Dettagli Pubblicato: 04.11.2015 07:48

Il riscaldamento delle stufe in Ucraina, come si suol dire, sta vivendo una rinascita. Le ragioni di questo fenomeno sono chiare senza alcuna spiegazione. Ecco perché l'innovatore di Kharkov Oleg Petrik ha proposto di utilizzare le tecnologie delle centrali termiche a carbone polverizzato per aumentare l'efficienza delle stufe domestiche, e per questo non è affatto necessario avere le competenze di un meccanico esperto.

Come aumentare l'efficienza di una stufa a carbone (a legna) o di una caldaia a combustibile solido senza l'utilizzo di risorse energetiche aggiuntive.

Il principio di funzionamento della tecnologia è abbastanza semplice: l'acqua proveniente dal serbatoio (generatore di vapore) viene convertita in vapore ad alta temperatura (400 - 500 C) e fornita direttamente alla fiamma, agendo come una sorta di catalizzatore di combustione, aumentando la produttività dell’impianto di riscaldamento.

Per creare un sistema di razionalizzazione, avrai bisogno di: un generatore di vapore, realizzato con mezzi improvvisati (andrà bene un contenitore o una padella, preferibilmente in acciaio inossidabile, si può usare anche quello vecchio macchina per alcol). Un capezzolo di un pneumatico per auto viene tagliato nel contenitore. Avrai bisogno anche di circa mezzo metro di tubo dell'ossigeno e di circa un metro e mezzo di tubo, preferibilmente in acciaio inossidabile a pareti sottili con un diametro interno di 8 mm, da cui è realizzato il surriscaldatore.

Secondo il surriscaldatore, il vapore allo stato riscaldato entra nella griglia attraverso un foro nella stufa. All'estremità del tubo è montato un divisore di vapore per neutralizzare il rumore: il tubo viene tagliato in poco meno della metà con una smerigliatrice, con incrementi di circa 10 mm, vengono eseguiti 7 - 10 tagli, quindi i fori vengono fasciati con una rete con una finestra di 20-30 micron in acciaio inossidabile a due o tre strati, ed è fissata al tubo con un filo di diametro di 1-1,5 mm.

Il tubo in gomma sopra la stufa deve essere rialzato di 20-30 centimetri (nella foto raffigurata non è rialzato). Anche se un certo raffreddamento del tubo dell'ossigeno avviene a causa del vapore acqueo, ciò deve essere fatto per motivi di sicurezza antincendio.

A sua volta, per accelerare la produzione di vapore da parte del generatore di vapore, quando si accende la legna, è necessario versare non più di 200 ml di acqua nel contenitore, bollirà in 5-8 minuti e il dispositivo si accenderà iniziare a funzionare a piena potenza. Successivamente il generatore di vapore può essere riempito completamente con acqua per il funzionamento a lungo termine del forno.

L'aumento di produttività è di circa il 50% rispetto ai dispositivi convenzionali. I test del dispositivo hanno dimostrato che la potenza del forno in modalità operativa è stata ridotta della metà, ovvero da 2 a 4 ore. Ciò significa che avrai bisogno della metà della legna per accendere la stufa. La completezza della combustione del carburante è migliorata, il fumo che esce dal camino è praticamente invisibile e la quantità di cenere è notevolmente diminuita. Soprattutto a causa dell’aumento dei prezzi dell’energia gas naturale, tale modernizzazione diventerà rilevante per molti proprietari di case.

Naturalmente, la soluzione proposta richiede miglioramenti significativi: è necessario automatizzare il processo di approvvigionamento idrico, ottimizzare la progettazione stessa, ecc. Tuttavia, l'opzione di un "pompaggio" economico e rapido della fornace utilizzando i mezzi di base che possono essere trovati in ogni casa aiuterà molte persone a risparmiare molto e potrebbe anche diventare uno slancio per lo sviluppo di nuove tecnologie e la nascita di nuove idee .

L'artigiano di Kharkov ha anche un'installazione sperimentale con una finestra per bruciare carbone o legna in un'atmosfera di vapore o, come la chiama lui, una "stufa panciuta all'idrogeno".

Riferimento. Il vapore surriscaldato è ampiamente utilizzato per migliorare l'efficienza delle turbine nelle centrali termoelettriche ed è stato utilizzato su tutti i tipi di locomotive dall'inizio del secolo scorso. Inoltre, sono stati sviluppati progetti di reattori nucleari in cui parte dei canali di processo dovrebbero essere utilizzati per surriscaldare il vapore prima di alimentarlo nelle turbine. È noto che l'utilizzo di un surriscaldatore può aumentare significativamente l'efficienza di un impianto a vapore e ridurre l'usura dei suoi componenti.

