جزء نظري موجز
الهيدروجين ، المعروف أيضًا باسم الهيدروجين ، - العنصر الأول في الجدول الدوري - هو أخف مادة غازية ذات نشاط كيميائي عالٍ. أثناء الأكسدة (أي الاحتراق) ، تطلق كمية هائلة من الحرارة ، وتشكل الماء العادي. نميز خصائص العنصر ، ونرتبها في شكل أطروحات:
- يعتبر احتراق الهيدروجين عملية صديقة للبيئة ، ولا تنبعث منه مواد ضارة.
- بسبب نشاطه الكيميائي ، لا يوجد الغاز في شكل حر على الأرض. لكن في تكوين الماء ، احتياطياته لا تنضب.
- يتم استخلاص العنصر في الإنتاج الصناعي بطريقة كيميائية ، على سبيل المثال ، في عملية التغويز (الانحلال الحراري) للفحم. غالبًا ما يكون منتجًا ثانويًا.
- طريقة أخرى لإنتاج غاز الهيدروجين هي التحليل الكهربائي للماء في وجود المحفزات - البلاتين والسبائك باهظة الثمن الأخرى.
- مزيج بسيط من غازات الهيدروجين + الأكسجين (الأكسجين) ينفجر عند أدنى شرارة ، ويطلق على الفور كمية كبيرة من الطاقة.
مما سبق ، فإن الاستنتاج التالي يشير إلى نفسه: ذرتان هيدروجين تتحدان بسهولة مع ذرة أكسجين واحدة ، لكنهما تنفصلان على مضض. يستمر تفاعل الأكسدة الكيميائي مع الإطلاق المباشر للطاقة الحرارية وفقًا للصيغة:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (طاقة)
هنا تكمن نقطة مهمة ستكون مفيدة لنا في مزيد من استخلاص المعلومات: يتفاعل الهيدروجين تلقائيًا من الاشتعال ، ويتم إطلاق الحرارة مباشرة. لفصل جزيء الماء ، يجب إنفاق الطاقة:
2H2O → 2H2 + O2 - Q
هذه صيغة للتفاعل الإلكتروليتي الذي يميز عملية تقسيم الماء عن طريق إمداد الكهرباء. كيفية تنفيذ ذلك في الممارسة العملية وإنشاء مولد هيدروجين بيديك ، سننظر في المزيد.
تعليمات التصنيع
المرحلة الأولى. أولاً ، خذ لوحًا من الفولاذ وضعه على سطح مستوٍ. من ورقة الأبعاد المذكورة أعلاه (0.5x0.5 م) ، يجب الحصول على 16 مستطيلاً لموقد الهيدروجين المستقبلي ، وقمنا بقصها بمطحنة.
المرحلة الثانية. نحفر ثقوبًا للمسمار على الجانب الخلفي للوحات. إذا خططنا لعمل محلل كهربي "جاف" ، فإننا نحفر ثقوبًا من الأسفل ، لكن في هذه الحالة ليس هذا ضروريًا. الحقيقة هي أن التصميم "الجاف" أكثر تعقيدًا ، ولن يتم استخدام المنطقة المفيدة للألواح الموجودة فيه بنسبة 100٪. سنصنع محللًا كهربيًا "رطبًا" - سيتم غمر الألواح تمامًا في المنحل بالكهرباء ، وستشارك منطقتهم بالكامل في التفاعل.
طاقة الماء
المرحلة الثالثة: يعتمد مبدأ تشغيل الموقد الموصوف على ما يلي: إن التيار الكهربائي ، الذي يمر عبر الصفائح المغمورة في الإلكتروليت ، سوف يتسبب في تحلل الماء (يجب أن يكون جزءًا من الإلكتروليت) إلى أكسجين (O ) والهيدروجين (H). لذلك ، يجب أن يكون لدينا لوحان في نفس الوقت - الكاثود والأنود.
مع زيادة مساحة هذه الصفائح ، يزداد حجم الغاز ، لذلك في هذه الحالة نستخدم ثماني قطع لكل كاثود وأنود ، على التوالي.
يتكون كل جزيء ماء من ذرتين هيدروجين وذرة واحدة
المرحلة الرابعة. بعد ذلك ، يتعين علينا تثبيت الألواح في حاوية بلاستيكية بحيث تتناوب: زائد ، ناقص ، زائد ، ناقص ، إلخ. لعزل الألواح ، نستخدم قطعًا من أنبوب شفاف (اشتريناه حتى 10 أمتار ، لذلك يوجد عرض).
نقطع حلقات صغيرة من الأنبوب ونقطعها ونحصل على شرائح بسماكة 1 مم. هذه هي المسافة المثالية لتوليد الهيدروجين في الهيكل بكفاءة.
