Генератор водорода для системы отопления: собираем действующую установку своими руками

Устройство и принцип работы генератора водорода

Как это работает

Классический аппарат для выработки водорода включает в себя трубку небольшого диаметра, зачастую — с круглым сечением. Под ней расположены спецячейки с электролитом. Сами частицы алюминия располагаются в нижнем сосуде. Электролит в данном случае подходит только щелочного типа. Над подающим насосом установлен резервуар, где собирается конденсат. В некоторых моделях применяется 2 насоса. Температура контролируется прямо в ячейках.

Генератор получает газ из воды. Ее качество напрямую влияет на количество примесей в готовом продукте. Так, если в генератор попадает вода с высокой концентрацией посторонних ионов, то ей сперва предстоит пройти через деионизационный фильтр.

Вот как происходит процесс получения газа:

1. Дистиллят расщепляется на кислород (O) и водород (H) в процессе электролиза.
2. O2 поступает в питающий бак, а затем уходит в атмосферу в виде побочного продукта.
3. H2 поставляется в сепаратор, отделяется от воды, которая затем снова поступает в питающий бак.
4. Водород повторно пропускается сквозь разделяющую мембрану, которая извлекает из него остатки кислорода, а затем попадает в хроматографическое оборудование.

Метод электролиза

Как уже упоминалось выше, в мире практически нет таких же неиссякаемых энергоисточников, как водород. Не следует забывать, что Мировой океан на 2/3 состоит из этого элемента, а во всей Вселенной H2 на пару с гелием занимает наибольший объем. Но чтобы получить чистый водород, нужно расщепить воду на частицы, а сделать это не очень просто.

Ученые после многолетних ухищрений изобрели метод электролиза. Этот метод основывается на помещении в воду на близком расстоянии друг от друга двух пластин из металла, которые подсоединены к источнику большого напряжения. Далее подается питание – и большой электропотенциал фактически разрывает молекулу воды на компоненты, в результате чего высвобождается 2 атома водорода (HH) и 1 — кислорода (O).

Данный газ (HHO) был назван в честь ученого австралийского ученого Юлла Брауна, который в 1974 году запатентовал создание электролизера.

Топливная ячейка Стенли Мейера

Ученый из США Стенли Мейер изобрел такую установку, которая использовала не сильный электропотенциал, а токи определенной частоты. Молекула воды раскачивается в такт изменяющимся электрическим импульсам и входит в резонанс. Постепенно он набирает мощность, которой хватает для разделения молекулы на составляющие. Для такого воздействия нужны в десятки раз меньшие токи, чем для функционирования стандартного электролизного агрегата.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

1. Вода, из которой получают HHO, присутствует на нашей планете в огромном количестве. Соответственно, источники водорода практически неиссякаемы.
2. При сгорании газа Брауна образуется водяной пар. Его можно вновь конденсировать в жидкость и применять как сырье еще раз.
3. Сжигание HHO не приводит к выбросу каких-либо вредных веществ в атмосферу и не образует побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что газ Брауна — самое экологичное топливо в мире.
4. При использовании водородного генератора выделяется водяной пар. Его количества хватает, чтобы длительное время поддерживать в помещении комфортную для человека влажность.

Модели концентраторов, являющиеся лучшими по версии редакции Tehno.guru

Ознакомившись с множеством отзывов в Сети, рассмотрев технические характеристики множества моделей, команда редакции Tehno.guru выбрала несколько лучших моделей. Это должно помочь нашему уважаемому читателю сделать правильный выбор без лишних хлопот и многочасового перелопачивания интернета в поисках хорошего устройства.

«АРМЕД 7F-3L» – кислородный концентратор с хорошим функционалом

Вот так выглядит один из лучших приборов – «АРМЕД 7F-3L» «АРМЕД 7F-3L» рекомендуется не только длядомашнего использования, но и для применения в детском саду, школе, фитнес-центре. Производительность устройства – до 3л/мин при концентрации кислорода 93%. Размеры устройства 480 × 280 × 560мм, вес – 26,5кг. Подходит для приготовления кислородных коктейлей. Вот его некоторые характеристики.

Марка, модель	Производительность кислорода, л/мин	Уровень шума, дБ	Потребляемая мощность, Вт
АРМЕД 7F-3L	0-3	49	350

Немного шумноват, но в целом довольно достойный агрегат. Вот что о нем говорят пользователи сети.