È passato da tempo il tempo in cui si riscaldava un privato casa di campagna veniva effettuata esclusivamente bruciando legna o carbone in una stufa. Utilizzo attuale delle unità di riscaldamento diversi tipi carburante. Ma il costante aumento dei prezzi del carburante ci costringe a cercare opzioni di riscaldamento più economiche. Ma letteralmente sotto il nostro naso si trova una fonte inesauribile di energia: l'idrogeno. E in questo articolo ti diremo come utilizzare l'acqua normale come combustibile assemblando una caldaia per il riscaldamento a idrogeno con le tue mani.

Progettazione e principio di funzionamento di un generatore di idrogeno

L'uso dell'idrogeno come combustibile per il riscaldamento domestico è un'idea piuttosto allettante, perché il suo potere calorifico è di 33,2 kW/m3, mentre quello del gas naturale è di soli 9,3 kW/m3, ovvero più di 3 volte. In teoria, l'idrogeno può essere estratto dall'acqua e poi bruciato in una caldaia; è possibile utilizzare un generatore di idrogeno per riscaldare la casa.

Come vettore energetico, nulla può essere paragonato all’idrogeno e le sue riserve sono praticamente infinite. Come accennato in precedenza, quando bruciato, l’idrogeno rilascia molta energia termica, molto più di qualsiasi combustibile contenente carbonio. Invece delle emissioni nocive nell'atmosfera che vengono rilasciate quando si utilizza gas naturale, l'idrogeno, quando bruciato, forma acqua normale sotto forma di vapore. C'è solo un problema: questo elemento non si trova in natura nella sua forma pura, ma solo in combinazione con altre sostanze.

Uno di questi composti è l'acqua ordinaria, che è idrogeno ossidato. Per scomporlo nei suoi elementi costitutivi, molti scienziati hanno impiegato più di un anno. E non invano soluzione tecnica in base all'isolamento dei suoi componenti dall'acqua, è stato comunque ritrovato. Questa è la cosiddetta reazione chimica dell'elettrolisi, a seguito della quale l'acqua si scompone in ossigeno e idrogeno, la miscela risultante è chiamata gas detonante o gas di Brown.

Di seguito puoi vedere uno schema di un generatore di idrogeno (elettrolizzatore) che funziona con elettricità:

Gli elettrolizzatori sono installati a produzione di massa e sono utilizzati per lavori con fiamma a gas (saldatura). Una corrente di una certa frequenza e intensità viene applicata a gruppi di piastre metalliche immerse nell'acqua. A causa della reazione di elettrolisi in corso, ossigeno e idrogeno vengono rilasciati mescolati con vapore acqueo.

Per separare i gas dal vapore, il tutto viene fatto passare attraverso un separatore, dopodiché viene alimentato al bruciatore. Per evitare giochi ed esplosioni, sull'alimentazione è installata una valvola che consente al carburante di fluire in una sola direzione.

Un impianto a idrogeno per il riscaldamento domestico comprende i seguenti componenti: una caldaia e tubi con un diametro di 25-32 mm (1-1,25 pollici). Puoi installare i tubi a casa con le tue mani, ma deve essere soddisfatta una condizione: dopo ogni ramo, il diametro deve diminuire.

Il diametro diminuisce di al seguente principio– tubo D32, tubo D25. Dopo la diramazione - D20 e l'ultimo tubo da installare è D16. Se questa condizione è soddisfatta torcia all'idrogeno funzionerà in modo efficiente ed efficace.

Per monitorare il livello dell'acqua e reintegrarlo tempestivamente nel dispositivo, il design ha un sensore speciale che dà un comando al momento giusto e l'acqua viene iniettata nello spazio di lavoro dell'elettrolizzatore. Per garantire che la pressione non raggiunga un punto critico all'interno del serbatoio, l'unità è dotata di un interruttore di emergenza e di una valvola di sicurezza. Per mantenere un generatore di idrogeno basta aggiungere acqua di tanto in tanto e il gioco è fatto.

Vantaggi del riscaldamento a idrogeno

U riscaldamento a idrogeno Ci sono diversi vantaggi seri che influenzano la prevalenza del sistema:

1. Sistemi rispettosi dell'ambiente. L'unico sottoprodotto che viene rilasciato nell'atmosfera durante il funzionamento è l'acqua sotto forma di vapore. Il che non nuoce in alcun modo ambiente.
2. L'idrogeno nel sistema di riscaldamento funziona senza l'uso del fuoco. Il calore viene generato a causa della reazione catalitica. Quando l’idrogeno si combina con l’ossigeno si forma l’acqua. Per questo motivo si verifica un grande rilascio di calore. Il flusso di calore stesso, la cui temperatura è di circa 40 ° C, va allo scambiatore di calore. Per un sistema a pavimento riscaldato, questo è il regime di temperatura ideale.
3. Ben presto, il riscaldamento a idrogeno fai-da-te sarà in grado di sostituire i sistemi tradizionali, liberando così l’umanità dalla produzione di altri tipi di combustibile: petrolio, gas, carbone e legna da ardere.
4. La durata minima è di 15 anni.
5. L'efficienza del riscaldamento di una casa privata con l'idrogeno può raggiungere il 96%.

