การเพิ่มขึ้นของราคาทรัพยากรพลังงานกระตุ้นการค้นหาประเภทของเชื้อเพลิงที่มีประสิทธิภาพและราคาถูกกว่ารวมถึงในระดับครัวเรือน ช่างฝีมือที่กระตือรือร้นส่วนใหญ่ถูกดึงดูดโดยไฮโดรเจนซึ่งมีค่าความร้อนสูงกว่ามีเธนสามเท่า (38.8 กิโลวัตต์เมื่อเทียบกับ 13.8 กับสาร 1 กิโลกรัม) วิธีการสกัดที่บ้านก็ดูเหมือนจะเป็นที่รู้จักกัน - แยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า ในความเป็นจริงปัญหามีความซับซ้อนมากขึ้น บทความของเรามี 2 เป้าหมาย:
- เพื่อวิเคราะห์คำถามว่าจะผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฮโดรเจนด้วยต้นทุนที่น้อยที่สุดได้อย่างไร
- พิจารณาใช้เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนเพื่อให้ความร้อนในบ้านส่วนตัวเติมน้ำมันรถยนต์และเป็นเครื่องเชื่อม
ส่วนทฤษฎีสั้น ๆ
ไฮโดรเจนหรือที่รู้จักกันในชื่อไฮโดรเจนซึ่งเป็นธาตุแรกของตารางธาตุคือสารที่เบาที่สุดในก๊าซซึ่งมีฤทธิ์ทางเคมีสูง ระหว่างออกซิเดชั่น (นั่นคือการเผาไหม้) มันปล่อยความร้อนจำนวนมากก่อตัวเป็นน้ำธรรมดา เราอธิบายคุณสมบัติขององค์ประกอบโดยออกแบบให้อยู่ในรูปของวิทยานิพนธ์:
- การเผาไหม้ไฮโดรเจนเป็นกระบวนการที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมไม่มีสารที่เป็นอันตรายออกมา
- เนื่องจากกิจกรรมทางเคมีของก๊าซฟรีไม่เกิดขึ้นบนโลก แต่ในองค์ประกอบของน้ำสำรองของมันจะไม่สิ้นสุด
- องค์ประกอบถูกสกัดในการผลิตภาคอุตสาหกรรมโดยวิธีทางเคมีตัวอย่างเช่นในกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊ส (ไพโรไลซิส) ของถ่านหิน มักเป็นผลพลอยได้
- อีกวิธีหนึ่งในการรับไฮโดรเจนที่เป็นแก๊สก็คือการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าต่อการมีตัวเร่งปฏิกิริยา - ทองคำขาวและโลหะผสมที่มีราคาแพงอื่น ๆ
- ส่วนผสมอย่างง่ายของก๊าซไฮโดรเจน + ออกซิเจน (ออกซิเจน) จะระเบิดจากประกายไฟที่น้อยที่สุดปล่อยพลังงานจำนวนมากทันที
สำหรับการอ้างอิง นักวิทยาศาสตร์ที่แยกโมเลกุลของน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนเรียกว่าส่วนผสมของก๊าซระเบิดเนื่องจากมีแนวโน้มที่จะเกิดการระเบิด ต่อมาได้รับชื่อก๊าซของบราวน์ (ตามชื่อของนักประดิษฐ์) และได้รับการกำหนดโดยสูตรสมมุติขององค์กรพัฒนาเอกชน
จากที่กล่าวมาข้อสรุปดังต่อไปนี้ชี้ให้เห็นว่าตัวเอง: อะตอมไฮโดรเจน 2 อันรวมกับอะตอมออกซิเจน 1 อะตอมได้อย่างง่ายดาย แต่พวกมันลังเลที่จะแยกส่วน ปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีจะเกิดขึ้นเมื่อปล่อยพลังงานความร้อนโดยตรงตามสูตร:
2H2 + O2 → 2H2O + Q (พลังงาน)
ที่นี่เป็นจุดสำคัญที่จะเป็นประโยชน์ต่อเราในการวิเคราะห์เที่ยวบินเพิ่มเติม: ไฮโดรเจนเข้าสู่ปฏิกิริยาโดยธรรมชาติจากการจุดติดไฟและความร้อนจะถูกปล่อยออกมาโดยตรง ในการแยกโมเลกุลน้ำจะต้องใช้พลังงาน:
2H2O → 2H2 + O2 - คำถาม
นี่คือสูตรปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลติกที่กำหนดกระบวนการแยกน้ำโดยจ่ายกระแสไฟฟ้า วิธีนำสิ่งนี้ไปปฏิบัติและสร้างเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนด้วยมือของคุณเองเราจะพิจารณาต่อไป
การสร้างต้นแบบ
เพื่อให้คุณเข้าใจสิ่งที่คุณติดต่อด้วยก่อนอื่นเราขอแนะนำให้ประกอบเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนที่ง่ายที่สุดด้วยต้นทุนต่ำสุด การออกแบบการติดตั้งแบบโฮมเมดแสดงในแผนภาพ
electrolyzer ดั้งเดิมประกอบด้วยอะไร:
- เครื่องปฏิกรณ์ - ภาชนะแก้วหรือพลาสติกที่มีผนังหนา
- อิเล็กโทรดโลหะแช่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ด้วยน้ำและเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน
- ถังที่สองทำหน้าที่เป็นชัตเตอร์น้ำ
- ท่อก๊าซไอเสีย HHO
จุดสำคัญ โรงงานไฮโดรเจนด้วยไฟฟ้าทำงานเฉพาะกับกระแสตรงเท่านั้น ดังนั้นใช้อะแดปเตอร์ AC, ที่ชาร์จในรถยนต์หรือแบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงาน กระแสสลับจะไม่ทำงาน
หลักการทำงานของอิเล็กโทรไลเซอร์มีดังนี้:
- ขั้วไฟฟ้าสองอันที่แช่อยู่ในน้ำจะได้รับแรงดันไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแหล่งกำเนิดที่ปรับค่าได้เพื่อปรับปรุงปฏิกิริยาจะมีการเติมด่างหรือกรดเล็กน้อยลงในภาชนะ (ที่บ้าน - เกลือธรรมดา)
- จากปฏิกิริยาอิเล็กโทรไลซิสไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาจากด้านข้างของแคโทดที่เชื่อมต่อกับขั้ว“ ลบ” และออกซิเจนจะถูกสร้างขึ้นใกล้กับขั้วบวก
- การผสมก๊าซทั้งสองผ่านท่อเข้าสู่กับดักน้ำที่ทำหน้าที่ 2 อย่าง: แยกไอน้ำและป้องกันไม่ให้แฟลชในเครื่องปฏิกรณ์
- จากถังที่สองจะมีการส่งก๊าซระเบิดของ NNO ไปยังเครื่องเผาไหม้ซึ่งถูกเผาเพื่อเป็นน้ำ
เพื่อให้การออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแสดงในแผนภาพด้วยมือของคุณเองคุณจะต้องมีขวดแก้ว 2 ขวดที่มีคอและหมวกกว้าง, หยดทางการแพทย์และสกรู 2 โหล ชุดเต็มของวัสดุที่แสดงในภาพ
เครื่องมือพิเศษต้องใช้ปืนกาวในการปิดผนึกฝาพลาสติก ขั้นตอนการผลิตง่ายมาก:
- บิดแท่งไม้แบนด้วยสกรูยึดตัวเองแล้ววางปลายในทิศทางที่แตกต่างกัน บัดกรีหัวสกรูเข้าด้วยกันและเชื่อมต่อสายไฟ - รับอิเล็กโทรดในอนาคต