المرحلة الخامسة. نربط الألواح ببعضها البعض باستخدام الغسالات. نقوم بذلك على النحو التالي: نضع الغسالة على الترباس ، ثم لوحة ، وبعدها ثلاث حلقات ، لوحة أخرى ، مرة أخرى ثلاث حلقات ، إلخ. نعلق ثماني قطع على الكاثود ، ثماني قطع على الأنود.
بعد ذلك ، شد الصواميل وعزل الألواح بشرائط مقطوعة مسبقًا.
المرحلة السادسة. ننظر بالضبط إلى مكان وجود البراغي في الحاوية ، ونحفر ثقوبًا في ذلك المكان. إذا لم يتم وضع البراغي فجأة في الحاوية ، فإننا نقطعها إلى الطول المطلوب. ثم نقوم بإدخال البراغي في الثقوب ، ونضع الغسالات عليها ونثبتها بالصواميل - من أجل إحكام أفضل.
بعد ذلك ، نقوم بعمل ثقب في غطاء التركيب ، ونقوم بربط الوصلة نفسها (يفضل تلطيخ الوصلة باستخدام مانع التسرب السيليكوني). ننفخ في التركيب للتحقق من إحكام الغطاء. إذا كان الهواء لا يزال يخرج من تحته ، فإننا نغطي هذا الاتصال أيضًا بمادة مانعة للتسرب.
المرحلة السابعة. في نهاية التجميع ، نقوم باختبار المولد النهائي. للقيام بذلك ، قم بتوصيل أي مصدر به ، واملأ الحاوية بالماء وأغلق الغطاء. بعد ذلك ، نضع خرطومًا على التركيب ، وننزله في وعاء من الماء (لرؤية فقاعات الهواء). إذا لم يكن المصدر قويًا بدرجة كافية ، فلن يكونوا في الخزان ، لكنهم سيظهرون بالتأكيد في المحلل الكهربائي.
بعد ذلك ، نحتاج إلى زيادة شدة خرج الغاز عن طريق زيادة الجهد في المنحل بالكهرباء. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الماء في صورته النقية ليس موصلًا - فالتيار يمر عبره بسبب الشوائب والأملاح الموجودة فيه. سنخفف القليل من القلويات في الماء (على سبيل المثال ، هيدروكسيد الصوديوم رائع - يباع في المتاجر كعامل تنظيف مول).
كم يساوي كيلوغرام من الهيدروجين
متوسط تكلفة 1 كجم من الهيدروجين ، حسب تقنية إنتاجه ، وفقًا لمختبر INEEL ، هو كما يلي:
- تفاعل كيميائي - 700 روبل بالطريقة القياسية لتقليل الكاشف و 320 - باستخدام الطاقة النووية.
- التحليل الكهربائي من شبكة صناعية - 420 روبل. البيانات صالحة "الملكية" ، والمحلل الكهربائي المتوازن. من الواضح أن منتج الحرف اليدوية لديه مؤشرات أقل.
- الإنتاج من الكتلة الحيوية - 350 روبل.
- تحويل الهيدروكربونات - 200 روبل.
- التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية في محطات الطاقة النووية - 130 روبل.
توضح هذه الأرقام أن أرخص طريقة لإنتاج الهيدروجين هي في محطات الطاقة النووية ، حيث تكون درجة الحرارة المرتفعة أحد الموارد المهمة ، وهو منتج ثانوي للإنتاج الرئيسي. طاقة الهيدروجين من المصادر المتجددة أيضًا لا تدفع تكاليفها بسبب التكلفة العالية للمعدات. ولكن ماذا عن تسخين الهيدروجين في المنزل على أساس التركيب المضغوط؟ عليك أن تفهم أن قانون الحفاظ على الطاقة لا يمكن تجاوزه. من أجل عزل H2 في المحلل الكهربائي ، يجب إنفاق قدر معين من الطاقة الكهربائية. للحصول عليه ، تم حرق الوقود الأحفوري في محطة الطاقة الحرارية أو تم توليد الطاقة بواسطة محطة الطاقة الكهرومائية. ثم تم نقل الكهرباء عبر الأسلاك. في جميع مراحل العملية ، تحدث خسائر حتمية وستكون كمية الطاقة الحرارية المحتملة المتلقاة في النهاية أقل من البداية.
المصنع والمنشآت محلية الصنع
- مربح - يتم اختيار المواد حسب اختيارك ؛
- مريحة - يمكنك حفظ العناصر الثانوية ؛
- بسيط - لا داعي للجوء إلى مساعدة المتخصصين ؛
- موثوق - أنت نفسك مسؤول عن الجودة التي تمنحك الحق في اختيار المواد التي تلبي جميع الاحتياجات.
يشكو بعض المستخدمين من أن الوحدات الصينية ، التي تكون ميسورة التكلفة ، تتعطل بعد موسم التدفئة. علاوة على ذلك ، فإن إصلاحها في معظم الحالات يتطلب استثمارات كبيرة. بينما يضمن التثبيت محلي الصنع أن تكون إنتاجيته على أعلى مستوى ، وسيتم إصلاح أي أعطال بسهولة وبسرعة كما تم تجميع النظام نفسه.