La produzione di idrogeno è un processo completamente accessibile. Tutto ciò che dovrà essere speso è l’elettricità. E quando si utilizza un generatore di calore, includere anche il funzionamento dell'impianto batteria solare, i costi energetici possono essere ridotti al minimo. Sulla base di ciò, possiamo concludere che questo sistema è il più ecologico ed efficiente per il riscaldamento di una casa.

Come assemblare un generatore di idrogeno con le tue mani?

Spesso per riscaldare i pavimenti viene utilizzata una caldaia alimentata a idrogeno. Questi sistemi al giorno d'oggi sono disponibili in un'ampia varietà di capacità. La potenza delle caldaie può essere molto diversa, da 27 W a infinito. Puoi prendere una caldaia molto potente per riscaldare l'intera casa contemporaneamente, oppure puoi prenderne diverse piccole. Sono installati da soli, ma come realizzare un generatore di idrogeno con le proprie mani?

Prima di iniziare a costruire una cella a combustibile, è necessario avere a portata di mano i seguenti strumenti:

• seghetto per metallo;
• trapano con una serie di trapani;
• set di chiavi;
• cacciaviti piatti e a taglio;
• una smerigliatrice angolare (“smerigliatrice”) con un cerchio montato per il taglio del metallo;
• multimetro e flussometro;
• governate;
• marcatore.

Inoltre, se decidi di costruire tu stesso un generatore PWM, avrai bisogno di un oscilloscopio e di un frequenzimetro per configurarlo.

Per realizzare un generatore di idrogeno per il riscaldamento di una casa privata, prenderemo in considerazione un circuito elettrolizzatore assolutamente “a secco” utilizzando elettrodi costituiti da piastre di acciaio inossidabile.

Le istruzioni seguenti mostrano il processo di costruzione di un generatore di idrogeno:

1. Costruzione del corpo della cella a combustibile. Il ruolo delle pareti laterali del telaio è svolto da lastre di truciolato o plexiglass, tagliate alle dimensioni del futuro generatore. Vale la pena notare che la dimensione dell'unità dipende direttamente dalle sue prestazioni, ma i costi per ottenere l'NDC saranno molto più elevati. Per la costruzione di una cella a combustibile le dimensioni ottimali vanno da 150×150 mm a 250×250 mm.
2. In ciascuna delle piastre sono praticati dei fori per i raccordi di ingresso e uscita dell'acqua. Inoltre è necessario forare la parete laterale per consentire la fuoriuscita del gas e quattro fori negli angoli per collegare tra loro gli elementi del reattore.
3. Utilizzando una smerigliatrice, le piastre degli elettrodi vengono ritagliate da un foglio di acciaio inossidabile 316L. Dovrebbero essere di 10-20 mm più piccoli rispetto alle pareti. Inoltre, quando si fabbrica ciascuna parte, è necessario lasciare un piccolo cuscinetto di contatto in uno degli angoli. Ciò è necessario per collegare gli elettrodi negativi e positivi in ​​gruppi prima di collegarli all'alimentazione.
4. Per ottenere la quantità necessaria di NHO, l'acciaio inossidabile deve essere trattato con carta vetrata fine su entrambi i lati.
5. In ciascuna piastra vengono praticati due fori: un trapano il cui diametro dovrebbe essere di 6-7 mm - per fornire acqua nello spazio tra gli elettrodi e un trapano del diametro di 8-10 mm - per rimuovere il gas di Brown. I punti di foratura vengono calcolati tenendo conto delle posizioni di installazione dei corrispondenti tubi di ingresso e uscita.
6. Inizia ad assemblare il generatore. Per fare questo, nelle pareti di pannelli duri vengono installati dei raccordi per l'alimentazione dell'acqua e l'estrazione del gas. I punti in cui sono collegati sono accuratamente sigillati con sigillante automobilistico o idraulico.
7. Successivamente, una delle parti trasparenti del corpo viene installata sui perni, dopo di che vengono posati gli elettrodi. La posa degli elettrodi dovrebbe iniziare con l'anello di tenuta. Nota: il piano degli elettrodi deve essere assolutamente piatto, altrimenti gli elementi con cariche opposte si toccheranno provocando un cortocircuito!
8. Le piastre in acciaio inossidabile sono separate dalle superfici laterali del reattore mediante anelli di tenuta in silicone, paronite o altri materiali. È importante che non sia più spesso di 1 mm. Tali parti vengono utilizzate come distanziatori tra le piastre. Durante l'installazione, assicurarsi che cuscinetti di contatto gli elettrodi opposti erano raggruppati sui lati opposti del generatore.
9. Dopo aver posato l'ultima piastra, viene installato l'anello di tenuta, dopodiché il generatore viene chiuso con una seconda parete in truciolato e la struttura stessa viene collegata mediante dadi e rondelle. Quando si esegue questo lavoro, monitorare attentamente l'uniformità del serraggio e l'assenza di distorsioni tra le piastre.
10. Utilizzando tubi in polietilene, il generatore è collegato ad un contenitore d'acqua e ad un gorgogliatore.
11. I cuscinetti di contatto degli elettrodi sono collegati tra loro utilizzando qualsiasi metodo, dopodiché vengono collegati i cavi di alimentazione.
12. La tensione viene fornita alla cella a combustibile da un generatore PWM, dopo di che iniziano a configurare e regolare il dispositivo in base alla produzione massima di gas LNO.