- ทำหลุมในฝาปิดใส่กล่องตัดของหยดและสายไฟจากนั้นปิดผนึกด้วยปืนกาวทั้งสองด้าน
- วางขั้วไฟฟ้าไว้ในขวดและขันให้แน่น
- ในฝาที่สองเจาะ 2 รูใส่หลอดหยดน้ำและขันสกรูลงในขวดที่บรรจุน้ำเปล่า
ในการเริ่มต้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฮโดรเจนเทน้ำเค็มลงในเครื่องปฏิกรณ์และเปิดแหล่งพลังงาน การโจมตีของปฏิกิริยาถูกทำเครื่องหมายด้วยลักษณะของฟองก๊าซในภาชนะทั้งสอง ปรับแรงดันไฟฟ้าให้มีค่าสูงสุดและตั้งไฟเป็นแก๊สสีน้ำตาลออกจากเข็มหยด
เกี่ยวกับเซลล์ไฮโดรเจน Meyer
หากคุณสร้างและทดสอบโครงสร้างด้านบนแล้วโดยการเผาเปลวไฟที่ปลายเข็มคุณอาจสังเกตเห็นว่าประสิทธิภาพการติดตั้งต่ำมาก เพื่อให้ได้ก๊าซที่ระเบิดได้มากขึ้นคุณต้องสร้างอุปกรณ์ที่จริงจังกว่านี้เรียกว่าเซลล์สแตนลีย์เมเยอร์เพื่อเป็นเกียรติแก่นักประดิษฐ์
หลักการของการทำงานของเซลล์นั้นขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้ามีเพียงขั้วบวกและขั้วลบเท่านั้นที่ทำในรูปของหลอดที่ใส่เข้าไป แรงดันไฟฟ้ามาจากเครื่องกำเนิดพัลส์ผ่านสองขดลวดเรโซแนนท์ซึ่งช่วยลดการใช้ไฟฟ้าในปัจจุบันและเพิ่มผลผลิตของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน วงจรอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ดังแสดงในรูป:
บันทึก. รายละเอียดเกี่ยวกับการดำเนินงานของโครงการมีการอธิบายไว้ในทรัพยากร http://www.meanders.ru/meiers8.shtml
ในการสร้างเซลล์ Meyer คุณจะต้อง:
- กล่องทรงกระบอกที่ทำจากพลาสติกหรือลูกแก้วช่างฝีมือมักจะใช้เครื่องกรองน้ำที่มีฝาปิดและหัวฉีด
- ท่อสแตนเลสขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 15 และ 20 มม. ความยาว 97 มม.
- สายไฟ, ฉนวน
ท่อที่ป้องกันการกัดกร่อนติดอยู่ที่ฐานของอิเล็กทริกอิเล็กทริกสายไฟที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกบัดกรีด้วย เซลล์ประกอบด้วยหลอด 9 หรือ 11 หลอดวางในกล่องพลาสติกหรือลูกแก้วดังที่แสดงในภาพ
องค์ประกอบเชื่อมต่อตามแบบแผนการทั้งหมดที่รู้จักบนอินเทอร์เน็ตซึ่งรวมถึงหน่วยอิเล็กทรอนิกส์เซลล์ Meyer และล็อกน้ำ (ชื่อทางเทคนิคคือ bubbler) เพื่อความปลอดภัยระบบติดตั้งเซ็นเซอร์สำหรับแรงดันวิกฤตและระดับน้ำ จากความคิดเห็นของช่างฝีมือที่บ้านการติดตั้งไฮโดรเจนนั้นใช้กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ที่แรงดัน 12 V และมีประสิทธิภาพเพียงพอแม้ว่าจะไม่สามารถหาตัวเลขที่แน่นอนได้
เครื่องปฏิกรณ์จาน