مخطط تشغيل غلاية الهيدروجين ومزايا طريقة التسخين هذه
تم اختراع طريقة تسخين المنزل باستخدام غلاية الهيدروجين مؤخرًا نسبيًا في إيطاليا (وبالمناسبة ، يعود محرك السيارة الهيدروجين إلى الستينيات).في السابق ، فكر العلماء أيضًا في استخدام الهيدروجين كوقود "منزلي" ، ولكن كانت هناك مشكلة واحدة: لم يكن من الممكن صنع غلاية من مواد مألوفة بسبب درجة حرارة الاحتراق العالية جدًا لهذا الغاز.
الآن تغير الوضع: غلايات الهيدروجين مصنوعة من نفس المواد مثل أي شخص آخر. التعليقات حولهم إيجابية في الغالب ، ويمكن العثور عليها من خلال الذهاب إلى أي منتدى مواضيعي.
إذا سمع شخص ما عبارة "غاز براون" ، فلا داعي للقلق: فنحن لا نتحدث عن غاز الخردل أو خليط لتفعيل شحنة نووية. هذا مزيج من الهيدروجين والأكسجين ، والذي يجب تنشيطه عن طريق التحليل الكهربائي للأكسجين والهيدروجين (يتم إدخال محلل كهربي في الجهاز). تعمل معظم التركيبات على هذا الغاز.
عملية الحصول على الهيدروجين باستخدام التحليل الكهربائي
عملية التسخين بسيطة للغاية: في التركيب الخاص (المرجل) يوجد خزان بهيدروجين. عند درجة حرارة 300 درجة مئوية ، يبدأ الغاز في التفاعل مع الأكسجين مكونًا الماء والبخار ، والتي يتم توزيعها من خلال نظام الأنابيب داخل المباني السكنية.
من بين مزايا هذا النوع من التدفئة ما يلي:
- لا يحتوي الهيدروجين ببساطة على منتجات احتراق باستثناء الماء (يدخل الماء المكثف في خط أنابيب التدفئة - لا يلزم الاحتفاظ بمداخن) ؛
- سلامة البيئة المطلقة ؛
- لا يشتعل الهيدروجين ، ولكنه يعطي كمية كبيرة من الطاقة الحرارية عند التفاعل مع الأكسجين (نتيجة لهذا التفاعل التحفيزي ، يتكون الماء) ؛
- درجة الحرارة الفعلية لسائل التبريد هي 40 درجة مئوية (قد يبدو أنها ليست كثيرة ، لكن طريقة التسخين هذه لا يمكن أن يكون لها مسبقًا فقد حراري).
مولدات الهيدروجين المنزلية
كما يتضح من القسم السابق ، ترتبط معظم العمليات التكنولوجية للإنتاج الصناعي للهيدروجين بالتعرض لدرجات حرارة عالية ، وهو ما يمثل مشكلة في المنزل. ضع في اعتبارك منشآت تسخين الهيدروجين المتوفرة في القطاع الخاص:
الهيدروجين من السماد
بدأت مصانع الغاز الحيوي ، التي يوجد الكثير منها في أوروبا الغربية ، في الظهور بين المزارعين المحليين. مفاعلات الغاز الحيوي المصنوعة يدويًا ، والتي يتم وصفها على الإنترنت من قبل "الأيدي المجنونة" ، لا تختلف في الأداء أو استقرار التوليد. فقط التركيبات المعقدة والمكلفة نوعًا ما تكون فعالة ، بشرط أن تتلقى إمدادات ثابتة من المواد الخام. هذا غير واقعي للتنفيذ في مزرعة خاصة صغيرة ، ولكن من الممكن في مزرعة قوية. الهيدروجين هو منتج ثانوي فقط لإنتاج الغاز الحيوي ولا يتم فصله عادة عن طريق الاحتراق بالميثان. ولكن إذا لزم الأمر ، يمكن فصل H2.
رسم تخطيطي لمصنع غاز حيوي. من أجل أن تكون عملية توليد الغازات القابلة للاحتراق مكثفة ، يتم تخمير المواد الخام وخلطها بشكل دوري.
الهيدروجين من الماء
يعتبر مصنع الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للتدفئة المنزلية هو الحل الوحيد المتاح لمنزل خاص حاليًا. المحلل الكهربائي مضغوط وسهل الصيانة ويمكن تثبيته في غرفة صغيرة. المادة الخام لإنتاج الوقود هي ماء الصنبور. هناك عدد من الشركات المصنعة المعروفة التي تقدم مولدات هيدروجين منزلية مماثلة للتدفئة المنزلية وتزويد السيارات بالوقود. على سبيل المثال ، منذ عام 2003 ، تقوم شركة هوندا بإنتاج محطة الطاقة المنزلية ، واليوم يتم بيع الجيل الثالث بالفعل. تم تجهيز HES III بألواح شمسية ويمكن تركيبها في المرآب أو في الهواء الطلق.