Per ottenere il gas Brown nella quantità necessaria, sufficiente per cucinare e riscaldarsi, vengono installati diversi generatori di idrogeno che funzionano in parallelo.

1. È severamente vietato aggiornare in modo indipendente tali apparecchiature, anche se si dispone di un disegno tecnico dettagliato e professionale. Ciò può contribuire alla possibilità di fuoriuscita della miscela di idrogeno dal generatore nello spazio aperto, il che è piuttosto pericoloso.
2. Si consiglia di installare sensori speciali regime di temperatura all'interno dello scambiatore di calore, ciò consentirà di monitorare il probabile superamento del livello di temperatura di riscaldamento dell'acqua.
3. Il design del bruciatore stesso può includere valvole di intercettazione, che saranno collegate direttamente al sensore di temperatura stesso. È inoltre necessario garantire il normale raffreddamento della caldaia.
4. Infine, ciò che va sottolineato è la sicurezza. Va ricordato che la miscela di idrogeno e ossigeno non è stata definita esplosiva per niente. L'NHO è un composto chimico pericoloso che può causare un'esplosione se maneggiato con noncuranza. Seguire le regole di sicurezza e prestare estrema attenzione quando si sperimenta con l'idrogeno.

Se maneggiata correttamente, una caldaia a idrogeno può durare non 15 anni, come solitamente ci si aspetta, ma 20 o addirittura 30. Ricordatevi però che maggiore è la potenza della caldaia, maggiore sarà il consumo di elettricità!

Anche lo scienziato medievale Paracelso, durante uno dei suoi esperimenti, notò che quando l'acido solforico entra in contatto con il ferrum si formano bolle d'aria. In realtà, si trattava di idrogeno (ma non di aria, come credeva lo scienziato): un gas leggero, incolore e inodore, che in determinate condizioni diventa esplosivo.

In questo momentoRiscaldamento a idrogeno fai da te - una cosa molto comune. Dopotutto, l'idrogeno può essere prodotto in quantità quasi illimitate, l'importante è che ci siano acqua ed elettricità.

Questo metodo di riscaldamento è stato sviluppato da una delle aziende italiane. Una caldaia a idrogeno funziona senza generare rifiuti nocivi, motivo per cui è considerata il modo più ecologico e silenzioso per riscaldare una casa. L'innovazione dello sviluppo è che gli scienziati sono riusciti a ottenere la combustione dell'idrogeno a una temperatura relativamente bassa (circa 300°C), e questo ha permesso di produrre simili caldaie per riscaldamento dai materiali tradizionali.

Durante il funzionamento, la caldaia emette solo vapore innocuo e l'unica cosa che richiede costi è l'elettricità. E se lo combini con pannelli solari(sistema solare), allora questi costi possono essere completamente ridotti a zero.

Nota! Le caldaie a idrogeno vengono spesso utilizzate per riscaldare i sistemi di riscaldamento a pavimento, che possono essere facilmente installati con le proprie mani.

Come avviene il tutto? L'ossigeno reagisce con l'idrogeno e, come ricordiamo dalle lezioni di chimica delle scuole medie, forma molecole d'acqua. La reazione è provocata da catalizzatori, con conseguente rilascio di energia termica, riscaldando l'acqua a circa 40ᵒС – temperatura ideale per "pavimento caldo".

