraatoreid iseloomustatakse kui kõrge kasuteguriga ja väikese süsinikdioksiidi heitega süsteeme.

Näide tegelikult toimivast tööstuslikult valmistatud jaamast võimsusega kuni 5 kW. Sarnaseid seadmeid on tulevikus kavas valmistada eramute ja korterelamute varustamiseks.

Ka Vene tööstus on hakanud tegelema selle paljulubava kütuse tootmisviisiga. Eelkõige arendab Norilski Nikkel vesinikuseadmete, sealhulgas majapidamisseadmete tootmistehnoloogiaid.

Arendus- ja tootmisprotsessis on kavas kasutada väga erinevaid kütuseelementide tüüpe:

• prootonivahetusmembraaniga kütuseelemendid;
• ortofosforhappelised kütuseelemendid;
• metanooli prootonivahetusmembraaniga kütuseelemendid;
• leeliselised kütuseelemendid;
• tahkeoksiidsed kütuseelemendid.

Samas on elektrolüüsiprotsess pöörduv. See asjaolu viitab sellele, et on võimalik saada juba soojendatud vett ilma vesinikku põletamata.

Tundub, et see on järjekordne idee, millest kinni haarates võib käivitada uue kirgede ringi, mis on seotud kodukatla tasuta kütuse hankimisega.

Järeldused ja kasulik video teemal

Kodus isetehtud mudelitega katsetades tuleb valmistuda kõige ootamatumateks tulemusteks, kuid negatiivne kogemus – see on samuti kogemus:

Isetehtud vesinikugeneraatorid kodu jaoks – see on praegu vaid idee tasandil olev projekt. Praktiliselt ei ole realiseeritud isetehtud vesinikugeneraatorite projekte, ja need, mida veebis reklaamitakse, on nende autorite kujutlusvõime või puhtalt teoreetilised variandid.

Seega jääb üle loota vaid kallile tööstuslikule tootele, mis lubab ilmuda juba lähitulevikus.

Kas Teile on teada mõni originaalne vesinikugeneraatori mudel, mida artiklis ei kirjeldatud? Võib-olla soovite jagada väärtuslikku teavet, mis oleks kodumeistritele kasulik? Palun kirjutage oma kommentaarid allpool asuvasse plokki, lisage teemakohaseid fotosid ja avaldage oma arvamus.