Шта је електролизер, његове карактеристике и примена
Ово је назив уређаја за истоимени електрохемијски процес за који је потребан спољни извор напајања. Структурно, овај апарат је купка напуњена електролитом, у коју су постављене две или више електрода.
Главна карактеристика таквих уређаја је перформанса, често је овај параметар назначен у називу модела, на пример, у стационарним постројењима за електролизу СЕУ-10, СЕУ-20, СЕУ-40, МБЕ-125 (електролизатори мембранског блока) итд. . У овим случајевима, бројке показују производњу водоника (м3/х).
Индустријско стационарно постројење за електролизу производи 40 м3 водоника на сат (СЕУ-40)
Што се тиче преосталих карактеристика, оне зависе од специфичног типа уређаја и обима примене, на пример, када се врши електролиза воде, следећи параметри утичу на ефикасност инсталације:
- Ниво напона (минимални потенцијал електроде) треба да буде од 1,8 до 2 волта, мања вредност „неће покренути“ процес, а већа доводи до прекомерне потрошње енергије за загревање електролита. Ако се као извор користи напајање, на пример, на 14 волти, има смисла поделити капацитет купатила са плочама на 7 ћелија, у складу са сликом 2. Слика 2. Положај плоча у кади електролизера
Дакле, применом 14 волти на излазе, добићемо 2 волта на свакој ћелији, док ће плоче са сваке стране имати различите потенцијале. Електролизатори који користе сличан систем повезивања плоча називају се суви електролизатори.
- Растојање између плоча (између катодног и анодног простора), што је мање, то ће бити мањи отпор и, стога, више струје ће проћи кроз раствор електролита, што ће довести до повећања производње гаса.
- Димензије плоче (што значи површина електрода) су директно пропорционалне струји која тече кроз електролит, што значи да утичу и на перформансе.
- Концентрација електролита и његова термичка равнотежа.
- Карактеристике материјала који се користи за израду електрода (злато је идеалан материјал, али прескуп, па се у домаћим колима користи нерђајући челик).
- Примена процесних катализатора итд.
Као што је горе поменуто, постројења овог типа могу се користити као генератор водоника, за производњу хлора, алуминијума или других супстанци. Користе се и као уређаји за пречишћавање и дезинфекцију воде (УПЕВ, ВГЕ), као и упоредна анализа њеног квалитета (Тесп 001).
А) Инсталација директне електролизе воде (УПЕВ); Б) Тесп 001 анализатор квалитета воде
Пре свега смо заинтересовани за уређаје који производе Браунов гас (водоник са кисеоником), јер управо ова мешавина има све изгледе за употребу као алтернативни енергент или адитив за гориво. Размотрићемо их мало касније, али за сада пређимо на дизајн и принцип рада најједноставнијег електролизатора који раздваја воду на водоник и кисеоник.
Одабране тачке употребе
Пре свега, желео бих да напоменем да традиционална метода сагоревања природног гаса или пропана у нашем случају није прикладна, јер температура сагоревања ХХО премашује температуру угљоводоника више од три пута. Као што разумете, конструкцијски челик неће дуго издржати такву температуру. Сам Стенли Мејер је препоручио коришћење горионика необичног дизајна, чији дијаграм представљамо у наставку.
Шема горионика на водоник који је дизајнирао С. Меиер
Цео трик овог уређаја лежи у чињеници да ХХО (означен бројем 72 на дијаграму) пролази у комору за сагоревање кроз вентил 35.Горућа мешавина водоника се диже кроз канал 63 и истовремено врши процес избацивања, вукући за собом спољни ваздух кроз подесиве отворе 13 и 70. Одређена количина производа сагоревања (водена пара) задржава се испод поклопца 40, који кроз канал 45 улази у колону за сагоревање и меша се са запаљивим гасом. Ово вам омогућава да смањите температуру сагоревања неколико пута.
Друга ствар на коју бих желео да вам скренем пажњу је течност коју треба сипати у инсталацију. Најбоље је користити припремљену воду која не садржи соли тешких метала.
Идеална опција је дестилат, који се може купити у било којој продавници аутомобила или апотеци. За успешан рад електролизера, у воду се додаје калијум хидроксид КОХ, у количини од око једне кашике праха по канти воде.