La regolazione della potenza della caldaia consente di raggiungere una determinata temperatura necessaria per il riscaldamento di una stanza di una determinata area. Vale anche la pena notare che tali caldaie sono considerate modulari, poiché sono costituite da diverse amico indipendente da altri canali. In ciascuno dei canali è presente il catalizzatore sopra menzionato, di conseguenza il liquido refrigerante entra nello scambiatore di calore, che ha già raggiunto il valore richiesto di 40ᵒC.

Nota! Una caratteristica di tali apparecchiature è che ciascun canale è in grado di produrre una temperatura diversa. Pertanto, uno di questi può essere eseguito su " pavimento caldo", il secondo alla stanza attigua, il terzo al soffitto, ecc.

I principali vantaggi del riscaldamento a idrogeno

Questo metodo di riscaldamento della casa presenta numerosi vantaggi significativi, responsabili della crescente popolarità del sistema.

1. Efficienza impressionante, che spesso raggiunge il 96%.
2. Ecologico. L'unico sottoprodotto rilasciato nell'atmosfera è il vapore acqueo, che in linea di principio non è in grado di danneggiare l'ambiente.
3. Il riscaldamento a idrogeno sta gradualmente sostituendo i sistemi tradizionali, liberando le persone dalla necessità di estrazione risorse naturali– petrolio, gas, carbone.
4. L'idrogeno agisce senza fuoco; l'energia termica viene generata attraverso una reazione catalitica.

È possibile effettuare da soli il riscaldamento a idrogeno?

In linea di principio, questo è possibile. L'elemento principale del sistema - la caldaia - può essere creato sulla base di un generatore NNO, ovvero un elettrolizzatore convenzionale. Ricordiamo tutti gli esperimenti scolastici quando attaccavamo i fili scoperti collegati a una presa utilizzando un raddrizzatore in un contenitore d'acqua. Quindi, per costruire una caldaia dovrai ripetere questo esperimento, ma su scala più ampia.

Nota! Una caldaia a idrogeno viene utilizzata con un “pavimento caldo”, come abbiamo già discusso. Ma la disposizione di un tale sistema è un argomento per un altro articolo, quindi faremo affidamento sul fatto che il “pavimento caldo” è già installato e pronto per l'uso.

Costruzione di un bruciatore a idrogeno

Iniziamo a creare un bruciatore ad acqua. Tradizionalmente, inizieremo con la preparazione strumenti necessari e materiali.

Cosa sarà richiesto al lavoro

1. Lamiera di acciaio inossidabile.
2. Valvola di ritegno.
3. Due bulloni 6x150, dadi e rondelle per loro.
4. Filtro passante (da una lavatrice).
5. Tubo trasparente. Il livello dell'acqua è l'ideale per questo: nei negozi di materiali da costruzione viene venduto per 350 rubli per 10 m.
6. Contenitore per alimenti sigillato in plastica con capacità di 1,5 litri. Costo approssimativo: 150 rubli.
7. Raccordi a spina di pesce ø8 mm (perfetti per un tubo).
8. Smerigliatrice per segare il metallo.

Ora scopriamo quale acciaio inossidabile devono essere utilizzati. Idealmente, dovresti prendere l'acciaio 03Х16Н1 per questo. Ma acquistare un intero foglio di "acciaio inossidabile" a volte è molto costoso, perché un prodotto di 2 mm di spessore costa più di 5.500 rubli e inoltre deve essere consegnato in qualche modo. Pertanto, se hai un piccolo pezzo di tale acciaio in giro da qualche parte (0,5 x 0,5 m sono sufficienti), puoi farcela.

Useremo l'acciaio inossidabile, perché l'acciaio normale, come sai, inizia ad arrugginire nell'acqua. Inoltre, nella nostra progettazione intendiamo utilizzare alcali anziché acqua, ovvero l'ambiente è più che aggressivo e, anche sotto l'influenza della corrente elettrica, l'acciaio normale non durerà a lungo.

Video - Generatore di gas bruno modello a cella semplice da 16 piastre in acciaio inox

Istruzioni per la produzione

Primo stadio. Per iniziare, prendi un foglio di acciaio e posizionalo su una superficie piana. Da un foglio delle dimensioni sopra indicate (0,5x0,5 m) dovreste ricavare 16 rettangoli per il futuro bruciatore a idrogeno, ritagliateli con una smerigliatrice.

Nota! Abbiamo tagliato uno dei quattro angoli di ciascun piatto. Ciò è necessario per collegare le piastre in futuro.

Seconda fase. CON rovescio piastre, praticare i fori per il bullone. Se progettassimo di realizzare un elettrolizzatore “a secco”, praticheremmo dei fori dal basso, ma verso l’interno in questo caso non è necessario farlo. Il fatto è che la struttura "a secco" è molto più complicata e l'area utile delle piastre al suo interno non verrebbe utilizzata al 100%. Realizzeremo un elettrolizzatore "umido": le piastre saranno completamente immerse nell'elettrolita e la loro intera area parteciperà alla reazione.