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฮโดรเจนประสิทธิภาพสูงที่สามารถตรวจสอบการทำงานของเตาแก๊สทำจากแผ่นสแตนเลสขนาด 15 x 10 ซม. จำนวนตั้งแต่ 30 ถึง 70 ชิ้น มีการเจาะรูใต้รูเพื่อขันสตั๊ดแน่นและมีการตัดขั้วที่มุมสำหรับเชื่อมต่อสายไฟ
นอกจากแผ่นโลหะเกรด 316 แล้วคุณจะต้องซื้อ:
- ยางหนา 4 มม. ทนต่อด่าง
- แผ่นปลายทำจากลูกแก้วหรือ textolite;
- แท่งผูก M10-14;
- ตรวจสอบวาล์วสำหรับอุปกรณ์เชื่อมก๊าซ
- เครื่องกรองน้ำภายใต้ไฮโดรล็อค
- ท่อเชื่อมต่อจากสแตนเลสลูกฟูก
- โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในรูปแบบผง
แผ่นจะต้องประกอบเป็นหน่วยเดียวหุ้มฉนวนด้วยปะเก็นยางที่มีการตัดกลางออกตามที่แสดงในภาพวาด ดึงเครื่องปฏิกรณ์ที่เกิดขึ้นอย่างแน่นหนาด้วยหมุดและเชื่อมต่อกับหัวฉีดอิเล็กโทรไลต์ หลังมาจากภาชนะที่แยกต่างหากพร้อมกับวาล์วฝาและปิด
บันทึก. เราบอกวิธีทำให้อิเล็กโทรไลต์ชนิดไหล (แห้ง) มันง่ายกว่าที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่มีแผ่นแช่ - คุณไม่จำเป็นต้องใส่ปะเก็นยางและหน่วยที่ประกอบจะถูกลดระดับลงในภาชนะที่ปิดผนึกด้วยอิเล็กโทรไลต์
การประกอบเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนที่ตามมาจะดำเนินการในลักษณะเดียวกัน แต่มีความแตกต่าง:
- ถังสำหรับเตรียมอิเล็กโทรไลต์ติดอยู่กับตัวเครื่อง หลังเป็นสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซ 7-15% ในน้ำ
- แทนที่จะเป็นน้ำ deoxidizer ที่เรียกว่า - อะซิโตนหรือตัวทำละลายอนินทรีย์ - ถูกเทลงใน "bubbler"
- จะต้องวางวาล์วตรวจสอบไว้ด้านหน้าเครื่องเผาไหม้มิฉะนั้นเมื่อหัวเตาไฮโดรเจนปิดการทำงานอย่างราบรื่นการเป่าแบบย้อนกลับจะทำให้ท่อแตกและ "ฟองสบู่"
มันทำกำไรได้หรือไม่ที่จะได้รับไฮโดรเจนที่บ้าน
คำตอบสำหรับคำถามนี้ขึ้นอยู่กับขอบเขตของส่วนผสมของออกซิเจนไฮโดรเจน ภาพวาดและไดอะแกรมทั้งหมดที่เผยแพร่โดยแหล่งข้อมูลออนไลน์ต่างๆได้รับการออกแบบเพื่อผลิตก๊าซ HHO สำหรับวัตถุประสงค์ดังต่อไปนี้:
- ใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์
- เผาไหม้ไฮโดรเจนในหม้อไอน้ำและเตาเผา
- ใช้สำหรับเชื่อมก๊าซ
ปัญหาหลักที่ข้ามข้อได้เปรียบทั้งหมดของเชื้อเพลิงไฮโดรเจน: ค่าไฟฟ้าสำหรับการปล่อยสสารบริสุทธิ์เกินปริมาณพลังงานที่ได้รับจากการเผาไหม้ ไม่ว่าสานุศิษย์ของทฤษฎียูโทเปียจะอ้างถึงประสิทธิภาพสูงสุดของอิเล็กโทรไลเซอร์ถึง 50% ซึ่งหมายความว่าความร้อน 1 กิโลวัตต์ใช้ไฟฟ้า 2 กิโลวัตต์ ประโยชน์คือศูนย์แม้จะเป็นลบ
