Думка про те, що водойми планети буквально переповнені самим бездоганним з точки зору екології паливом - воднем, - давно ятрить уми вчених.
За весь час було запропоновано чимало рішень, що дозволяють отримувати цей газ в чистому вигляді.
Як з'ясувалося, добувати пальне з води може кожен з нас за допомогою простого процесу, званого електролізом. Далі ми дізнаємося, як зробити водневий генератор своїми руками для опалення.
Особливості водневого генератора
Чистий водень виділяється в ході різноманітних хімічних реакцій, але такий спосіб його видобутку є досить складним, а часто і занадто дорогим.
Виняток становлять технологічні процеси, при яких газ утворюється як побічний продукт, але таке його виробництво має поки мізерні обсяги.
Набагато простіше виділяти водень із води, пропускаючи через неї електричний струм - це процес і називають електролізом. Спочатку молекула Н2О розпадається на атом водню Н і гидроксогрупп ОН, потім відбувається остаточне розділення кисню і водню.
Перший, маючи негативний заряд, спрямовується до анода, другий - до катода. Елементи накопичуються у вигляді бульбашок, які, досягнувши певного розміру, відриваються від електрода і спливають. Далі кисень і водень без всякого поділу (ця суміш отримала назву «газу Брауна») надходять в пальник, де в процесі спалювання знову перетворюються в воду. Щоб подача готового продукту відбувалася без труднощів, водневі генератори часто обладнають повітряним дренажем.
Очевидно, що продуктивність установки буде зростати зі збільшенням площі контакту між водою і електродами. З цієї причини останні виконують у вигляді пластин. Вони збираються в конструкції, що нагадують сталеві ребристі радіатори опалення.
Швидкість виділення водню залежить і від матеріалу електродів.
Замість міді або нержавіючої сталі в сучасних «просунутих» генераторах застосовують особливі сплави, які коштують досить дорого.
Ще одна умова - вода повинна пропускати струм. Відзначимо, що в дистильованому вигляді вона є діелектриком. Провідником електрики цю рідину роблять іони, на які розпадаються розчинені в ній речовини, в першу чергу солі. Чим більше крутим є розчин, тим краще він буде пропускати струм.
Зі збільшенням розмірів електрода зменшується потужність виділення тепла при пропущенні через нього електричного струму. Це дуже важливий момент, оскільки при нагріванні понад 65 градусів пластини інтенсивно покриваються нальотом, який доведеться постійно зчищати.
переваги використання
Жоден інший вид палива не може похвалитися цим якістю.
Навіть природний газ при спалюванні утворює вуглекислоту, яка, як прийнято сьогодні вважати, призводить до виникнення парникового ефекту.
Друга перевага - доступність. Водень є найпоширенішим речовиною у Всесвіті, а добувати його можна прямо з води, запаси якої на нашій планеті можна вважати невичерпними. Правда, як ми побачимо далі, доступність ця поки тільки здається.
Важливою перевагою є і те, що для переходу на водневе паливо газовий котел, як і двигун внутрішнього згоряння, майже не потрібно переробляти.
Негативні сторони водневого типу обігріву будівель
У дискусіях на тему доцільності застосування водневого палива для систем опалення скептики призводять вагомі аргументи:
- Висока вартість: навіть в самих ефективних електролізних установках, створених на сьогоднішній день, для отримання водню доводиться витрачати в 2 рази більше енергії, ніж дає наступне його спалювання.
- Вибухонебезпечність: в здатності водню легко вибухати люди переконалися під час аварії дирижабля «Гінденбург», балон якого був заповнений саме цим газом.
- Складність підготовчого процесу: отримати водень із води - це півсправи. Для ефективного використання в теплогенераторах він повинен подаватися при стабільному тиску, для чого знадобляться компресор і додатковий резервуар з редуктором. Крім того, потрібно буде позбутися від водяної пари, що потребують застосування осушувача.
Таким чином, установка для отримання водню перетворюється в цілий комбінат, який далеко не кожен домовласник зможе придбати і розмістити у себе.