И трећа ствар на коју стављамо посебан акценат је безбедност. Запамтите да мешавина водоника и кисеоника није случајно названа експлозивом. ХХО је опасно хемијско једињење које, ако се њиме непажљиво рукује, може изазвати експлозију. Придржавајте се сигурносних правила и будите посебно опрезни када експериментишете са водоником. Само у овом случају, „цигла“ од које се састоји наш универзум донеће топлину и удобност у ваш дом.
Надамо се да је чланак постао извор инспирације за вас, а ви, засукавши рукаве, почињете са производњом водоничне горивне ћелије. Наравно, сви наши прорачуни нису коначна истина, међутим, они се могу користити за креирање радног модела генератора водоника. Ако желите у потпуности да пређете на ову врсту грејања, онда ће се то питање морати детаљније проучити. Можда ће управо ваша инсталација постати камен темељац, захваљујући којем ће се завршити прерасподела енергетских тржишта, а јефтина и еколошки прихватљива топлота ће ући у сваки дом.
Изградња водоничног горионика
Почнимо да правимо горионик за воду. Традиционално, почињемо са припремом потребних алата и материјала.
Шта ће бити потребно у раду
- Лим од нерђајућег челика.
- Неповратни вентил.
- Два вијка 6к150, навртке и подлошке за њих.
- Проточни филтер (из машине за прање веша).
- провидна цев. Ниво воде је идеалан за ово - у продавницама грађевинског материјала продаје се по 350 рубаља за 10 м.
- Затворена пластична посуда за храну капацитета 1,5 литара. Приближна цена је 150 рубаља.
- Фитинги од рибље кости ø8 мм (одлични су за црева).
- Бугарски за тестерисање метала.
Хајде сада да схватимо какву врсту нерђајућег челика да користимо. У идеалном случају, за ово треба узети челик 03Кс16Х1. Али куповина целог лима "нерђајућег челика" понекад је веома скупа, јер производ дебљине 2 мм кошта више од 5.500 рубаља, а осим тога, треба га некако донети. Стога, ако негде лежи мали комад таквог челика (довољно је 0,5к0,5 м), онда можете да прођете са њим.
Кућиште никл-водоник батерије
Користићемо нерђајући челик, јер обичан челик, као што знате, почиње да рђа у води. Штавише, у нашем дизајну намеравамо да користимо алкалије уместо воде, односно окружење је више него агресивно, а обичан челик неће дуго трајати под дејством електричне струје.
Упутство за производњу
Прва фаза. Прво узмите челични лим и ставите га на равну површину. Из листа горе наведених димензија (0,5к0,5 м) треба добити 16 правоугаоника за будући горионик водоника, изрезати их млином.
Друга фаза. Бушимо рупе за вијак на полеђини плоча. Ако смо планирали да направимо "суви" електролизер, онда смо избушили рупе одоздо, али у овом случају то није потребно. Чињеница је да је "суви" дизајн много компликованији, а корисна површина плоча у њему не би се користила 100%.Направићемо "мокри" електролизатор - плоче ће бити потпуно уроњене у електролит, а њихова цела површина ће учествовати у реакцији.
Трећа фаза. Принцип рада описаног горионика заснива се на следећем: електрична струја, пролазећи кроз плоче потопљене у електролит, проузроковаће да се вода (требало би да буде део електролита) разложи на кисеоник (О) и водоник ( Х). Дакле, морамо имати две плоче истовремено - катоду и аноду.
Са повећањем површине ових плоча, запремина гаса се повећава, тако да у овом случају користимо осам комада по катоди и аноди, респективно.
Сваки молекул воде се састоји од два атома водоника и једног атома
Четврта фаза. Затим морамо да уградимо плоче у пластичну посуду тако да се смењују: плус, минус, плус, минус итд. За изолацију плоча користимо комаде провидне цеви (купили смо је чак 10 м, тако да постоји снабдевање).
Из цеви исечемо мале прстенове, исечемо их и добијемо траке дебљине око 1 мм. Ово је идеално растојање да се водоник у структури ефикасно генерише.