จำได้ว่าเราเขียนไว้ในส่วนแรก ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่ใช้งานได้ดีและทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในตัวมันเองทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก พยายามแยกโมเลกุลน้ำที่มีเสถียรภาพเราไม่สามารถนำพลังงานไปสู่อะตอมได้โดยตรง การแยกจะดำเนินการโดยไฟฟ้าครึ่งหนึ่งซึ่งจะกระจายไปโดยความร้อนขั้วไฟฟ้า, น้ำ, ขดลวดหม้อแปลงและอื่น ๆ
ข้อมูลพื้นฐานที่สำคัญ ความร้อนเฉพาะของการเผาไหม้ไฮโดรเจนนั้นสูงกว่ามีเทนสามเท่า แต่โดยมวล ถ้าเราเปรียบเทียบพวกมันด้วยปริมาตรเมื่อเผาไฮโดรเจน 1 m, พลังงานความร้อน 3.6 kW จะถูกปล่อยออกมาเมื่อเทียบกับ 11 kW สำหรับมีเธน ท้ายที่สุดแล้วไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่เบาที่สุด
ตอนนี้ให้พิจารณาก๊าซระเบิดที่ได้จากการแยกด้วยกระแสไฟฟ้าในเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนแบบโฮมเมดเป็นเชื้อเพลิงสำหรับความต้องการข้างต้น:
- ราคาการติดตั้งขั้นสุดท้ายความสามารถในการผลิตและประสิทธิภาพต่ำทำให้ไม่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเผาไหม้ไฮโดรเจนเพื่อให้ความร้อนในบ้านส่วนตัว มันง่ายกว่าที่จะนำหม้อไอน้ำไฟฟ้าใด ๆ - TEN, การเหนี่ยวนำหรืออิเล็กโทรด - กว่า "ลม" มิเตอร์ด้วยอิเล็กโทรไลเซอร์
- ในการแทนที่น้ำมันเบนซิน 1 ลิตรสำหรับรถยนต์จะต้องใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ 4,766 ลิตรหรือก๊าซระเบิด 7,150 ลิตรโดยหนึ่งในสามนั้นเป็นออกซิเจน นักประดิษฐ์ที่มีหมัดมากที่สุดบนอินเทอร์เน็ตยังไม่ได้ทำให้อิเล็กโทรไลต์สามารถให้ประสิทธิภาพที่คล้ายคลึงกันได้
- อุปกรณ์เชื่อมก๊าซที่เผาไหม้ไฮโดรเจนนั้นมีขนาดเล็กและเบากว่ากระบอกสูบที่มีอะเซทิลีนโพรเพนและออกซิเจน นอกจากนี้อุณหภูมิเปลวไฟสูงถึง 3000 ° C ช่วยให้คุณทำงานกับโลหะใด ๆ ค่าใช้จ่ายในการรับเชื้อเพลิงที่นี่ไม่ได้มีบทบาทพิเศษ
สำหรับการอ้างอิง ในการเผาไหม้ไฮโดรเจนในหม้อไอน้ำคุณจะต้องออกแบบโครงสร้างใหม่ให้ละเอียดเนื่องจากเตาไฮโดรเจนสามารถหลอมเหล็กได้
ข้อสรุป
ไฮโดรเจนในองค์ประกอบของก๊าซ NGO ที่ได้จากเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนทำที่บ้านมีประโยชน์สำหรับวัตถุประสงค์สองประการ: การทดลองและการเชื่อมก๊าซแม้ว่าเราจะทิ้งประสิทธิภาพของอิเล็กโทรไลต์และค่าใช้จ่ายในการประกอบเข้ากับพลังงานไฟฟ้าที่ใช้แล้ว แต่ก็ยังมีประสิทธิภาพในการผลิตความร้อนในอาคารที่ไม่เพียงพอ นอกจากนี้ยังใช้กับเครื่องยนต์เบนซินของรถยนต์นั่ง