АРМЕД 7F-3L

«OXYbar Auto» – изделие от очень известного бренда «Atmung»

«OXYbar Auto» – одно из самых тихих и компактных устройств Очень тихий, легкий и компактный прибор

В комплекте имеется адаптер для подключения в автомобиле, что очень важно для многих в длительных поездках. Вес всего 5,2 кг

На сегодняшний день на российском рынке нет столь легких устройств. Производитель утверждает, что прибор может работать в круглосуточном режиме. Максимальная производительность агрегата составляет 6л/мин, однако при этом концентрация кислорода составит всего 30%, что никак не может радовать. При настройках производительности в 1л/мин концентрация приемлема – 90%. Рассмотрим характеристики устройства.

Марка, модель	Производительность кислорода, л/мин	Уровень шума, дБ	Потребляемая мощность, Вт
Atmung OXYbar Auto	0,2-6	40	115

Таким образом, устройство можно назвать не только самым маленьким, но и одним из самых тихих.

Atmung OXYbar Auto

«BITMOS OXY-6000» – прибор с довольно хорошими показателями

«BITMOS OXY-6000» имеет неплохие характеристики

Марка, модель	Производительность кислорода, л/мин	Уровень шума, дБ	Потребляемая мощность, Вт
BITMOS OXY-6000	1-6	35	360

«BITMOS OXY-6000» – детище немецких производителей. И, как и любая немецкая техника, сделан очень качественно. Имеет очень удобную форму – это «чемоданчик» на колесах, что весьма удобно при весе в 19,8кг. Размеры прибора – 520 × 203 × 535мм. Есть функция приготовления кислородных фитококтейлей. При повышении температуры, падении скорости потока, падении концентрации кислорода, отключении сети и ошибках микропроцессора устройство подает звуковой сигнал. При производительности 1-4л/мин концентрация кислорода достигает 95%. А как с характеристиками?

BITMOS OXY-6000

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ!

Стоимость подобных приборов достаточно высока и не каждому по карману. Именно поэтому сегодня можно найти множество фирм, предлагающих кислородный концентратор для домашнего пользования в аренду по вполне приемлемым ценам.

Как это работает

Разработка перспективного способа обогрева проводилась в Италии. При работе водородного котла в атмосферу не выделяется токсических веществ, по этой причине его использование является наиболее безопасным для обогрева домов и квартир. Проводимые в процессе преобразования реакции не сопровождаются шумом, поэтому звуковые колебания от работающего котла минимальны.

Напольная конструкция в контейнере

Полезность от технологии в том, что у ученым и конструкторам удалось достичь относительно низкой температуры сжигания водородного газа. Показатель достигает приблизительно трехсот градусов по Цельсию. Данная особенность позволяет существенно экономить на материалах для котлов, поскольку защитой от плавления можно пренебречь.

Принципы проходящей реакции внутри генератора известны еще со школьных времен. При взаимодействии кислородного и водородного атома формируется молекула воды. Чтобы начать процесс преобразований, требуются катализаторы реакций. Во время образования связей происходит нагрев жидкости, циркулирующей по трубопроводу приблизительно до 40 градусов. Этого достаточно, чтобы нагреть полы до достаточного уровня.

Отопление на гидрогене

Чтобы достичь более высоких показателей температуры в доме, проводится регулирование работы котельного оборудования, особенно его мощности. Необходимость изменять параметры требуется для подгона системы отопления под разные габариты помещения. Котлы, предназначенные для реакций превращения водорода, являются модульными.

Это означает, что они могут включать несколько каналов, которые независимо один от другого подключаются к единому блоку. Для каждого протока подключается отдельная емкость с катализатором, поэтому к обменной части поступает жидкость, с температурой уже около 40 градусов.

Принцип работы устройства заключается в следующем:

1. Готовое оборудование включает в себя устройство с парным количеством соединенных между собой пластин с разным уровнем заряда (катод и анод), которые погружаются в воду и на них подается положительный и отрицательный сигнал. Для этого желательно использовать исключительно регулируемый источник тока. Работа системы улучшается, используя вместо обычной жидкости электролит, например, щелочную или кислую среду с большим количеством свободных ионов.
2. При прохождении реакций от катода из жидкости начнет выделяться водород, а неподалеку от анода кислород.
3. Оба газа передаются по трубке в водяной затвор, который отделяет пар и не допускает взрыва в реакторе.
4. После чего, водородный газ поступает на горелку, где должен сгореть. В результате образуется вода.

