Интерес к генераторам водорода, HHO и газа Брауна, продолжает расти как на дрожжах, но самым радостным фактом является огромное количество людей, которые начинают или планируют собирать генераторы водорода своими руками. Причем совершенно не важно, какой генератор человеку нужен, генератор водорода для авто или генератор водорода для котла или сварки, принцип его действия все равно будет одним и тем же. Чтобы помочь практикам, осваивающим эту нелегкую отрасль, мы начинаем готовить ответы на часто задаваемые вопросы по сборке генераторов водорода своими руками.
Предлагаем Вам первую часть ответов на часто задаваемые вопросы по сборке генератора водорода своими руками. Все ответы, приведены «как есть», то есть без какой-либо вуали, подтекста и скрытых целей, нами преследуемых.
В данном выпуске:
1. А зачем это нужно? Можно ведь пойти и купить в магазине генератор водорода, такой, какой нужен?
2. А разве существуют способы постройки генератора водорода, который будет работать с КПД выше единицы?
3. Я хорошо учился в школе и университете, а потому не верю, что бывают генераторы водорода, работающие с КПД больше единицы, как мне в этом убедиться?
4. Существуют ли на данный момент хорошо описанные и повторяемые схемы для сборки сверхединичных генераторов водорода?
5. Вы публикуете сверхединичные генераторы водорода от Александра (Ksard). Он тоже никогда не поделится своими схемами и наработками?.ж
6. Где и что можно почитать или посмотреть, а также где задавать вопросы? .
7. Какую нужно использовать воду?
8. Какой необходим металл? В различных руководствах говорится о необходимости использовать только очень редкие марки… .
9. Насколько хватает пластин электродов?
10. Как правильно подготовить пластины для электродов?
11. Каковы температурные режимы электролизера и воды?
12. Возможен ли полный перевод автомобиля на газ Брауна?
13. Какие пропорции газа Брауна в топливе безвредны для ДВС?
14. Сколько литров газа Брауна в минуту нужно для работы ДВС?
1. А зачем это нужно? Можно ведь пойти и купить в магазине генератор водорода, такой, какой нужен.
Пока выбор генераторов водорода в магазинах очень скуден. Цена на них неоправданно высока, КПД их работы редко превышает 50% и никогда не превышает даже 90%. Для того, чтобы получить эффективный генератор водорода, работающий с КПД более единицы, на данный момент существует только один путь: сделать его самому.
2. А разве существуют способы постройки генератора водорода, который будет работать с КПД выше единицы?
Конечно существуют! Причем построенные на совершенно разных принципах работы и КПД которых превышает единицу не на доли процентов, что можно списать на погрешности измерений, а превышает единицу в разы!
3. Я хорошо учился в школе и университете, а потому не верю, что бывают генераторы водорода, работающие с КПД больше единицы, как мне в этом убедиться?
Для начала предлагаем посмотреть на уже сделанные и выложенные для всеобщего обозрения генераторы водорода с проведенными измерениями КПД. Также Вы можете воспользоваться нашими онлайн калькуляторами, для расчетов КПД водородных генераторов и выделяемой тепловой мощности.
4. Существуют ли на данный момент хорошо описанные и повторяемые схемы для сборки сверхединичных генераторов водорода?
Нет не существует! Абсолютное большинство выложенных в интернете схем для сборки сверхэффективных генераторов водорода нерабочие. Поэтому не получится найти схему, собрать по ней генератор и радоваться. Прежде придется много поэкспериментировать самому.
5. Вы публикуете сверхединичные генераторы водорода от Александра (Ksard). Он тоже никогда не поделится своими схемами и наработками?
Александр очень активно помогает на форуме практикам, отвечая на их вопросы. Просто у него есть конкретные и четкие цели по доведению своих разработок до логического завершения, а на это нужны средства. Потому Александр до окончания работ по этой теме не планирует отвечать на определенный круг вопросов, в основном это касается электронной схемы управления электролизером.
6. Где и что можно почитать или посмотреть, а также где задавать вопросы?
