Как собрать водородный генератор собственными руками

Рабочий принцип генератора

Из школьного курса физики известно, что вода при влиянии на нее электротока разлагается на две составляющие: водород и кислород. На основании данного явления выстроен говоря иначе генератор водорода. Данное устройство собой представляет аппарат, в котором происходит электрохимическая реакция для получения из воды водорода и кислорода. Процесс электролиза воды показан на рисунке ниже.

Процесс электролиза воды
На выходе генератора образуется не водород и кислород в чистом виде, а говоря иначе газ Брауна, по имени ученого, который первый раз получил его. Его называют еще «гремучим газом», так как он при конкретных условиях взрывоопасен. Причем при горении этого газа можно получить практически в 4-ре раза больше энергии, чем было потрачено на его изготовление.

Данная установка для изготовления водорода показана на рисунке ниже.

Промышленная установка для изготовления водорода
Как носитель энергии водород на самом деле не имеет себе равных, а залежи его фактически безграничны. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет большое количество энергии тепла, несравненно большее, чем любое углеводородное горючее. Взамен вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при эксплуатации сетевого газа, при возгорании водорода образуется простая вода в виде пара. Одна беда: данный элемент химии не попадается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.
Электролизеры производятся серийно и предназначаются для газопламенных (сварочных) работ. Ток конкретной силы и частоты подается на группы пластин из металла, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после этого подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче ставится клапан, пропускающий горючее исключительно в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки системой предусматривается специализированный измеритель, по сигналу которого выполняется ее впрыск в пространство для работы электролизера. За превышением давления в середине сосуда наблюдает аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора состоит в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Характерности водородного генератора

Чистый водород выделяется в ходе очень разных хим. реакций, но подобный вариант его добычи считается очень сложным, а очень часто и чрезмерно дорогим.
В виде исключения могут быть технологичные процессы, при которых газ образуется как второстепенный продукт, но такое его изготовление имеет пока мизерные объемы.
Намного легче выделять водород из воды, пропуская через нее переменный ток – данный процесс и именуют электролизом. В первую очередь молекула Н2О распадается на атом водорода Н и гидроксогруппу ОН, после происходит конечное деление кислорода и водорода.
Первый, имея негативный заряд, устремляется к аноду, второй – к катоду. Детали собираются в виде пузырьков, которые, достигнув конкретного размера, отрываются от электрода и всплывают. Дальше кислород и водород без всякого деления (данная смесь стала называться «газа Брауна») поступают в горелку, где в процессе сжигания опять превращаются в воду. Чтобы подача готового продукта происходила без трудностей, водородные резервные электростанции часто оснащают воздушным дренажом.
Понятно, что продуктивность установки будет вырастать с увеличением площади контакта между водой и электродами. Поэтому последние выполняют в виде пластин. Они собираются в конструкции, напоминающие стальные ребристые батареи отопления.
С целью увеличения продуктивности в настоящее время используют цилиндрические электроды, а еще имеющие более криволинейную форму.
Скорость выделения водорода зависит и от материала электродов.
Взамен меди или нержавейки в современных «продвинутых» генераторах используют особенные сплавы, которые стоят не дешево.
Еще одно требование – вода должна пропускать ток. Напомним, что в дистиллированном виде она считается диэлектриком. Проводником электричества эту жидкость выполняют ионы, на которые распадаются растворенные в ней вещества, первым делом соли. Чем более крутым считается раствор, тем он будет лучше пропускать ток.

Преимущества, и недостатки

Из плюсов подобного вида отопления можно отметить такие:

1. Это чистый в экологическом плане вид отопления, так же как и при сгорании водорода в кислородной обстановке образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких веществ которые вредны для здоровья в атмосферу.
2. Можно без особенных переделок присоединить генератор к имеющейся системе отопления водяного типа приватного дома.
3. Установка работает очень тихо, по этому не просит какого-то особенного помещения.