محطة الطاقة المنزلية هي محطة مكلفة للغاية قادرة على إنتاج ما يصل إلى 2 متر مربع من الهيدروجين في الساعة من الغاز الطبيعي أو الماء الكهربائي. يتكون المصنع من مصلح وخلايا وقود ونظام تنقية وضاغط وخزان غاز. يمكن أن تأتي الكهرباء من الشبكة أو يتم توليدها بواسطة الألواح الشمسية
بالإضافة إلى المعدات "ذات العلامات التجارية" ، والتي ، بالمناسبة ، لا أحد يزودها رسميًا ببلدان رابطة الدول المستقلة ، يتم اليوم الإعلان على نطاق واسع عن مولدات H2 التي ينتجها أصدقاؤنا في الإمبراطورية السماوية أو الزملاء الطاجيكيين في المرائب المحلية. يختلف مستوى الجودة والأداء ، من لا شيء إلى المقبول المشروط. إن بائعي هذه المعدات ، على عكس اليابانيين الذين لا يعدون بالمن من السماء ، يستخدمون تقنيات إعلانية "قذرة" ، ويخدعون بصراحة المشترين المحتملين بشأن خصائص معداتهم ، والتي تباع بأسعار مبالغ فيها.
مصنع أشباه أشغال يدوية لإنتاج الهيدروجين
تتم مناقشة تسخين الهيدروجين الذي يعمل بنفسك ، والذي يوفر التصنيع المستقل للمُحَلِّل الكهربائي ، على نطاق واسع في منتديات الإنترنت القريبة من الإنشاء. هذا ممكن وليس صعبًا جدًا إذا كان سيد المنزل يعرف أساسيات الهندسة الكهربائية ويداه تنمو من حيث ينبغي أن تكون. ما مدى فعالية وأمان سؤال منفصل.
يتحدث مؤلف الفيديو بالتفصيل عن تصميم خلية وقود لإنتاج الهيدروجين ، مثبتة في جسم مرشح مياه تقليدي. التثبيت يعمل حقًا.
قضية أخرى هي أن الحصول على الوقود ليس سوى جزء من المهمة. من الضروري التأكد من توليدها بالكميات المطلوبة ، لفصلها عن الأكسجين وبخار الماء ، لإنشاء احتياطي ، لضمان ضغط ثابت عند تزويده بمولد الحرارة.
رسم تخطيطي لتركيب كامل لإنتاج الهيدروجين. كما ترون ، "مخروط به أقطاب" لا يكفي هنا ، فنحن بحاجة إلى خزانات ، ومكثف ، وضاغط. إذا قمت بحساب تكلفة جميع المعدات ، فستجد أنها باهظة الثمن.
إيجابيات وسلبيات التدفئة
- التوافق التام مع البيئة - لا تؤثر منتجات تحلل الماء (الهيدروجين والأكسجين والبخار) على الحالة الصحية حتى أثناء الاحتراق.
- الحد الأقصى لمستوى الكفاءة ، الذي يصل إلى 96٪ ، أعلى بكثير من نفس الفحم أو الديزل أو الغاز الطبيعي.
- يمكن أن يؤدي استخدام الهيدروجين كمصدر بديل لموارد الطاقة إلى توفير احتياطيات الموارد الطبيعية المستنفدة بشكل كبير ، مما يقلل إنتاجها عدة مرات.
- تكلفة منخفضة - بالنسبة لتدفئة المباني السكنية ، فإن تكلفة النظام لا تكاد تذكر ، كما تتيح لك سهولة التشغيل ، بناءً على التفاعل الكيميائي البدائي للتحليل الكهربائي ، تجميع النظام بنفسك.
اقرأ أيضًا: نتحدث عن المولد الكهرومغناطيسي الأثيري
من بين أوجه القصور ، يمكن تمييز ثلاثة مؤشرات فقط:
- تعد الحاجة إلى استبدال الألواح المعدنية كل عام أمرًا ضروريًا حتى يحدث التحليل الكهربائي بأعلى مستوى ممكن من إنتاج الهيدروجين.
- معدات باهظة الثمن - سيكلف شراء تركيب المصنع في المتوسط حوالي 35-40 ألف روبل.
بعض النصائح الجيدة
بعد ذلك ، دعنا نتحدث عن المكونات الأخرى لموقد الهيدروجين - مرشح الغسالة والصمام. كلاهما للحماية. لن يسمح الصمام للهيدروجين المشتعل بالاختراق مرة أخرى في الهيكل ويفجر الغاز المتراكم تحت غطاء المحلل الكهربائي (حتى لو كان هناك القليل منه). إذا لم نركب الصمام ، فسوف تتلف الحاوية وسوف يتسرب القلوي.