Раздел обсуждения энергии воды и воды в качестве топлива на форуме проекта Заряд
Тема для вопросов от новичков и начинающих практиков
Раздел энергия воды на проекте Заряд
7. Какую нужно использовать воду?
Практически любую, от водопроводной до дистиллированной. Наилучшая эффективность достигается при использование раствора гидроксида натрия в дистиллированной воде в пропорциях одна столовая ложка на десять литров воды.
8. Какой необходим металл? В различных руководствах говорится о необходимости использовать только очень редкие марки…
Это одно из заблуждений! Подойдет любая нержавеющая сталь! Наилучшие результаты достигаются со сталью, которая не притягивается постоянным магнитом (не является ферромагнетиком), так как на нее ничего не налипает в процессе работы, но и этот момент непринципиален. Главное, чтобы сталь была нержавеющей и, соответственно, чтобы она не окислялась в воде.
9. Насколько хватает пластин электродов?
В процессе работы пластины не разрушаются, поэтому менять их на новые не нужно.
10. Как правильно подготовить пластины для электродов?
Все пластины необходимо тщательно промыть перед сборкой, сначала в мыльном растворе, потом спиртом или водкой. Потом необходимо «погонять» электролизер определенное время, периодически заменяя воду на чистую, и так в течение нескольких дней, пока не выест всю грязь и железо.
Впоследствии вода будет оставаться чистой. Чем чище вода, тем меньше нагрев установки.
11. Каковы температурные режимы электролизера и воды?
При правильно собранном электролизере, пластины и вода не должны нагреваться.
Также крайне желательно электролизер и пластины не перегревать выше 80 градусов.
Если температура на нечистой воде поднимется выше, чем 65 градусов, то грязь и металы с минералами пристанут к пластинам и Вы уже их не удалите и не сможете очистить от них пластины! Их придется удалять только при помощью абразивной обработки, с помощью наждачной бумаги и т.д.
12. Возможен ли полный перевод автомобиля на газ Брауна?
Да, теоретически возможен. Практически любой ДВС работает на газе Брауна совершенно спокойно и устойчиво без каких-либо переделок. Однако необходимо помнить, что продуктом сгорания газа Брауна, является вода, которая без принятия соответствующих мер будет накапливаться в картере двигателя, превращая масло в эмульсию, что приведет к быстрому износу деталей, которые будут с ней соприкасаться в процессе эксплуатации. Поэтому для долгосрочной работы ДВС на газе Брауна необходимо подобрать специальные присадки и решить проблему с удалением воды из масла.
13. Какие пропорции газа Брауна в топливе безвредны для ДВС?
В случае с бензиновыми двигателями возможно до 90% топлива заменить на газ Брауна, оставив только лишь 10 процентов бензина. В случае с дизельным топливом, количество газа Брауна в топливе не должно превышать 75-80%. При соблюдении приведенных выше пропорций применение газа Брауна не будет наносить ДВС никакого видимого урона, а его мощность видимо возрастет.
.
14. Сколько литров газа Брауна в минуту нужно для работы ДВС?
В первую очередь все зависит от объема двигателя, инжекторный двигатель или карбюраторный, какой год службы автомобиля… Если просто взять за основу к примеру жигули «копейку», то ей достаточно 17-18 литров в минуту на холостых оборотах и 20-24 литра на рабочем ходу. Это с расчетом того, что 90% топлива заменены на газ Брауна. Вес такой установки будет порядка 55-60 килограмм с учетом залитой воды.
Как мы уже писали Выше, это только первая часть вопросов. По мере их поступления, мы будем публиковать новые статьи с ответами на поступившие вопросы.
А теперь подарок для студентов вузов, которые слишком сильно увлеклись поиском свободной энергии и совсем забыли про учебу. Есть место, где Вам помогут, а при желание даже сделают дипломы на заказ!
zaryad.com
Принцип работы
Из школьного курса физики известно, что вода при воздействии на нее электрического тока разлагается на две составляющие: водород и кислород. На основании этого явления построен так называемый генератор водорода. Это устройство представляет собой агрегат, в котором происходит электрохимическая реакция для получения из воды водорода и кислорода. Процесс электролиза воды показан на рисунке ниже.