Пета фаза. Плоче причвршћујемо једни другима са подлошкама. То радимо на следећи начин: на вијак стављамо подлошку, затим плочу, после ње три подлошке, другу плочу, опет три подлошке, итд. Окачимо осам комада на катоду, осам на аноду.
Затим затегните матице и изолујте плоче претходно исеченим тракама.
Шеста фаза. Гледамо тачно где се вијци налазе у контејнеру, бушимо рупе на том месту. Ако се одједном вијци не уклапају у контејнер, онда их исечемо на потребну дужину. Затим убацимо завртње у рупе, ставимо подлошке на њих и стегнемо их наврткама - ради боље затегнутости.
Затим направимо рупу у поклопцу за фитинг, зашрафимо саму арматуру (пожељно замазати спој силиконским заптивачем). Дувамо у спојницу да проверимо затегнутост поклопца. Ако ваздух и даље излази испод њега, онда и ову везу премажемо заптивачем.
Седма фаза. На крају монтаже тестирамо готов генератор. Да бисте то урадили, повежите било који извор са њим, напуните посуду водом и затворите поклопац. Затим стављамо црево на прикључак, које спуштамо у посуду са водом (да видимо мехуриће ваздуха). Ако извор није довољно моћан, онда их неће бити у резервоару, али ће се сигурно појавити у електролизеру.
Затим морамо повећати интензитет излазног гаса повећањем напона у електролиту. Овде је вредно напоменути да вода у свом чистом облику није проводник - струја пролази кроз њу због нечистоћа и соли присутних у њој. Разблажићемо мало алкалије у води (на пример, натријум хидроксид је одличан - продаје се у продавницама као средство за чишћење Кртице).
Неколико добрих савета
Даље, хајде да причамо о другим компонентама горионика водоника - филтеру за машину за прање веша и вентилу. Оба су за заштиту. Вентил неће дозволити да запаљени водоник продре назад у структуру и експлодира гас накупљен испод поклопца електролизера (чак и ако га има мало). Ако не уградимо вентил, посуда ће се оштетити и алкалија ће исцурити.
Филтер ће бити неопходан за израду воденог затварача, који ће играти улогу баријере која спречава експлозију. Мајстори, који су упознати са дизајном домаћег водоничног горионика, овај затварач називају „булбулатором“. Заиста, у суштини само ствара ваздушне мехуриће у води. За сам горионик користимо исто прозирно црево. Све, горионик водоника је спреман!
Остаје само да га повежете са улазом у систем "топлог пода", запечатите везу и започнете директан рад.
Како функционише грејање водоником
Ову методу грејања развила је једна од италијанских компанија.Котао на водоник ради без стварања било каквог штетног отпада, због чега се сматра еколошки најприхватљивијим и најтишијим начином загревања куће. Иновација развоја је у томе што су научници успели да постигну сагоревање водоника на релативно ниској температури (око 300ᵒС), што је омогућило производњу таквих котлова за грејање од традиционалних материјала.
Водоничке горивне ћелије за дом
Током рада котао емитује само безопасну пару, а једина ствар која захтева трошкове је струја. А ако ово комбинујете са соларним панелима (соларни систем), онда се ови трошкови могу потпуно свести на нулу.
Како се све дешава? Кисеоник реагује са водоником и, као што се сећамо из часова хемије у средњој школи, формира молекуле воде. Реакцију изазивају катализатори, као резултат тога, ослобађа се топлотна енергија, загревајући воду на око 40ᵒС - идеалну температуру за "топли под".
Подешавање снаге котла вам омогућава да постигнете одређени индикатор температуре неопходан за загревање просторије са одређеном површином. Такође је вредно напоменути да се такви котлови сматрају модуларним, јер се састоје од неколико независних канала. У сваком од канала налази се горе поменути катализатор, као резултат тога, расхладна течност улази у измењивач топлоте, која је већ достигла потребни индикатор од 40ᵒС.