Terza fase. Il principio di funzionamento del bruciatore descritto si basa sul seguente: il passaggio di corrente elettrica attraverso le piastre immerse nell'elettrolita provoca la decomposizione dell'acqua (dovrebbe far parte dell'elettrolita) in ossigeno (O) e idrogeno (H). Pertanto, dobbiamo avere due piastre contemporaneamente: il catodo e l'anodo.

All'aumentare dell'area di queste piastre, aumenta il volume del gas, quindi in questo caso utilizziamo rispettivamente otto pezzi per catodo e anodo.

Nota! Il bruciatore che stiamo esaminando è un progetto parallelo che, a dire il vero, non è il più efficiente. Ma è più facile da implementare.

Quarta fase. Successivamente, dobbiamo installare le piastre in un contenitore di plastica in modo che si alternino: più, meno, più, meno, ecc. Per isolare le piastre, utilizziamo pezzi di tubo trasparente (ne abbiamo acquistati 10 m interi, quindi non ci sono è una fornitura).

Tagliamo dei piccoli anelli dal tubo, li tagliamo e otteniamo delle strisce spesse circa 1 mm. Questa è la distanza ideale affinché l’idrogeno possa essere generato in modo efficiente nella struttura.

Quinta tappa. Fissiamo le piastre l'una all'altra utilizzando le rondelle. Lo facciamo come segue: mettiamo una rondella sul bullone, poi una piastra, dopo tre rondelle, un'altra piastra, ancora tre rondelle, ecc. Appendiamo otto pezzi sul catodo, otto sull'anodo.

Nota! Questo deve essere fatto in modo speculare, cioè ruotiamo l'anodo di 180ᵒ. Quindi il “più” andrà negli spazi tra le piastre “meno”.

Sesta tappa. Osserviamo dove si trovano esattamente i bulloni nel contenitore e praticiamo dei fori in quel punto. Se all'improvviso i bulloni non si adattano al contenitore, li tagliamo alla lunghezza richiesta. Quindi inseriamo i bulloni nei fori, mettiamo le rondelle su di essi e li serriamo con i dadi, per una migliore tenuta.

Successivamente, facciamo un foro nel coperchio per il raccordo, avvitiamo il raccordo stesso (preferibilmente coprendo il giunto con sigillante siliconico). Soffiare nel raccordo per verificare la tenuta del coperchio. Se l'aria esce ancora da sotto, rivestiamo questa connessione con sigillante.

Settima tappa. Al termine dell'assemblaggio, testiamo il generatore finito. Per fare ciò, collegarvi una qualsiasi fonte, riempire il contenitore con acqua e chiudere il coperchio. Successivamente, mettiamo un tubo sul raccordo e lo abbassiamo in un contenitore con acqua (per vedere le bolle d'aria). Se la fonte non è abbastanza potente, non saranno nel serbatoio, ma appariranno sicuramente nell'elettrolizzatore.

Successivamente, dobbiamo aumentare l'intensità della produzione di gas aumentando la tensione nell'elettrolita. Vale la pena notare qui che l'acqua nella sua forma pura non è un conduttore: la corrente la attraversa a causa delle impurità e del sale in essa presenti. Diluiremo un po 'di alcali in acqua (ad esempio, l'idrossido di sodio è eccellente - viene venduto nei negozi sotto forma di detergente "Talpa").

Nota! In questa fase, dobbiamo valutare adeguatamente le capacità della fonte di alimentazione, quindi prima di iniettare gli alcali colleghiamo un amperometro all'elettrolizzatore: in questo modo possiamo monitorare l'aumento della corrente.

Video - Riscaldamento con idrogeno. Batterie a idrogeno

Parliamo quindi di altri componenti del bruciatore a idrogeno: il filtro per la lavatrice e la valvola. Entrambi sono per la protezione. La valvola non consentirà all'idrogeno acceso di penetrare nuovamente nella struttura e di far esplodere il gas accumulato sotto il coperchio dell'elettrolizzatore (anche se ce n'è solo una piccola parte). Se non installiamo la valvola, il contenitore verrà danneggiato e gli alcali fuoriusciranno.

Sarà necessario un filtro per realizzare una tenuta idraulica, che fungerà da barriera prevenendo un'esplosione. Gli artigiani che hanno familiarità in prima persona con il design di un bruciatore a idrogeno fatto in casa chiamano questa valvola un "bulbulatore". In sostanza, infatti, crea solo bolle d'aria nell'acqua. Per il bruciatore stesso utilizziamo lo stesso tubo trasparente. Questo è tutto, il bruciatore a idrogeno è pronto!