Принцип функционирования

Почему же водой до сих пор не топят

Межмолекулярные связи воды возникают и разрываются гораздо легче, чем внутримолекулярные. Поэтому именно их и решили использовать в процессах теплообмена. Химиками экспериментально было установлено, что энергия межмолекулярных связей воды находится в пределах от 0,26 до 0,5 эВ (электронвольт).

Проблема заключается в том, что для получения топлива из воды ее необходимо разложить на составляющие. Простыми словами, ее нужно разложить на кислород и водород, затем сжечь водород и вновь получить воду. Расщепление достигается путем пропускания через жидкость электрического тока.

При кипении вода не разрывается на отдельные молекулы, а только испаряется. Нагревание от обычного горения не вызывает в жидкости никаких других реакций. Причем и на этот процесс требуется много энергии, которую можно было бы применить с пользой. К примеру:

• сжигание 1 кг сухих дров с долей влажности не более 20% дает около 3,9 кВт;
• если уровень влажности древесины повышается до 50%, то с 1 кг выделяется уже всего 2,2 кВт.

Разложение воды для получения реального горения требует значительных затрат энергии. Ее нужно намного больше, нежели выделится при использовании восстановленных элементов вновь в качестве горючего. Можно привести примерное соотношение:

• 100% энергии – на расщепление;
• 75% энергии – при сжигании восстановленных составляющих.

Именно тот факт, что при обратной реакции выделенных водорода и кислорода выделяется меньше энергии, и выступает причиной, почему вода как топливо для автомобилей и не только до сих пор не используется. Экономически такой метод оказался невыгоден. Более реально сделать топливо из мусора. Оно может быть жидким, газообразным и твердым.

Существует ли «водный» автомобиль

В 2008 году в Японии «водное» авто было представлено компанией Genepax на выставке в Осаке. В качестве топлива можно было использовать стакан воды из-под крана или из реки и даже обычную газировку.

Устройство расщепляло жидкость на молекулы водорода и кислорода, которые начинали гореть и давать автомобилю энергию для езды. На сегодня известно, что компания Genepax уже через год разорилась и закрылась.

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.

Проект ветро-водородного дирижабля AeromodellerII. Картинку бельгийские инженеры нарисовали красивую, остаётся подкрепить её конкретными экономически оправданными технологиями

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.

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

• Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
• Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
• Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
• Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
• Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
• Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Соблюдение мер безопасности

Электролизер это устройство очень высокой опасности.

Благодаря этому при его изготовлении, монтирования и работы в первую очередь необходимо соблюдение как общих, так и специализированных мер безопасности.

Специализированные меры включают следующие пункты:

• следует контролировать концентрацию смеси водорода с кислородом, в целях недопущения взрыва;
• если уровень жидкости не просматривается в смотровом окне водородного генератора, то его применять нельзя;
• в ходе выполнения ремонта необходимо убедиться, что в конечной точке системы как таковой отсутствует водород;
• противопоказано применение открытого огня, электрических приборов с функцией нагрева и переносных ламп напряжением более 12 вольт рядом с электролизером;
• в рабочий период с электролитом следует себя уберечь, применяя средства защиты (специальная защитная одежда, перчатки и очки).

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке

Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Правила подбора отопительного водородного котла

Первое, что нужно требовать при покупке – сертификат соответствия на блок защиты устройства.

Потом проверить детали на соответствие, определить ряд основных параметров:

1. Мощность. Выбирать в зависимости от имеющейся в доме сети и по объему площади строения. Для 10 м2 необходимо 1 кВт тепла.
2. Параметры системы отопления. Например, если котел греет воду от +90 С, а сеть работает с теплоносителем не выше +80 С, мощность котла надо снижать.
3. Объем камеры сгорания. Показатель должен соответствовать количеству теплообменников для прогрева дома.
4. Количество контуров и техническую возможность установки дополнительного. Например, для раздачи ГВС по разным этажам.