На выходе генератора образуется не водород и кислород в чистом виде, а так называемый газ Брауна, по имени ученого, который впервые получил его. Его еще называют «гремучим газом», так как он при определенных условиях взрывоопасен. Причем при сгорании этого газа можно получить почти в четыре раза больше энергии, чем было затрачено на его производство.
Такая установка для производства водорода изображена на рисунке ниже.
Плюсы и минусы
Из достоинств такого вида отопления можно выделить следующие:
- Это экологически чистый вид отопления, так как при сгорании водорода в кислородной среде образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких вредных веществ в атмосферу.
- Можно без особых переделок подключить генератор к существующей системе водяного отопления частного дома.
- Установка работает бесшумно, поэтому не требует какого-то особого помещения.
Недостатки:
- У водорода большая температура горения, которая в среде кислорода может достигать 3200°С, поэтому обычный котел может выйти из строя очень быстро. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, поэтому проблему можно считать практически решенной.
- При работе с газом Брауна нужно быть очень осторожным, поскольку он взрывоопасен. Это решается использованием в устройстве различных предохранительных клапанов и автоматики.
- Требует использования для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
- Большая стоимость оборудования. Для решения этой проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода своими руками.
Генератор водорода своими руками
Самодельное устройство схематически представляет собой емкость с водой, куда помещены электроды для преобразования воды в водород и кислород.
Для того чтобы своими руками сделать подобное устройство, понадобятся:
- Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдет нержавейка марки 12Х18Н10Т.
- Пластины из оргстекла.
- Резиновые трубки для подвода воды и отвода газов.
- Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
- Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.
Сначала нарезают нержавеющие пластины на прямоугольники 200×200мм. Уголки на пластинах нужно срезать для того, чтобы потом стянуть всю конструкцию болтами. В каждой пластине просверливаем отверстие диаметром 5мм, на расстоянии 3см от низа пластин, для циркуляции воды. Также к каждой пластине припаивают провод для присоединения к источнику питания.
Перед сборкой из резины делают кольца с внешним диаметром 200мм и внутренним – 190мм. Еще нужно приготовить две пластины из оргстекла толщиной 2см и размерами 200×200мм, при этом нужно предварительно сделать в них отверстия по четырем сторонам под стягивающие болты М8.
Сборку начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное с обеих сторон герметиком, далее следующую пластину и так до последней пластины. После этого необходимо всю конструкцию стянуть с двух сторон с помощью шпилек М8 и пластин из оргстекла. В пластинах просверливаются отверстия: в одной – внизу для подвода жидкости, в другой – вверху для отвода газа. Туда вставляется штуцер. На эти штуцера одеваются медицинские полихлорвиниловые трубки. В итоге должна получиться конструкция, как на рисунке ниже.
Конструкция затвора – это емкость с водой, в которую со стороны генератора трубка опущена в воду, а та трубка, что идет к горелке, выше уровня воды. Схема генератора водорода с затворами изображена на рисунке ниже.
В электролизере – герметичной емкости с водой с опущенными электродами при подаче напряжения начинает выделяться газ. По трубке 1 он подается к 1 затвору. Конструкция водяного затвора устроена таким образом, как видно из рисунка, что газ может двигаться только в направлении от электролизера к горелке, а не наоборот. Этому мешает разная плотность воды, которую нужно преодолеть на обратном пути. Далее по трубке 2 газ движется к 2 затвору, который предназначен для большей надежности системы: если вдруг по какой-то причине не сработает первый затвор. После этого газ подается к горелке с помощью трубки 3. Водяные затворы являются очень важной частью устройства, поскольку препятствуют движению газа в обратную сторону.
Эксплуатация
После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.
После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.
При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.