Водени заптивач и осигурач
Обратите пажњу на слику број 1 - постоје два контејнера (означила сам их А и Б), па, игла из шприца за једнократну употребу (Ц), све ово је повезано цевима из капаљки. У први контејнер (А) потребно је сипати воду, ово је водена брава
Неопходно је да експлозија не стигне до електролизера (ако експлодира, то ће бити као фрагментирана граната)
У први контејнер (А) потребно је сипати воду, ово је водена брава. Неопходно је да експлозија не стигне до електролизера (ако експлодира, то ће бити као фрагментирана граната).
Слика број 5 - Водена брава
Имајте на уму да се у поклопцу воденог заптивача налазе два конектора (све сам прилагодио из медицинске капаљке), оба су херметички залепљена у поклопац помоћу епоксидног лепка. Једна цев је дуга, кроз њу водоник из генератора треба да тече под водом, да жубори, а кроз другу рупу да иде кроз цев до осигурача (Б)
Слика #6 - Осигурач
У посуду са осигурачем можете сипати и воду (за већу поузданост) и алкохол (алкохолна пара повећава температуру горења пламена).
Сам осигурач је направљен овако: У поклопцу треба направити рупу пречника 15 мм и рупе за завртње.
Слика број 7 – Како изгледају рупе на поклопцу
Такође ће вам требати две дебеле подлошке (ако је потребно, треба да проширите унутрашњи пречник подлошке округлом турпијом), две водене заптивке и чоколадна фолија или обичан балон.
Слика број 8 - Скица заштитног вентила
Састављен је прилично једноставно, потребно је избушити четири коаксијалне рупе у гвозденим подлошкама поклопца и заптивки. Прво морате залемити завртње на горњу подлошку, то се лако може урадити са снажним лемилом и активним флуксом.
Слика број 9 - Подлошка са завртњима
Слика број 10 - Залемљени шрафови на подлошку
Након што сте залемили завртње, потребно је да ставите једну гумену заптивку на подлошку и директно на вентил. Користио сам танку гумицу од распрснутог балона (много згодније од стављања танке фолије), мада и фолија добро функционише, бар када сам тестирао своју водоничну бакљу на експлозивност, била је фолија у вентилу.
Слика број 11 - Ставили смо заптивку и заштитну гуму
Затим стављамо другу заптивку и можете уметнути заштиту у рупе направљене на поклопцу.
Слика број 12 - Готови вентил
Слика број 13 – Сигурносни елементи
Друга подлошка и навртке су потребне за чврсто и чврсто фиксирање заштите затезањем навртки (погледајте слику бр. 6).
Правилно схватите и имајте на уму да се сигурносна правила не могу занемарити, посебно када се ради са експлозивним гасовима. И тако једноставан уређај може вас спасити од непријатних изненађења. Заштита ради по принципу „где је танка - ту се ломи“, експлозијом избацује заштитни филм (фолију или гумицу), а експлозивна сила не иде у електролизер, осим тога, ово је такође спречио водени печат. Верујте ми на реч, ако електролизер експлодира, неће вам се учинити довољно :)!!!
Слика #14 - Експлозија
Треба схватити да је ванредна ситуација нужно неизбежна. Чињеница је да пламен гори на излазу из млазнице (што је прилично добра игла из шприца за једнократну употребу) само зато што се ствара притисак гаса (притисак је договорен).
Слика број 15 - Млазница из шприца, на постољу
На пример, радите са својим гориоником и сада је светло угашено, верујте ми! Нећете имати времена да се одбијете од горионика, пламен ће се моментално вратити кроз цев и загрмиће експлозија заштитног вентила (потребно је да се издува он, а не електролизер) - то је сасвим нормално када је горионик укључен. домаће – будите опрезни и опрезни, клоните се водоничног горионика и носите личну заштитну опрему!
Лично, нисам баш одушевљен водоничним гориоником, а покушао сам да га направим само зато што сам већ имао готов електролизер. Прво, веома је опасан, а друго, није баш ефикасан (говорим о свом водоничном горионику а не о горионицима уопште) није било могуће да се са њим истопим оно што сам желео. И зато, ако сте дошли на идеју да направите овај тип горионика, поставите себи сасвим рационално питање „да ли се исплати“, јер је склапање електролизера од нуле прилично мучан посао, а такође вам је потребно моћно напајање које би било довољно да одговара притиску водоника и пречнику излазне млазнице. Стога, „да је само тако“ не препоручујем вам да то радите, али само ако вам је заиста потребно.