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

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

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

Обратите внимание! Более эффективной в этом плане является использование постоянного тока (он обязан иметь конкретную частоту), производимого генератором типа ШИМ. В таком случае импульсный ток (либо же переменный) будет заменен постоянным. В результате этого эффективность оборудования существенно повысится

В результате этого эффективность оборудования существенно повысится.

Особенности водородного генератора

Чистый водород выделяется в ходе разнообразных химических реакций, но такой способ его добычи является довольно сложным, а зачастую и слишком дорогим.

Исключение составляют технологические процессы, при которых газ образуется как побочный продукт, но такое его производство имеет пока мизерные объемы.

Гораздо проще выделять водород из воды, пропуская через нее электрический ток – этот процесс и называют электролизом. Сначала молекула Н2О распадается на атом водорода Н и гидроксогруппу ОН, затем происходит окончательное разделение кислорода и водорода.

Очевидно, что производительность установки будет возрастать с увеличением площади контакта между водой и электродами. По этой причине последние выполняют в виде пластин. Они собираются в конструкции, напоминающие стальные ребристые радиаторы отопления.

С целью увеличения производительности сегодня применяют цилиндрические электроды, а также имеющие более сложную форму.

Скорость выделения водорода зависит и от материала электродов.

Вместо меди или нержавеющей стали в современных «продвинутых» генераторах применяют особые сплавы, которые стоят достаточно дорого.

Еще одно условие – вода должна пропускать ток. Отметим, что в дистиллированном виде она является диэлектриком. Проводником электричества эту жидкость делают ионы, на которые распадаются растворенные в ней вещества, в первую очередь соли. Чем более крутым является раствор, тем лучше он будет пропускать ток.

СУЩНОСТЬ ВОДОРОДНОЙ ОТОПИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Водородное отопление помещений — отличная замена природному газу и твердым видам топлива. Средняя температура сгорания топлива может достигать 3 тысяч градусов. Для технологического процесса понадобится особая горелка, которая приспособлена для таких температурных режимов.

Комплект водородного оборудования включает в себя:

• Водородный генератор (электролизер), который ответственен за реакцию между водородом и кислородом. Для оптимизации процесса используются катализаторы.
• Горелка, благодаря которой создается пламя. Горелка находится в топочной камере и обеспечивает разогрев теплового носителя в отопительной системе.
• Котел, который выполняет функцию теплообменника.

Котлы на водороде часто создаются на базе твердотопливных или газовых устройств по указанному выше принципу. В плане экономии это значительно дешевле покупки заводского оборудования. Однако никто при этом не даст гарантии, что самодельный котел будет отвечать требованиям безопасности.

Водородный генератор своими руками

Модели, изготовленные заводским способом, мало отличаются от самодельных аналогов и имеют большую стоимость. Общая цена готового генератора колеблется от 20 до 60 тысяч рублей, поэтому многие мастера пытаются создать отопительные приборы на водороде самостоятельным образом. Но перед тем как приступить к работе, необходимо взвесить даже малейшие сомнения. Если они присутствуют, то от работы лучше отказаться. Но если желания и возможности дают зеленый свет, то весь процесс производства можно разделить на следующие шаги:

чертеж и поиск материалов. В этот шаг входит тщательное прочитывание всех узлов конструкции, вычисление необходимой мощности и общий вид генератора;
электролизер представляет собой корпус из нержавеющей стали высокого качества;
пластины для электролизера

Для создания этой важной детали понадобится стальной лист, который необходимо разрезать на 18 равных полос. Далее нужно просверлить отверстие для крепления и деление пластин на катоды и аноды

Остается только подключить к конструкции ток;

Генератор для получения газа

• горелка в идеале должна быть покупной, потому как собрать эту деталь без ошибок может быть проблематично. К тому же в специальных магазинах выбор таких элементов достаточен;
• сепаратор подсоединяется к конструкции для извлечения из газовой смеси только водородной составляющей;
• трубы подсоединяются согласно площади здания.

Для того чтобы система работала полноценно необходимо иметь большие знания и навыки, иначе можно соорудить опасную конструкцию. Также самостоятельно изготовленные генераторы требуют вложения материальных средств и большого количества времени. Большой риск неудачи и общая затрата времени приводит к тому, что приобретение системы отопления водородом лучше выбрать в заводском исполнении.

Как сделать водородное отопление дома?

Как вам статья?