Генератор в системе отопления
После того как проведены испытания можно подсоединять установку к газовому котлу дома. Для этого котел нужно немного переделать, а именно своими руками сделать жиклер с отверстием меньшего диаметра, чем у заводского, рассчитанного на природный газ. Генератор в собранном виде изображен на рисунке ниже.
После этого регулируют подачу воды в устройство и начинают устранять пробки в системе отопления дома. Затем с помощью регулировки подачи воды и напряжения питания настраивают работу котла.
При эксплуатации установки в течение отопительного сезона проводят окончательное испытание, в ходе которого решаются несколько вопросов:
- Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
- Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
- Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.
На основании этих данных можно к следующему отопительному сезону подготовиться более основательно. Во время эксплуатации можно увидеть, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства нужно переделать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в дальнейшем планируется пользоваться устройством, может, есть смысл приобрести дистиллятор для воды?
aqueo.ru
Отличительные особенности водородного отопления
Данный тип отопления основывается на выработке огромного количества тепловой энергии в результате контакта молекул кислорода и водорода. Что характерно, единственным побочным продуктом в этом случае является дистиллированная вода. И чтобы реализовать этот принцип на практике, проводилось множество разработок по созданию водородного отопительного котла (речь идет о промышленных моделях).
Такие приборы отличались габаритностью и, следовательно, для установки требовалось много места. Да и КПД таких котлов был не самым высоким – порядка 80 процентов. Но с тех пор прибор много раз усовершенствовался и в результате мы получили котел для домашнего отопления, работающий по этому принципу. Для нормальной его работы необходимо соблюдать всего несколько важных условий.
- Наличие постоянного электропитания. В основе генераторов лежит реакция электролиза, которая, как известно, без электричества невозможна.
- Постоянное подключение к источнику воды. Зачастую для этого используется водопровод, хотя конкретный расход прибора зависит, конечно же, от его мощности.
- Катализатор нуждается в регулярной замене. Частота этой замены зависит, как и предыдущий показатель, от мощности, а также от особенностей конкретной модели.
И если сравнивать водородное оборудование, к примеру, с газовым, то оно менее требовательное в плане безопасности. А все дело в том, что реакции образуются и проистекают исключительно внутри генератора. От человека же, как от пользователя, нужен лишь визуальный контроль над основными показателями.
Устройство водородного генератора
А теперь ознакомимся более детально с водородным вариантом обогрева дома. И суть его, как уже отмечалось, в том, чтобы вырабатывать Н2О, этот вариант вполне заслуживает, чтобы его считали альтернативой природному газу. Что характерно, среднестатистическая температура горения в данном случае может достигать 3-х тысяч градусов, поэтому потребуется использование специальной водородной горелки в отопительной системе. Объясняется это тем, что лишь такая горелка способна выдерживать столь значительный нагрев.
Есть несколько компонентов, из которых состоит отопление водородного типа, ознакомимся с ними.
- Упомянутая выше горелка. Она необходима для одной простой цели – создавать открытое пламя.
- Водородный генератор – он будет обрабатывать смесь посредством разложения воды на молекулярные составляющие. И для того чтобы оптимизировать химическую реакцию, можно использовать в ее процессе катализаторы.
- Собственно, котел. Здесь он служит в роли своего рода теплообменника. Саму горелку устанавливают в топочную камеру, благодаря чему носитель тепла в системе и прогревается до требуемой температуры.
Сильные стороны водородного отопления
Положительные качества, которыми обладает отопление с помощью водорода, многочисленны. Именно этим и объясняется столь значительная популярность системы.
- Отличный КПД, коим она характеризуется, может достигать 96 процентов.
- Экологичность. Объясняется это тем, что единственным побочным продуктом, отходами, если можно так выразиться, является чистая вода, производимая в газообразном состоянии. А водяной пар, как известно, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
- Для функционирования в системе водорода никакое пламя не требуется. Тепловая энергия появляется вследствие каталитических химических реакций. Соединяясь с воздухом, водород образуется воду, что сопровождается появлением большого количества энергии. Поток тепла (а его температура достигает 40 градусов) подается в теплообменник. Вполне очевидно, что это наиболее оптимальный вариант для системы «теплого пола».