Non resta che collegarlo all'ingresso del sistema “pavimento caldo”, sigillare la connessione e iniziare il funzionamento diretto.

Come conclusione. Alternativa

Un'alternativa, anche se molto controversa, è il gas di Brown, un composto chimico costituito da un atomo di ossigeno e due atomi di idrogeno. La combustione di tale gas è accompagnata dalla formazione di energia termica (peraltro quattro volte più potente rispetto alla struttura sopra descritta).

Gli elettrolizzatori vengono utilizzati anche per riscaldare una casa con il gas Brown, perché anche questo metodo di produzione del calore si basa sull'elettrolisi. Vengono create caldaie speciali in cui, sotto l'influenza della corrente alternata, le molecole elementi chimici separarsi, formando l'ambito gas di Brown.

Video – Gas bruno arricchito

È del tutto possibile che le risorse energetiche innovative, la cui riserva è quasi illimitata, sostituiranno presto le risorse naturali non rinnovabili, liberandoci dalla necessità di attività minerarie permanenti. Questo corso di eventi avrà un impatto positivo non solo sull'ambiente, ma anche sull'ecologia del pianeta nel suo complesso.

Leggi anche il nostro articolo - riscaldamento a vapore con le tue stesse mani.

Video - Riscaldamento a idrogeno

Il problema dell’esaurimento delle risorse naturali è diventato più urgente che mai. Il numero delle automobili è in costante crescita, così come il consumo di petrolio. Ciò significa che se questa attività continua ad aumentare, presto tutte le riserve mondiali di petrolio saranno esaurite. Questo è ciò che ha spinto gli ingegneri di tutto il mondo a risolvere il problema inventando motori automobilistici in grado di funzionare senza consumare risorse petrolifere. Un’alternativa sono i motori delle auto alimentati a idrogeno.

Come viene utilizzato l'idrogeno?

Se prendiamo in considerazione tutti i requisiti esistenti per tipi alternativi combustibile, allora l’idrogeno è la fonte di energia più ottimale. Quando lo ricevi con l'aiuto dell'acqua, puoi sperare nella sua inesauribilità. Inoltre, il carburante a idrogeno non danneggia l’ambiente.

Esistono già un piccolo numero di automobili con motori alimentati a idrogeno, ma non sono ancora diffuse. Anche se questo è pianificato nel tempo.

La base per il funzionamento di un motore di un'auto che utilizza carburante a idrogeno è la reazione delle molecole d'acqua, ovvero la loro divisione in componenti di ossigeno e idrogeno. Oggi, sulla base di questa reazione, funzionano due direzioni:

Motori a combustione interna a idrogeno

Ci sono alcune sfumature al riguardo. Durante il funzionamento, si verifica il riscaldamento a temperature elevate e, di conseguenza, si verifica la compressione che, a sua volta, fa reagire il gas con tutte le parti metalliche del meccanismo, nonché con i lubrificanti. Se si verifica anche una piccola perdita, è possibile una reazione di contatto con il collettore caldo, con conseguente fiamma. Per garantire la sicurezza, si consiglia l'uso di un motore rotativo. Perché c'è una certa distanza tra i collezionisti.

Anche i principi di funzionamento del sistema di accensione nei motori automobilistici alimentati a idrogeno stanno subendo alcune modifiche. Esiste una differenza di efficienza tra il funzionamento di un motore di automobile a combustione interna e il funzionamento di un motore elettrico basato su componenti di idrogeno. Ma tutte le carenze possono essere corrette in futuro, poiché si tratta di una nuova invenzione.

Unità alimentate da batterie a idrogeno

Il funzionamento di tali unità si basa sulle proprietà dell'induzione elettromagnetica. Questo principio viene utilizzato anche nel funzionamento delle batterie al piombo. La percentuale di efficienza è 45.

I protoni possono passare attraverso la struttura della membrana. Questa membrana separa le cariche degli elettrodi. Pertanto, l'idrogeno viene fornito all'anodo e l'ossigeno, a sua volta, al catodo. I protoni che passano attraverso la struttura della membrana si muovono verso il catodo, provocando una reazione. Successivamente, si verifica la formazione di liquido e corrente elettrica. L'elettricità scorre attraverso i cavi fino al motore elettrico e quindi alimenta il motore dell'auto.

Motore a idrogeno fai da te

Generatore

Per costruire un potente motore per auto alimentato a idrogeno, è necessario iniziare con un generatore. Si ottiene così un contenitore completamente sigillato, con il liquido e gli elettrodi immersi al suo interno un semplice generatore. Per il funzionamento di questo dispositivo è necessaria una sorgente con una tensione di 12 V.