1. У водорода высокая температура горения, какая в обстановке кислорода достигает 3200°С, по этому котел прямого сжигания может поломаться моментально. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, по этому проблематику можно считать фактически решённой.
2. Во время работы с газом Брауна необходимо быть предельно осторожным, потому как он взрывоопасен. Это решается применением в устройстве разных предохранительных клапанов и автоматики.
3. Просит применения для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
4. Высокая цена оборудования. Для решения данной проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода собственными руками.

Плюсы применения

Основное достоинство водорода как топлива состоит в его полной безвредности: при горении данного вещества образуется чистый пар перегретый.
Ни один другой вид топлива не похвастатется этим качеством.

Даже газ при сжигании образовывает углекислоту, которая, как принято сегодня считать, приводит к появлению парникового эффекта.
Еще одно преимущество – доступность. Водород считается очень распространенным веществом во Вселенной, а добывать его можно прямо из воды, залежи которой на нашей планете можно считать безграничными. Правда, как мы увидим дальше, доступность эта пока только видимая.
Основным преимуществом считается и то, что для перехода на водородное горючее котел на газу, как и мотор внутреннего сгорания, практически не нужно реконструировать.

Отрицательные стороны водородного типа обогрева строений

В дискуссиях на тему полезности использования водородного топлива для систем обогрева пессимисты приводят важные факты:

1. Большая цена: даже в наиболее эффективных ионных установках, созданных на данное время, для получения водорода приходится расходовать в несколько раз больше энергии, чем даёт дальнейшее его сжигание.
2. Взрывоопасность: в способности водорода легко взрываться люди поняли во время крушения дирижабля «Гинденбург», баллон которого был заполнен собственно этим газом.
3. Сложность подготовительного процесса: получить водород из воды – это половина дела. Для хорошего применения в теплогенераторах он должен подаваться при стабильном давлении, для чего потребуются нагнетатель воздуха и дополнительный резервуар с редуктором. Более того, необходимо будет освободится от пара на воде, что попросит использования осушителя.

Установку для выделения водорода из воды очень легко сделать своими руками. По собственным свойствам она не будет сильно уступать покупной, зато обойдется намного дешевле. Рассмотрим постепенно этапы создания.

Проект (чертеж)

Для производства генератора понадобится плотно закрывающийся емкость, которая в начале производства водорода будет заполняться водой.

Размещенные в середине электроды будут иметь вид набора пластин (понадобится 16 штук), установленных с зазором в 1 мм.
Чтобы его обеспечить, между пластинами необходимо поместить нейлоновые прокладки (разрешается любой иной диэлектрик).
Расстояние в 1 мм считается идеальным: если его сделать больше – придется увеличивать силу тока; при уменьшении зазора будет затруднен выход газовых пузырьков. Пластины будут по очереди соединяться с анодом и катодом 12-вольтного источника питания. При этом их нужно одеть на ось, также которая сделана из диэлектрического материала.
Когда электроды будут закреплены на держателе, его потребуется закрепить к крышке корпуса снизу.
Для отбора смеси газа в крышку корпуса врезается трубка от обыкновенной капельницы. Более того, в ней нужно высверлить еще два отверстия, через которые будут пропущены провода. После сборки установки все отверстия в крышке необходимо будет загерметизировать при помощи герметика на основе силикона или клея.
Неотъемлемым элементом генератора считается водяной замок. Для его изготовления понадобится маленькая емкость (подойдёт простая бутылка), куда перед использованием устройства потребуется налить воду. В плотно закрывающемуся крышке необходимо высверлить два отверстия: в одно пропускаем трубку от генератора (ее следует опустить до самого дна), а во второе – еще одну трубку, по которой газовая смесь будет поступать к горелке. Отверстия в крышке водяного замка тоже должны быть герметизированы. Воду в бутылку следует наливать на ? ее объема.

Выбор электродов

Материал, из которого будут сделаны электроды, должен владеть малым электрическим сопротивлением и быть химически инертным в отношении к кислороду и имеющимся в растворе веществам.
При несоблюдении второго требования станет иметь место хим. реакция с участием включенных к катодному полюсу электродов, вследствие которой раствор станет насыщаться сторонними веществами.

Собственно поэтому медь – самый лучший из проводников – в растворе воды использовать нельзя. Взамен нее лучше всего применять нержавейку. Идеальная толщина для пластин-электродов из данного материала – 2 мм.