Слабые стороны
Ознакомившись с достоинствами, приступаем к недостаткам водородного отопления.
- Невзирая на то, что в более продвинутых странах такой способ отопления крайне популярен, в нашей стране ему пока что не уделяют нужного внимания. Именно поэтому приобретение и монтаж данного оборудования столь проблематичен и сопряжен с рядом трудностей.
- Средняя комнатная температура приводит к тому, что водород приобретает газообразное состояние. Более того, это вещество взрывоопасно, в связи с чем транспортировать его, особенно на большие расстояния, очень сложно.
- Баллоны, содержащие водород, должны сертифицироваться соответствующими специалистами, на обучение которых требуется достаточно много времени.
Как установить водородный котел?
На данный момент многие предпочитают самостоятельно производить водородные генераторы для своих отопительных систем. И в этом нет ничего удивительного, ведь «магазинные» аналоги не только очень дорого стоят, но и обладают не слишком высоким КПД. А вот если этот прибор сделать своими руками, то эффективность его будет на порядок выше.
Существует несколько вариантов того, как собрать генератор, работающий на водороде. Но в любом случае для его изготовления в домашних условиях потребуются следующие расходные материалы.
- 12-вольтный источник энергии.
- Несколько трубок, выполненных из нержавеющей стали и имеющих различный диаметр.
- Резервуар, в котором будет расположена конструкция.
- ШИМ-регулятор. Важно, чтобы его мощность составляла как минимум 30 ампер.
Это основные комплектующие, из которых обычно состоят самодельные водородные генераторы. Кроме того, не забывайте о резервуаре под дистиллированную воду – его наличие также обязательно. Воду необходимо подавать в герметичную конструкцию с находящимся внутри диалектиком. В этой же конструкции будет располагаться комплект, сделанный из пластин «нержавейки», примыкающих одна к другой посредством изоляционного материала. Важно, чтобы 12-вольтное напряжение подавалось именно на эти пластины. Если все будет сделано правильно, то при подаче напряжения вода распадется на 2 газообразные элемента.
Какую воду использовать – дистиллированную или из-под крана?
Здесь ничего сложного нет. Водопроводная жидкость может использоваться, но лишь в том случае, если в ней нет примесей тяжелых металлов. Но чтобы оборудование работало более эффективно, лучше использовать все же дистиллированную воду, добавляя в нее небольшое количество гидроксида натрия. Соотношение в данном случае должно быть следующим: по столовой ложке гидроксида на каждые десять литров воды.
Какой именно металл следует использовать?
Этот вопрос спорный. Так, во многих – в том числе весьма авторитетных – источниках говорится, что для водородного отопления необходимо использовать лишь редкие металлы. В действительности это не совсем верно, так как вполне можно использовать и нержавеющую сталь, о чем мы уже говорили выше. Хотя в идеале это должна быть ферримагнитная сталь. Отличается она тем, что не притягивает к себе частички не нужного мусора. Также отметим, что при выборе металла ориентироваться лучше все же на «нержавейку», которая не подвержена процессу окисления.
Как видим, соорудить водородный котел не так сложно, как кажется. Необходимо лишь правильно подобрать расходные материалы и тщательным образом изучить схему отопительной системы такого типа. Установив все необходимое оборудование, произведите проверку, дабы убедиться в том, что оно действительно качественное и достаточно эффективное.
Видео – Изготовление водородного генератора
О законе сохранения энергии
Этот закон гласит, что все в мире взаимосвязано: если где-то убыло, то куда-то обязательно прибудет. И чтобы посредством электролиза можно было получить газ, определенное количество электрической энергии затратить все же придется. А энергия, как известно, получается преимущественно в результате создания тепла при сгорании иных типов топлива. И пусть даже мы возьмем чистую энергию, необходимую для генерирования электричества, и ту, что дает водород после сгорания, то потери будут двукратными (как минимум!) даже на самом современном оборудовании. Выходит, 1/2 средств просто выбрасывается на ветер. Более того, это лишь расходы, связанные с эксплуатацией, а стоимость оборудования, которое, как отмечалось, недешевое, не учитывается. Вспомним хотя бы водородные генераторы.