Хвала вам што сте посетили бип-мип.цом
Врсте електролизера
Хајде да укратко погледамо карактеристике дизајна главних типова уређаја за раздвајање воде.
СУВ
Дизајн уређаја овог типа приказан је на слици 2, његова карактеристика је да је манипулисањем бројем ћелија могуће напајати уређај из извора са напоном који значајно прелази минимални електродни потенцијал.
Фловинг
Поједностављени распоред уређаја овог типа налази се на слици 5. Као што видите, дизајн укључује каду са електродама "А", потпуно испуњену раствором и резервоаром "Д".
Слика 5. Конструкција проточне ћелије
Принцип рада уређаја је следећи:
- на улазу у електрохемијски процес, гас се заједно са електролитом истискује у контејнер "Д" кроз цев "Б";
- у резервоару "Д" долази до одвајања од раствора електролита гаса, који се испушта кроз излазни вентил "Ц";
- електролит се враћа у хидролизно купатило кроз цев "Е".
Мембране
Главна карактеристика уређаја овог типа је употреба чврстог електролита (мембране) на бази полимера. Дизајн уређаја овог типа може се наћи на слици 6.
Слика 6. Електролизер мембранског типа
Главна карактеристика оваквих уређаја је двострука намена мембране, она не само да транспортује протоне и јоне, већ и раздваја и електроде и производе електрохемијског процеса на физичком нивоу.
дијафрагма
У оним случајевима када није дозвољена дифузија производа електролизе између електродних комора, користи се порозна дијафрагма (која је дала назив таквим уређајима). Материјал за то може бити керамика, азбест или стакло. У неким случајевима, за стварање такве дијафрагме могу се користити полимерна влакна или стаклена вуна.На слици 7 приказана је најједноставнија верзија дијафрагме уређаја за електрохемијске процесе.
Дизајн ћелије дијафрагме
Објашњење:
- излаз за кисеоник.
- Боца у облику слова У.
- Излаз за водоник.
- Анода.
- Цатходе.
- дијафрагма.
алкалне
У дестилованој води није могућ електрохемијски процес, као катализатор се користи концентровани раствор алкалије (употреба соли је непожељна, јер се у овом случају ослобађа хлор). На основу овога, већина електрохемијских уређаја за цепање воде може се назвати алкалним.
На тематским форумима саветује се употреба натријум хидроксида (НаОХ), који, за разлику од соде бикарбоне (НаХЦО3), не кородира електроду. Имајте на уму да ово друго има две значајне предности:
- Можете користити гвоздене електроде.
- Не емитују се штетне материје.
Али, један значајан недостатак негира све предности соде бикарбоне као катализатора. Његова концентрација у води није већа од 80 грама по литру. Ово смањује отпорност електролита на мраз и његову струјну проводљивост. Ако се прво још увек може толерисати у топлој сезони, за друго је потребно повећање површине електродних плоча, што заузврат повећава величину структуре.
Шта је потребно за израду горивне ћелије код куће
Почевши од производње водоничне горивне ћелије, потребно је проучити теорију процеса формирања детонирајућег гаса. Ово ће дати разумевање шта се дешава у генератору, помоћи ће у постављању и раду опреме. Поред тога, мораћете да набавите неопходне материјале, од којих већину неће бити тешко пронаћи у дистрибутивној мрежи. Што се тиче цртежа и упутстава, покушаћемо да покријемо ова питања у потпуности.
Пројектовање генератора водоника: дијаграми и цртежи
Инсталација за производњу Брауновог гаса коју је сама израдила састоји се од реактора са уграђеним електродама, ПВМ генератора за њихово напајање, водене заптивке и прикључних жица и црева. Тренутно постоји неколико шема електролизера који користе плоче или цеви као електроде. Поред тога, инсталација такозване суве електролизе може се наћи и на вебу. За разлику од традиционалног дизајна, у таквом апарату плоче се не постављају у посуду са водом, већ се течност уноси у отвор између равних електрода. Одбијање традиционалне шеме омогућава значајно смањење димензија горивне ћелије.
У раду можете користити цртеже и дијаграме радних електролизера, који се могу прилагодити сопственим условима.