Контейнер

С учетом опасности взрыва корпус генератора следует делать из крепкого и гибкого материала, устойчивого к большим температурам. Наиболее целесообразно таким требованиям отвечает сталь. Нужно только полностью не допустить контакта проводов или электродов с корпусом, следствием которого будет короткое замыкание.
Обогащение топливно-воздушной смеси водородом способствует уменьшению расхода горючего. По свидетельству некоторых автомобилистов, экономия топлива может быть до 30%.
За основу автомобильного генератора водорода принято устройство, какое было описано в прошлом разделе. Разница состоит в отсутствии водяного замка (получившийся водород сразу направляется во впускной коллектор) и наличии управляющего блока. Последний будет настраивать силу тока между электродами в зависимости от числа оборотов мотора.
Самостоятельное изготовление такого блока под силу лишь для тех, кто свободно ориентируется в радиоэлектронике, по этому мы советуем воспользоваться покупным вариантом. Тем более что блоки производственного изготовления всю работу по регулированию продуктивности водородного генератора берут на себя, не требуя участия пользователя.

Детали системы для автомобильного генератора
Все что потребуется – в самый первый раз вручную выбрать значение силы тока (подходящее) для режимов «неженатый ход» и «самая большая нагрузка», а дальше блок управления будет сам варьировать продуктивность установки в заданных пределах.

Нужно довольно внимательно уплотнять все соединения: утечка водорода пожароопасен.

Герметичность конструкции наиболее целесообразно проверять мыльной пеной: утечки, если таковые имеются, проявят себя регулярно возникающими и растущими пузырьками.
Корпус автомобильного генератора водорода можно сделать из водопроводного фильтра, являющийся самым прочным. Объем его невысокий и чтобы установку не доводилось очень часто заправлять, ее можно в дополнение оснащать баком для хранения запаса раствора. К рабочей емкости он прикрепляется 2-мя трубками.
Рукодельное устройство схематически собой представляет емкость с водой, куда помещены электроды для изменения воды в водород и кислород.
Для того чтобы собственными руками сделать такое устройство, потребуются:

1. Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдёт нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т.
2. Пластины из акрилового стекла.
3. Резиновые трубки для водоподвода и отвода газов.
4. Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
5. Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.

В первую очередь нарезают нержавеющие пластины на прямоугольники 200?200мм. Уголки на пластинах необходимо обрезать для того, чтобы потом перетянуть всю конструкцию болтами. В каждой пластине просверливаем отверстие диаметром 5мм, на расстоянии 3см от низа пластин, для движения воды по замкнутому контуру. Также к каждой пластине припаивают кабель для присоединения к источнику питания.
Перед сборкой из резинового материала выполняют кольца с внешним диаметром 200мм и внутренним – 190мм. Еще необходимо подготовить две пластины из акрилового стекла толщиной 2см и размерами 200?200мм, при этом необходимо заранее сделать в них отверстия по четырем сторонам под стягивающие болты М8.

Водородный генератор собственными руками
Для того чтобы убрать попадание газа назад в газогенератор, на пути от генератора к горелке следует приготовить сифон, а самый лучший вариант два затвора.

Конструкция затвора – это емкость с водой, в которую со стороны генератора трубка опущена в воду, а та трубка, что идет к горелке, выше водного уровня. Схема генератора водорода с затворами показана на рисунке ниже.