Если верить исследованиям, проведенным в Америке, то цена одного килограмма водорода (вернее, расходы на его создание) равна:
- 6,5 доллара при использовании промышленной электрической сети;
- 9 долларов при эксплуатации ветряных генераторов;
- 20 долларов в случае применения солярных приборов;
- 2,2 доллара при использовании твердого топлива;
- 5,5 доллара, если вещество производится из биомассы;
- 2,3 доллара, если речь идет об электролизе при высокой температуре, осуществляемом на атомной станции (самый дешевый способ, но самый далекий от обычного бытового применения).
Перспективы энергетики с использованием водорода
А теперь попытаемся выяснить, действительно ли существуют шансы снизить себестоимость чистого водорода. Сразу оговоримся, что все шансы для этого есть. Прежде всего, сюда относится технология получения не дорогостоящей электроэнергии с применением возобновляемых ее источников. Кроме того, в процессе катализации могут использоваться более дешевые химические катализаторы. К слову, такие уже давно существуют и используются в водородных ячейках для топлива (речь идет об автомобилях). Хотя здесь, опять же, мы натолкнулись на их чересчур высокую стоимость.
Но технологии все время совершенствуются, наука не стоит на месте. В один прекрасный момент нефть все же закончится, а людям придется переходить на какой-то другой, альтернативный энергетический источник. Но на данный момент и, пожалуй, на ближайшие десятилетия можно говорить с уверенностью: энергетика с использованием водорода сама по себе пока что убыточна. К исключениям относятся лишь те случаи, когда водород является побочным продуктом каких-либо других процессов технического плана. Конечно, возможны и различные программы по поддержке и развитию водородной энергетики, но для этого требуется помощь крупных корпораций и, разумеется, государства.
В качестве заключения
Трудно сказать, какая энергетика станет в будущем основной – водородная, ядерный синтез, применение гравитации и проч. Но специалисты уверяют, что первые электролизные реакторы, способные составить конкуренцию современным атомным, появятся как минимум через двадцать-тридцать лет. Некоторые вообще скептически настроены по этому поводу. Но реальные профессионалы верят, что водородные генераторы станут вскоре предметом высоких технологий, а не самоделкой из подручных средств, которую мы описали выше. На этом все, теплых вам зим!
v-teplo.ru
Содержание
Даже организм человека на 63% состоит из молекул водорода. Он окружает нас со всех сторон: протяни руки — и они полны гидрогениума. Больше всего H2 содержится в океанах, морях и реках. Одна беда: в свободном состоянии на Земле находится лишь ничтожная его часть, добыча в чистом виде невозможна. Небольшой процент H2 содержит биогаз, сепарацией его не занимаются, предпочитая сжигать вместе с метаном. Однако существует ряд технологий, позволяющих получать чистый водород из различных химических соединений. Наиболее перспективным является метод электролиза, сырьём служит вода.
В последнее время интернет заполонила коммерческая реклама недешёвых реакторов (генераторов) водорода, а сайты для домашних умельцев охотно клонируют статьи о том, как сделать водородный генератор для отопления своими руками.
Краткая история водородной энергетики ↑
О выделении горючего газа при взаимодействии кислот и металлов известно было ещё средневековым алхимикам. Но только в 1783 году Лавуазье и Меньё смогли превратить эмпирические знания в прибор по получению «горючего воздуха» из воды. С тех пор не прекращаются научные исследования и попытки построить эффективный водородный генератор для отопления или автомобиля, который сделал бы водородную энергетику рентабельной.