سيكون المرشح مطلوبًا لعمل مانع تسرب المياه ، والذي سيلعب دور الحاجز الذي يمنع الانفجار. يطلق الحرفيون ، الذين هم على دراية بتصميم موقد الهيدروجين محلي الصنع ، هذا المصراع "المصراع". في الواقع ، إنه بشكل أساسي يخلق فقاعات هواء في الماء فقط. بالنسبة للموقد نفسه ، نستخدم نفس الخرطوم الشفاف. كل شيء ، موقد الهيدروجين جاهز!
يبقى فقط توصيله بمدخل نظام "الأرضية الدافئة" ، وختم الاتصال وبدء التشغيل المباشر.
المواد القابلة للتطبيق
في نظام التسخين ، كقاعدة عامة ، يتم استخدام الماء المقطر ، الذي يضاف إليه هيدروكسيد الصوديوم بنسبة 10 لترات من السائل لكل 1 ملعقة كبيرة. مادة ل.في حالة عدم الحصول على الكمية المطلوبة من نواتج التقطير أو صعوبة الحصول عليها ، يُسمح أيضًا باستخدام ماء الصنبور العادي ، ولكن فقط إذا كان لا يحتوي على معادن ثقيلة.
نظرًا لأن المعادن التي تُصنع منها غلايات الهيدروجين ، يجوز استخدام أي نوع من الفولاذ المقاوم للصدأ - سيكون الفولاذ المغنطيسي ، الذي لا تنجذب إليه الجزيئات الزائدة ، خيارًا ممتازًا. على الرغم من أن المعيار الرئيسي لاختيار المادة يجب أن يظل مقاومة التآكل والصدأ.
لتجميع الجهاز ، عادة ما تستخدم الأنابيب التي يبلغ قطرها 1 أو 1.25 بوصة. ويتم شراء الموقد من المتجر المناسب أو الخدمة عبر الإنترنت.
إذا اخترت المواد المناسبة ودراسة مخطط التسخين بعناية ، فإن تصنيع التركيب وتوصيله بالغلاية ليس بالأمر الصعب.
مزايا وعيوب الهيدروجين كوقود
في الواقع ، للهيدروجين مزايا عديدة. كما هو مذكور أعلاه ، يعد هذا أحد أكثر الغازات شيوعًا على هذا الكوكب (الأكثر شيوعًا في الكون) ، وهو نوع من الوقود ميسور التكلفة وصديق للبيئة.
بشكل عام ، تشمل المزايا ما يلي:
- موجود في كل مكان (عادة ما يتم وضعه في اسطوانات - مثل الغاز المسال) ؛
- في الواقع ، يشكل نظام تسخين الهيدروجين دورة مغلقة لا تتطلب تدخلًا بشريًا ؛
- الرخص النسبي للوقود
- عند استخدام الهيدروجين ، يطلق الجهاز المتوسط 121 ميجا جول / كجم من الطاقة ، ونفس المؤشر لنفس البروبان المشهور هو 40 ميجا جول / كجم.
وقود الهيدروجين له أيضًا عيوبه:
- احتمال انفجار المرجل عند تجاوز الضغط الطبيعي في المرجل ؛
- إذا أخذنا الظروف الروسية ، فليس من الممكن دائمًا العثور على أسطوانات الهيدروجين على مسافة قريبة (هذا ليس غازًا طبيعيًا ، أو بروبانًا ، بعد كل شيء) ؛
- في بعض الأحيان ، يمكن أن تكون درجة الحرارة المنبعثة أثناء التفاعل الحفاز عالية جدًا بحيث يجب عمل مدخنة منفصلة للخروج من البخار والماء (على الرغم من أن هذا صحيح عندما يتعلق الأمر بالتركيبات القديمة - في التركيبات الحديثة ، يدخل البخار والماء على الفور إلى خط الأنابيب ، كونه المبرد) ؛
- مستوى ضوضاء مرتفع
-
ارتفاع استهلاك المياه.
رسم تخطيطي لوحدة التحكم في غلاية الهيدروجين
من أين يأتي الهيدروجين النقي؟
ملاحظة للمالك
"للفت الانتباه إلى منتجاتهم ، يشير بعض مصنعي غلايات الهيدروجين إلى نوع من" المحفز السري "أو إلى استخدام" غاز براون "في أجهزتهم. على سبيل المثال ، يمكنك استخراج الهيدروجين من غاز الميثان ، حيث يوجد ما يصل إلى 4 ذرات هيدروجين! هنا فقط لماذا؟ الميثان نفسه غاز قابل للاحتراق ، فلماذا نهدر طاقة إضافية على إنتاج الهيدروجين النقي؟ أين كفاءة الطاقة؟ لذلك ، غالبًا ما يتم استخراج الهيدروجين من الماء ، والذي ، كما يعلم الجميع ، لا يمكن حرقه ، باستخدام طريقة التحليل الكهربائي لهذا الغرض. يمكن وصف هذه الطريقة في أكثر أشكالها عموميةً بأنها تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين تحت تأثير الكهرباء.