Створення водневого генератора своїми руками
Установку для виділення водню з води досить просто виготовити самостійно. За своїми характеристиками вона не буде сильно поступатися покупної, зате обійдеться набагато дешевше. Розглянемо послідовно етапи створення.
Проект (креслення)
Розташовані всередині електроди матимуть вигляд набору пластин (знадобиться 16 штук), встановлених з зазором в 1 мм.
Щоб його забезпечити, між пластинами потрібно помістити нейлонові прокладки (допускається будь-який інший діелектрик).
Відстань в 1 мм є оптимальним: якщо його збільшити - доведеться нарощувати силу струму; при зменшенні зазору буде утруднений вихід газових бульбашок. Пластини будуть по черзі з'єднуватися з анодом і катодом 12-вольтного джерела живлення. При цьому їх необхідно надіти на вісь, також виготовлену з діелектричного матеріалу.
Коли електроди будуть закріплені на тримачі, його необхідно буде прикріпити до кришки корпусу знизу.
Для відбору газової суміші в кришку корпусу врізається трубка від звичайної крапельниці. Крім того, в ній необхідно просвердлити ще два отвори, через які будуть пропущені дроти. Після складання установки всі отвори в кришці потрібно буде загерметизувати за допомогою силіконового герметика або клею.
Важливим компонентом генератора є гідрозатвор. Для його виготовлення знадобиться невелика ємність (підійде звичайна пляшка), куди перед застосуванням пристрою необхідно буде налити воду. У герметично закривається кришці потрібно просвердлити два отвори: в одне пропускаємо трубку від генератора (її необхідно опустити до самого дна), а в другу - ще одну трубку, по якій газова суміш буде надходити до пальника. Отвори в кришці гідрозатвори також повинні бути герметизовані. Воду в пляшку слід наливати на ¾ її обсягу.
Щоб вода, залита в корпус генератора, мала кращу провідність, в неї потрібно додати пару столових ложок повареної солі або каустичної соди (гідроксид натрію).
Підбір електродів
Матеріал, з якого будуть виготовлені електроди, повинен володіти малим електричним опором і бути хімічно інертним по відношенню до кисню і наявними в розчині речовин.
При недотриманні другої вимоги матиме місце хімічна реакція за участю підключених до катодного полюсу електродів, внаслідок якої розчин стане насичуватися сторонніми речовинами.
Саме тому мідь - один з кращих провідників - у водному розчині застосовувати не можна. Замість неї рекомендується використовувати нержавіючу сталь. Оптимальна товщина для пластин-електродів з цього матеріалу - 2 мм.
З урахуванням небезпеки вибуху корпус генератора слід виготовляти з міцного і пластичного матеріалу, стійкого до високих температур. Найкраще цим вимогам відповідає сталь. Необхідно тільки повністю виключити контакт проводів або електродів з корпусом, наслідком якого буде коротке замикання.
З характеристиками септика Славаква ви можете ознайомитися тут.
Водневий генератор для автомобіля своїми руками (креслення)
Збагачення паливно-повітряної суміші воднем сприяє зниженню витрати пального. За свідченням деяких автолюбителів, економія палива може скласти до 30%.
За основу автомобільного генератора водню прийнято пристрій, який було описано в попередньому розділі. Різниця полягає в відсутності гідрозатвори (отриманий водень відразу направляється у впускний колектор) і наявності блоку управління. Останній буде регулювати силу струму між електродами в залежності від числа обертів двигуна.
Елементи системи для автомобільного генератора
Все що буде потрібно - в самий перший раз вручну підібрати значення сили струму (оптимальне) для режимів «холостий хід» і «максимальне навантаження», а далі блок управління буде сам варіювати продуктивність установки в заданих межах.
Необхідно дуже ретельно ущільнювати всі з'єднання: витік водню може призвести до пожежі.
Герметичність конструкції найкраще перевіряти мильною піною: витоку, якщо такі є, проявлять себе постійно з'являються і ростуть бульбашками.
Корпус автомобільного генератора водню можна виготовити з водопровідного фільтра, який є досить міцним. Обсяг його невеликий і щоб установку не доводилося надто часто заправляти, її можна додатково обладнати баком для зберігання запасу розчину. До робочої ємності він приєднується двома трубками.