Избор материјала за израду генератора водоника
За производњу горивне ћелије нису потребни скоро никакви специфични материјали. Једина ствар која може бити тешка су електроде. Дакле, шта треба да припремите пре почетка рада.
- Ако је дизајн који одаберете генератор "мокрог" типа, онда ће вам требати затворени резервоар за воду, који ће такође служити као посуда под притиском реактора. Можете узети било који одговарајући контејнер, главни захтев је довољна чврстоћа и непропусност гаса. Наравно, када користите металне плоче као електроде, боље је користити правоугаону структуру, на пример, пажљиво запечаћено кућиште из акумулатора старог стила (црно). Ако се цеви користе за добијање ХХО, онда ће послужити и пространа посуда из филтера за воду у домаћинству. Најбоља опција би била производња кућишта генератора од нерђајућег челика, на пример, марке 304 ССЛ.
Склоп електроде за генератор водоника мокрог типа
Приликом одабира „суве“ горивне ћелије биће вам потребан лист плексигласа или друге провидне пластике дебљине до 10 мм и технички силиконски о-прстенови.
Цеви или плоче од "нерђајућег челика".Наравно, можете узети и уобичајени „црни“ метал, међутим, током рада електролизера, једноставно угљенично гвожђе брзо кородира и електроде ће често морати да се мењају. Употреба метала са високим садржајем угљеника легираног хромом ће дати генератору способност да ради дуго времена. Мајстори који се баве производњом горивих ћелија дуго су бирали материјал за електроде и определили се за нерђајући челик од 316 Л. У другом је међу њима био размак од највише 1 мм. За перфекционисте, ево тачних димензија: — пречник спољне цеви — 25,317 мм; — пречник унутрашње цеви зависи од дебљине спољне цеви. У сваком случају, требало би да обезбеди размак између ових елемената једнак 0,67 мм.
Његове перформансе зависе од тога колико су тачно одабрани параметри делова генератора водоника.
Имајте на уму да се полиране цеви не препоручују. Напротив, стручњаци препоручују брушење делова како би се добила мат површина. У будућности, ово ће помоћи повећању продуктивности инсталације.
Алати који ће бити потребни у процесу рада
Пре него што почнете да правите гориву ћелију, припремите следеће алате:
- ножна тестера за метал;
- бушилица са сетом бушилица;
- сет кључева;
- равни и прорезни одвијачи;
- угаона брусилица ("брусилица") са постављеним кругом за сечење метала;
- мултиметар и мерач протока;
- лењир;
- маркер.
Поред тога, ако сами направите ПВМ генератор, биће вам потребан осцилоскоп и бројач фреквенције да бисте га поставили. У оквиру овог чланка нећемо покретати ово питање, јер производњу и конфигурацију прекидачког напајања најбоље разматрају стручњаци на специјализованим форумима.
Уради сам електролизер за аутомобил
На Интернету можете пронаћи много дијаграма ХХО система, који, према ауторима, омогућавају да уштедите од 30% до 50% горива. Такве тврдње су превише оптимистичне и углавном нису поткријепљене никаквим доказима. Поједностављени дијаграм таквог система приказан је на слици 11.
Поједностављени дијаграм електролизера за аутомобил
У теорији, такав уређај би требало да смањи потрошњу горива због потпуног сагоревања. Да би се то урадило, Браунова смеша се убацује у ваздушни филтер система за гориво. Ово су водоник и кисеоник који се добијају из електролизера који покреће интерна мрежа аутомобила, што повећава потрошњу горива. Зачарани круг.
Наравно, може се користити струјни регулатор ПВМ, ефикасније прекидачко напајање или други трикови за смањење потрошње енергије. Понекад на Интернету постоје понуде за куповину нискоамперажне ПСУ за електролизатор, што је генерално бесмислица, јер перформансе процеса директно зависе од тренутне снаге.
То је као систем Кузњецова, чији се активатор воде изгубио, а нема патента итд. У горњим видео снимцима, где се говори о неспорним предностима таквих система, практично нема аргументованих аргумената. То не значи да идеја нема право на постојање, али је тражена уштеда „мало” преувеличана.