على سبيل المثال ، يمكنك استخراج الهيدروجين من غاز الميثان ، حيث يوجد ما يصل إلى 4 ذرات هيدروجين! هنا فقط لماذا؟ الميثان نفسه غاز قابل للاحتراق ، فلماذا نهدر طاقة إضافية على إنتاج الهيدروجين النقي؟ أين كفاءة الطاقة؟ لذلك ، غالبًا ما يتم استخراج الهيدروجين من الماء ، والذي ، كما يعلم الجميع ، لا يمكن حرقه ، باستخدام طريقة التحليل الكهربائي لهذا الغرض. يمكن وصف هذه الطريقة في أكثر أشكالها عموميةً بأنها تقسيم جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين تحت تأثير الكهرباء.
يُعرف التحليل الكهربائي منذ فترة طويلة ويستخدم على نطاق واسع لإنتاج الهيدروجين النقي. من الناحية العملية ، لا يمكن لأي غلاية هيدروجين صناعية واحدة ، حتى الآن على أي حال ، الاستغناء عن مصنع التحليل الكهربائي أو المحلل الكهربائي. سيكون كل شيء على ما يرام ، لكن هذا التثبيت يتطلب كهرباء. لذلك ، يجب أن تستهلك غلاية الهيدروجين الطاقة بالضرورة. السؤال هو ، ما هي تكاليف الطاقة هذه؟
كل الحديث عن "القيمة الحرارية" للهيدروجين يقودنا بعيدًا قليلاً عن هذه المسألة ، لكنها في الوقت نفسه هي الأهم. لذلك ، يمكن أن تكون غلاية الهيدروجين مربحة في الحالة الوحيدة - يجب أن تكون الطاقة الحرارية التي تنتجها أعلى من الطاقة التي يستهلكها المرجل.
هل من الممكن إنشاء مولد هيدروجين بشكل مستقل
من الأفضل عدم المخاطرة ، لأن مثل هذه العملية لا ترتبط فقط بالحاجة إلى معرفة تعقيدات التكنولوجيا والكيمياء ، ولكنها تتطلب أيضًا الامتثال المناسب لقواعد السلامة. لكن تركيب المعدات بأيديهم ممكن. للقيام بذلك ، يكفي اتباع التعليمات وعدم السماح بأداء الهواة.
يجب ألا توفر تدفئة أي منزل حياة مريحة للشخص فحسب ، بل توفر أيضًا النظافة البيئية للبيئة. يتم تحقيق ذلك بسبب حقيقة أنه بعد احتراق الهيدروجين ، لا تتشكل مركبات ضارة.
في الدول الغربية ، اكتسب التسخين باستخدام مولدات الهيدروجين قبولًا واسعًا وتبريرًا اقتصاديًا. إذا ترسخت طريقة مماثلة في روسيا ، فستزيد بشكل كبير من كفاءة التدفئة مع الحد الأدنى من تكاليف الموارد.
مميزات مولد الهيدروجين الالكتروليتي
غالبًا ما يتم إنتاج مولد الهيدروجين القائم على مبدأ التحليل الكهربائي في نسخة حاوية. الشرط الأساسي للحصول على مثل هذا الجهاز للتدفئة هو وجود المستندات التالية: إذن من Rostekhnadzor ، الشهادات (الامتثال لـ GOSTR والصحية).
يتكون المولد الإلكتروليتي من العناصر التالية:
- وحدة تشتمل على محول ، مقوم ، صناديق توصيل وأجهزة ، وحدة تجديد المياه ونزع المعادن ؛
- أجهزة لإنتاج منفصل للهيدروجين والأكسجين - محلل كهربي ؛
- أنظمة تحليل الغازات
- أنظمة التبريد السائل
- نظام يهدف إلى الكشف عن تسرب محتمل للهيدروجين ؛
- لوحات التحكم وأنظمة التحكم الآلي.
لتحقيق عملية التوصيل الكهربائي الأكثر كفاءة ، يتم استخدام قطرات الغسول. يتم تجديد الخزان به حسب الحاجة ، ولكن في أغلب الأحيان يحدث هذا مرة واحدة في السنة. يتم إنتاج أي مولدات كهربائية من النوع الصناعي على أساس معايير البيئة والسلامة الأوروبية.
لقد ثبت تجريبيًا أن شراء مولد التحليل الكهربائي للهيدروجين هو أكثر ربحية من الشراء المنتظم للغاز. لذلك ، لإنتاج 1 متر مكعب من الغاز من الهيدروجين والأكسجين ، لا يتطلب الأمر سوى حوالي 3.5 كيلو واط من الطاقة الكهربائية ، بالإضافة إلى نصف لتر من المياه المنزوعة المعادن.