На сегодняшний день нет никаких проблем в переходе энергетики и транспорта на водородное топливо, производители готовы сделать это хоть завтра. В 2008 году авиастроительная компания Airbus подтвердила свою готовность перейти с авиакеросина на H2, проведя испытательный полёт на модели A320. Первый серийный водородомобиль HondaFCX уже колесит по дорогам Японии. Тем не менее, в общей массе мировой энергетики это капля в море. Для массового развития водородной энергетики не хватает главного — дешёвого чистого H2. «Халявный» Hydrogenium получают лишь в качестве побочного продукта некоторых химических производств, именно на таком топливе работает на предприятии «Саянскхимпласт» с 2005 года первая и пока единственная в России «водородная» котельная. Активно работает в России с 2006 года «Институт водородной экономики», издавший уже более 60 томов научных исследований. Не ограничиваются научными трудами более предприимчивые зарубежные компании, в научно-технические разработки по генерации чистого водорода вкладывают миллиарды долларов.
Увы, воз и ныне там. Большую часть мирового производства H2, главным образом для нужд ракетной техники, производят сегодня не с помощью генерации из воды, а паровой конверсией газа и газификацией угля. Ни о какой экологичности либо экономии ресурсов в данном случае и речи не идёт, просто бензином ракету не заправишь.
Но учёные не сдаются: в конце концов придумал же Эдисон после долгих лет исследований эффективную и при этом недорогую электрическую «лампочку Ильича». И в течение века это изобретение, пусть и в значительно усовершенствованном виде, устраивало человечество.
Общее устройство электролитического генератора водорода ↑
С помощью электролиза (см. школьную программу по физике и химии) вода разлагается на водород и кислород.
Сепарировать газы не нужно, горючую смесь направляют в теплогенератор, в котором происходит обратная реакция: водород и кислород воссоединяются, вновь образуя воду.
Простейший самодельный генератор водорода — герметичная ёмкость с погруженными в жидкость электродами, источник питания 12 Вольт.
На крышке ёмкости располагают штуцер для отведения к потребителю смеси водорода с кислородом (газ Брауна, «гремучая смесь»).
Но ведь дело не просто в том, чтобы выделить из воды «гремучку», это сделать немудрено. Газ нужно получить из сырья в максимальном количестве, в сжатые сроки, при этом потратить минимум энергии. Для повышения эффективности используют не обычные электроды из меди или нержавейки, а изделия сложной формы из дорогих сплавов. Сила электрического тока должна изменяться в ходе реакции, соответственно, нужен электронный блок.
Вода расходуется, её уровень следует поддерживать постоянно и если делать это не вручную, понадобится система автоматической подпитки. Наконец, чтобы электролиз проходил с достаточной интенсивностью, вода должна содержать достаточное количество растворённых солей, в мягкой воде реакция будет слабой, а в дистиллированной вовсе отсутствовать. Значит, наливать воду из крана нельзя: её придётся готовить (самый простой вариант — столовая ложка гидроксида натрия на 10 л воды), а это дополнительные резервуары, трубопроводы и т.д.
Но и это не всё. Теплогенератор (котёл) потребляет топливо неравномерно, к тому же требует определённого его давления и влажности. Чтобы система реактор топлива + генератор тепла работали взаимосвязано и чётко, hydrogenium должен поступать сначала в осушитель, потом компрессор, который будет закачивать его в хранилище, где с помощью дополнительной автоматики должно поддерживаться требуемое давление.
Закон сохранения энергии ↑
Всё в природе взаимосвязано. Если куда-то что-то прибыло, значит, откуда-то убыло. Эта народная мудрость упрощённо, но в целом верно описывает закон сохранения энергии. Водород, сгорая, выделяет тепловую энергию. Но, чтобы получить газ методом электролиза, придётся затратить некоторое количество электроэнергии. Которая, в свою очередь, по большей части получается за счёт генерации тепла при сжигании других видов топлива. И если брать чистую тепловую энергию, необходимую для получения электричества и ту энергию, которую даст при сгорании водород, даже на самых продвинутых установках получаются двукратные потери. Половину денег мы буквально выбрасываем. И это только эксплуатационные затраты, но ведь следует учесть и стоимость весьма недешёвого оборудования.