Схема генератора водорода с сифонами
В электролизере – герметичной емкости с водой с опущенными электродами при подаче напряжения начинает выделяться газ. По трубке 1 он подается к 1 затвору. Конструкция сифона устроена аналогичным образом, как видно из рисунка, что газ может двигаться только по направлению от электролизера к горелке, а не наоборот.
Этому мешает различная плотность воды, которую необходимо одолеть на обратном пути. Дальше по трубке 2 газ двигается к 2 затвору, предназначенного для хорошей надежности системы: если вдруг почему-то не сработает первый затвор. После чего газ подается к горелке при помощи трубки 3. Сифоны являются неотъемлимой частью устройства, потому как препятствуют движению газа назад.
При попадании газа назад в электролизер может случиться взрыв устройства. По этому нельзя ни в коем случае использовать прибор без сифонов!
Генератор для работ по сварке – это сейчас единственное использование на практике электролитическому расщеплению воды. Применять его для домашнего отопления нецелесообразно и вот почему. Расходы источников энергии при газопламенных работах не очень важна, основное, что сварщику не надо таскать тяжеленные балоны и копаться со шлангами. Иное дело – отопление дома, где каждая копейка на счёту. И здесь водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.
Серийные сварочные резервные электростанции стоят очень дорого, потому как в них применяются катализаторы процесса электролиза, в их состав входит платина. Можно создать водородный генератор собственными руками, но его результативность будет еще меньше, чем у производственного. Получить горючий газ вам точно получится, но навряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной комнаты больших размеров, не то что всего дома. А если и хватит, тогда нужно будет платить очень большие счета за электричество.

Работа

После сборки можно начинать проверки прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду необходимо добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на всякий случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора.
После чего к электродам по схеме подключают ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с очень маленького напряжения и затем регулярно повышаюту, наблюдая за газовыделением.
Заранее работы лучше проводить на чистом воздухе вне дома. Потому как установка взрывоопасна, все работы следует проводить очень осторожно.
При испытаниях следят за работой прибора. Если имеет место малюсенькое пламя горелки, то может быть или невысокое газовыделение в генераторе, или где нибудь происходит газовая утечка. Если раствор помутнел, нечистый, его необходимо заменить. Также нужно следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела.

Домашнее отопление газом Брауна

Рабочая схема водородного генератора. (Для увеличения нажмите)
Водород считается очень распространенным элементом химии, по этому выгодно с точки зрения экономии его применять.
Для большинства хозяев домов и дач часто появляется вопрос, как получить «чистую» и недорогую энергию для нужд в бытовых задачах и целях. Ответ можно отыскать в подобных инновациях, как водогенератор для отапливания дома.

Ученые, благодаря собственным разработкам, дали возможность многим применять данное устройство для получения газа. Установка способна вырабатывать водород (газ Брауна) и этот газ будет применен для получения энергии.
Можно это соединение представить химической формулой, как hho. Данный газ можно получить из воды при помощи метода электролиза. Имеется множество примеров в жизни, когда люди хотят собственный дом обогревать оксиводородом. Но чтобы данный вариант топлива приобрел востребовательность, нужно в первую очередь обучиться получать его (газ Брауна) в домашних условиях.

До этого времени нет технологии водородного отопления приватного дома, которая была бы достаточно хорошей.
Как только проведены проверки можно подключать установку к газовому водогрею дома. Для этого котел необходимо чуть-чуть переделывать, а конкретно собственными руками сделать жиклер с отверстием диаметра поменьше, чем у производственного, рассчитанного на газ. Генератор в готовом виде изображен на рисунке ниже.

Генератор водорода в готовом виде
В отопительную систему приватного дома должна быть обязательно залита вода. Пламя горелки может расплавить котел, если там не будет воды.
После чего регулируют водо подачу в устройство и начинают убирать пробки в системе обогрева дома. После при помощи регулировки водоподачи и напряжения питания настраивают работу котла.

При эксплуатировании установки в течение сезона отопления проводят конечное тестирование, в ходе которого решаются ряд вопросов:

1. Хватает ли газа для домашнего отопления. Если его недостаточно, то можно собственными руками сделать установку большей продуктивности.
2. Насколько выгодно работает котел на водороде, другими словами насколько котел долго прослужит.
3. Цена этого отопления – Для этого необходимо завести журнал, в котором вести расчеты затрат на отопление и температуры в доме и на улице в ходе работы котла. На основании таких данных потом делаем вывод, насколько хорошо обогревать дом водородом.

На основании таких данных можно к следующему отопительному периоду приготовиться более со всей серьезностью. Во время эксплуатационных работ можно заметить, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства необходимо переделывать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в последующем предполагается пользоваться устройством, может, имеет смысл приобрести дистиллятор для воды?