آفاق الهيدروجين في صناعة التدفئة
يسمي العديد من العلماء الهيدروجين بأنه الوقود الواعد ، وهذا ما تؤكده الحقائق التالية فقط:
الهيدروجين هو أكثر عناصر الوقود وفرة في الكون ، وعاشر أكثر العناصر الكيميائية وفرة على كوكبنا. بكل بساطة ، لن تكون هناك بالتأكيد مشاكل مع احتياطيات الهيدروجين ؛
- على الرغم من أنه غاز ، إلا أنه غير ضار وغير سام على الإطلاق ، لذلك لن يشعر الناس والحيوانات وحتى النباتات بآثاره الضارة ؛
- في معدات التدفئة التي تعمل بالهيدروجين ، يكون منتج الاحتراق هو الماء العادي ، لذلك لا يستحق الحديث عن العوادم الضارة ؛
- درجة احتراق الهيدروجين 6000 ، مما يؤكد السعة الحرارية العالية لهذا العنصر الكيميائي ؛
- من حيث الوزن ، يكون هذا الوقود أخف من الهواء (14 مرة) ، لذلك في حالة حدوث تسرب ، فإن اختيار الوقود سوف يتبخر من تلقاء نفسه وبسرعة كبيرة ؛
- كيلوغرام الهيدروجين اليوم يكلف فقط 2-7 دولارات أمريكية. لكن الكيلوغرام كثير ، لأن كثافة مادة ما هي 0.008987 كجم / م 3 فقط ؛
- القيمة الحرارية لمتر مكعب واحد من الهيدروجين هي 13000 كيلوجول. بالطبع ، هذا الرقم أقل بنحو ثلاث مرات من سعر الغاز الطبيعي ، لكن سعر الهيدروجين أقل بعشر مرات.
من هذا يمكننا أن نستنتج أن تدفئة المنازل بالهيدروجين لن تكلف أكثر من استخدام غلايات الغاز التقليدية. أيضًا ، لن يدفع مالك هذه المعدات الفريدة أسعارًا مجنونة في جيوب مالكي شركات النفط والغاز ، وليست هناك حاجة لتجهيز خط أنابيب غاز باهظ الثمن. في الوقت نفسه ، سيوفر المالك نفسه أيضًا من المرور بإجراءات بيروقراطية مملة وطويلة لتنسيق المشاريع المختلفة.
بشكل عام ، يمكن اعتبار الهيدروجين بالفعل الوقود الواعد. لقد تم بالفعل تجربة جميع مزايا هذا العنصر من قبل موظفي شركات الطيران التي تستخدم الهيدروجين كوقود للصواريخ.
الجوانب السلبية للمولدات
صحيح ، هناك عيوب معينة لاستخدام هذه المولدات. إن تقنية استخلاص الحرارة من الهيدروجين هي الآن في مرحلة التطوير ، لذلك لا يمكن تجنب بعض العيوب. بادئ ذي بدء ، إنه يتعذر الوصول إليه ، فليس كل متجر به مولدات. وفقًا لذلك ، في حالة حدوث عطل ، يجب البحث بعناية عن جزء بديل.
الأسطوانات التي تحتوي على هذه المادة ليست مريحة للغاية للنقل ، وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن الهيدروجين غاز خفيف متطاير في درجة حرارة الغرفة ، ومن الصعب التعامل معه. إن شراء مثل هذا الوقود البديل في روسيا اليوم ليس بالأمر السهل ، ولا يمكن للجميع التعامل مع بناء التحليل الكهربائي بأيديهم. أيضًا ، عند استخدام التصميمات محلية الصنع ، يجب ألا يغيب عن البال أنها يمكن أن تكون غير آمنة ، لأنه من المستحيل ضمان التحكم الكامل في التفاعل.
لكن كل هذه العيوب ستكون لفترة وجيزة فقط ، وسرعان ما سيجد العلماء طريقة للحصول بسرعة على الهيدروجين ونقله بسهولة ، ومن ثم يمكن استخدامه لتدفئة المنزل بشكل مستمر. تزداد شعبية المولدات من هذا النوع باستمرار ، وهي تنتقل من فئة الأجهزة الغريبة إلى فئة "المبتكرة".
هل من المربح تدفئة منزل بالهيدروجين
باعة مولدات الهيدروجين المدمجة يقنعون المشترين بالرخص غير العادي لتدفئة المنزل بالهيدروجين. يُزعم أن هذا أكثر ربحية من التسخين بالغاز. يقولون إن الماء الذي يتم سكبه في التركيب لا يكلف شيئًا ، فهم صامتون بشأن بقية التكاليف. مثل هذه الوعود لها تأثير سحري على بعض مواطنينا الذين يحبون الهدايا المجانية. لكن دعونا لا نكون مثل بينوكيو ، وقبل الدخول في أرض الحمقى ، دعنا نكتشف مقدار تكلفة تسخين الهيدروجين في المنزل بالفعل.