По данным исследовательской лаборатории INEEL, на промышленных генераторах водорода США себестоимость одного килограмма водорода составила:
- Электролиз от промышленной электросети — 6,5 usd.
- Электролиз от ветрогенераторов — 9 usd.
- Фотоэлектролиз от солярных устройств — 20 usd.
- Производство из биомассы — 5,5 usd.
- Конверсия природного газа и угля — 2,5 usd.
- Высокотемпературный электролиз на атомных электростанциях — 2,3 usd. Это наименее дорогой способ и наиболее далёкий от домашних условий.
Причём, даже самый лучший генератор водорода в домашних условиях будет заметно уступать промышленному в эффективности. С такими ценами нет никаких оснований говорить о сколь-нибудь серьёзной конкуренции водородного топлива по сравнению не только с дешёвым природным газом, но и с дорогим электроотоплением, дизельным топливом и даже тепловыми насосами.
Перспективы водородной энергетики ↑
Есть ли реальные пути серьёзного снижения себестоимости чистого Hydrogenium? Конечно. Это, в первую очередь, получение дешёвого электричества из возобновляемых источников. Во-вторых, применение более совершенных химических катализаторов процесса. Они, кстати, давно известны и применяются в автомобильных топливных водородных ячейках. Но опять всё упирается в слишком большую их стоимость.
Наука идёт вперёд, техника совершенствуется. Когда-нибудь нефть закончится и человечеству придётся перейти на иные источники энергии. Пока же можно с уверенностью сказать — водородная энергетика убыточна (за исключением тех случаев, когда горючий газ является побочным продуктов технологических процессов), а программы развития водородного транспорта возможны только благодаря государственным и корпоративным программам поддержки альтернативной энергетики.
Отечественный опыт строительства водородных генераторов в домашних условиях ↑
А что у нас, в среде отечественных «кулибиных»? Интернет-форумы полны споров о возможности постройки генератора водорода своими руками. Адепты гидрогениума тычут в глаза скептикам фотками самогонных аппаратов, переделанных в установки по производству чистого топлива. Скептики: покажите конкретный пример постоянно работающего устройства. В ответ — тишина. Кто-то что-то собрал, подключил к кухонной плите, пожарил на водороде яичницу, съел. Теперь вот стоит в сарае, а к плите опять подключен газ, это проще, дешевле, безопаснее. Правда, умные люди всё же извлекают из «диванной» гидрогениумной энергетики пользу: завлекательные посты обеспечивают владельцев аккаунтов лайками, большим числом просмотров и подписчиков, что приносит неплохие деньги.
Если кто-то из читателей хочет повторить опыт гаражных мастеров, то, пожалуйста, вот достаточно подробное описание конструкции «самопального» водородного реактора. Ничего сложного.
В этом ролике нам красиво показывают, как мелкосерийное отечественное устройство обслуживает два десятка радиаторов, но не называют ни его тепловую мощность, ни себестоимость килокалории тепла.
Выводы ↑
Сегодня сложно сказать, какая из перспективных энергетических технологий «выстрелит» в будущем, когда запасы углеводородов иссякнут. Будет ли это термоядерный синтез, солярные или гравитационные системы, водородная энергетика? Пока что идёт эволюционное развитие перспективных направлений и революционных прорывов в ближайшее время в этой области не предвидится, о чём бы ни писал «жёлтый» интернет. По оценке специалистов, появление электролизных реакторов водорода, которые могли бы составить реальную конкуренцию традиционным видам топлива, ожидается не ранее, чем через лет 20-30. Многие эксперты вообще скептически оценивают перспективы водородной энергетики, оставляя этому виду топлива лишь узкую нишу в ракетостроении. Но все, кто занимается этим делом профессионально, сходятся на том, что действительно эффективные водородные реакторы будут продуктом высоких технологий, а не «приспособами», собранными из старых кастрюль и других ненужных железок на коленке.
stroy-aqua.com