متوسط سعر بيع الغاز الطبيعي للمنازل لأغراض التدفئة وتوليد الكهرباء 4.76 روبل / م 3. 1 م 3 تحتوي على 0.712 كجم. وفقًا لذلك ، يبلغ سعر 1 كجم من الغاز الطبيعي 6.68 روبل. متوسط القيمة الحرارية للغاز الطبيعي هو 50،000 كيلو جول / كجم. الهيدروجين أعلى بكثير ، 140000 كيلوجول / كجم. أي ، من أجل الحصول على كمية من الطاقة الحرارية تساوي تلك الناتجة عن احتراق 1 كجم من الهيدروجين ، ستكون هناك حاجة إلى 2.8 كجم من الغاز الطبيعي. تكلفته 13.32 روبل. الآن دعونا نقارن تكلفة الطاقة الحرارية التي تم الحصول عليها من احتراق 1 كجم من الهيدروجين الذي تم الحصول عليه في محلل كهربي جيد من المصنع وبين 2.8 كجم من الغاز الطبيعي: 420 روبل مقابل 13.32. الفرق هائل حقًا ، 31.5 مرة! حتى بالمقارنة مع أغلى أنواع التدفئة التقليدية - الكهربائية ، لا يمكن للهيدروجين حتى المنافسة بشكل وثيق ، فهو يكلف 4 مرات أكثر! يتم استخدام الكهرباء التي سيتم إنفاقها على تشغيل المحلل الكهربائي بشكل أفضل لتشغيل الأجهزة الكهربائية للتدفئة ، وستكون أكثر عديمة الفائدة من مثال.
إن تقنيات الإعلان وطرق الإقناع هذه هي التي يستخدمها بائعي المنشآت لتدفئة المنازل بالهيدروجين من أجل بيع سلعهم التي لا قيمة لها بأسعار باهظة.
أما آفاق الطاقة الهيدروجينية فهي كذلك ، لكن النجاح يرتبط بتقنيات صناعية واعدة لم يتم اختراعها بعد. من الواضح أن مولدات الهيدروجين المنزلية وسيارات الهيدروجين غير مربحة للعقود القادمة على الأقل.استخدامها المحدود للغاية في بعض البلدان ممكن فقط بفضل الإعانات الحكومية الجادة في إطار البرامج البيئية التجريبية.
استنتاج
حتى الآن ، لا يسع المرء إلا أن يتخيل ما هي التقنيات التي ستستخدمها البشرية غدًا. إن آفاق الطاقة المعتمدة على الهيدروجين متشككة من قبل العديد من العلماء بسبب مجموعة صغيرة من التطبيقات. لكن يمكنك النظر إلى هذا الموقف من الجانب الآخر. إذا كان الإنسان يميل إلى تطوير تقنيات لتنظيم حياته ، والتفاعل مع قوى الطبيعة ، فكيف يمكن للمرء أن يتجاهل إمكانية الحصول على الطاقة الحرارية نتيجة تفاعل الكهرباء والماء؟
إنه لمن الحماقة أن نفوت مثل هذه الفرصة. إذا لم تتمكن من إيجاد طريقة لتطبيق هذا في عالم اليوم ، فربما يكون من الأفضل التفكير في نوع العالم الذي نحاول إنشاءه؟ يجب تطوير واستخدام مولد الهيدروجين لتدفئة منزل خاص وتقنيات طبيعية أخرى.
9 نساء مشهورات وقعن في حب النساء إن إظهار الاهتمام بشخص آخر غير الجنس الآخر ليس بالأمر غير المعتاد. لا يمكنك مفاجأة أو صدمة شخص ما إذا اعترفت بذلك.
10 أطفال مشهورين رائعين يبدون مختلفين تمامًا اليوم يمر الوقت ويومًا ما يصبح المشاهير الصغار بالغين لا يمكن التعرف عليهم الفتيان والفتيات الجميلات يتحولن إلى ق.
7 أجزاء من الجسم لا يجب أن تلمسها فكر في جسمك كمعبد: يمكنك استخدامه ، ولكن هناك بعض الأماكن المقدسة التي لا يجب عليك لمسها. عرض البحث.
كيف تبدو أصغر سنًا: أفضل قصات الشعر لمن هم فوق 30 ، 40 ، 50 ، 60 فتاة في العشرينات من العمر لا تقلق بشأن شكل وطول شعرهن. يبدو أنه تم إنشاء الشباب لإجراء تجارب على المظهر وتجعيد الشعر الجريء. ومع ذلك ، بالفعل
أخطاء فيلم لا تغتفر ربما لم تلاحظها أبدًا ربما يكون هناك عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين لا يحبون مشاهدة الأفلام. ومع ذلك ، حتى في أفضل سينما ، هناك أخطاء يمكن أن يلاحظها المشاهد.
10 صور غامضة ستصدم قبل وقت طويل من ظهور الإنترنت وأساتذة Photoshop ، كانت الغالبية العظمى من الصور الملتقطة حقيقية. في بعض الأحيان ، أصبحت الصور لا تصدق حقًا.