La miscela di idrogeno e ossigeno viene scaricata attraverso un raccordo speciale, che si trova sul coperchio della struttura fatta in casa. Questa è la base per il funzionamento di un generatore per un motore a idrogeno.

Il pieno funzionamento del sistema non è possibile senza uno speciale dispositivo di accumulo e una batteria. Puoi prendere un filtro per l'acqua sotto l'alloggiamento o acquistare un'installazione speciale. L'installazione speciale ha un vantaggio significativo: sono dotati di elettrodi ad alte prestazioni.

Non ci sono grandi difficoltà nella formazione del gas richiesto: tutto è abbastanza semplice. Le difficoltà riguardano la quantità di gas; è abbastanza difficile produrlo nella quantità richiesta. Il grado di efficienza può essere aumentato utilizzando elettrodi di rame. Vengono utilizzati anche elettrodi in acciaio inossidabile, ma sono meno produttivi.

Avrai anche bisogno di un'unità elettronica che stabilizzi la fornitura di corrente, poiché ha diversi punti di forza. Per condizioni di reazione normali è richiesto un livello costante di acqua nel contenitore. Pertanto, vale la pena effettuare l'erogazione automatica del fluido. A causa dell'intensità della reazione di elettrolisi, il sale viene rilasciato in quantità sufficiente.

Importante! Va notato che la reazione di elettrolisi può avvenire solo in acqua distillata.

Per un motore a idrogeno, viene preparata acqua speciale nella quantità di 10 litri, a cui viene aggiunto idrossido in una quantità di 50 grammi.

Progettazione di motori a idrogeno

Per far funzionare il motore con carburante a idrogeno, avrai bisogno di serbatoi di riserva e di un sistema di scarico. Inoltre, è necessario installare dispositivo speciale controllo del livello del liquido.

Consiglio! Per evitare una falsa reazione, è necessario installarlo all'interno della custodia. Il sensore invierà impulsi di comando che garantiranno il rifornimento automatico.

Il sensore di pressione è importante. Si accende a 40 psi. Nel momento in cui la pressione aumenta e raggiunge i 45 psi, il pompaggio viene spento. Se la pressione supera il limite di 50 psi, il fusibile installato viene attivato.

Per l'installazione su un motore di un'auto con carburante a idrogeno, viene utilizzato un fusibile costituito da una valvola progettata per il pompaggio di emergenza e un disco di rottura. Il disco di rottura si attiva quando la pressione raggiunge i 60 psi. Il calore viene rimosso utilizzando una candela fredda.

Parte elettrica

La frequenza e l'ampiezza dell'impulso in un motore a idrogeno sono regolate da un contatore che funziona secondo il principio di un generatore di piani di impulsi.

La scheda motore è dotata di due sensori di impulsi. Quello più vicino deve essere dotato di un grosso condensatore. Il lavoro del secondo inizia con l'aiuto dell'uscita dal contatto n. 3.

L'ultima uscita situata sul contatore è collegata a interruttori con una resistenza di 220 e 820 Ohm. La corrente viene aumentata al livello richiesto dal transistor. Tutta la responsabilità della protezione spetta al diodo 1N4007. Ciò consente di dare stabilità ai processi di sistema.

Auto a idrogeno

Per le persone che sono profondamente interessate all'idea di motori per auto alimentati a idrogeno o di motori con un sistema ibrido, i leader del mercato automobilistico possono offrire alcune opzioni per auto che funzionano secondo schemi simili. Aziende come Daimler, Honda, Shanghai, VW hanno notevolmente avuto successo in questo settore. Hanno lanciato sul mercato veicoli alimentati a idrogeno che rappresentavano adeguatamente il lavoro dei loro ingegneri.

Il funzionamento di questa vettura si basa su un sistema a idrogeno. È in grado di raggiungere una velocità di 160 km/h. Un rifornimento di idrogeno è sufficiente affinché l'auto possa percorrere una distanza di 500 km. Il volume del serbatoio consente di riempire 5 chilogrammi di idrogeno in forma liquefatta. Ogni giorno cresce l'interesse degli appassionati di auto per questo modello di auto.

Questa vettura appartiene alla serie "Classe B" ed è dotata di un motore elettrico alimentato a idrogeno, che ha aumentato la sua potenza di 115 CV. Un rifornimento è sufficiente affinché l'auto possa percorrere una distanza di 400 chilometri. Al momento, la Mercedes F-Cell non ha soddisfatto il pubblico con il suo aspetto, e ora gli ingegneri stanno lavorando per migliorarla.

Questo è un altro rappresentante della linea "sette" della casa automobilistica BMW. Ha un motore a combustione interna tipo ibrido. Le fonti energetiche sono idrogeno e benzina. Il motore a idrogeno del sistema Hydrogen ha costretto i suoi inventori a dedicare circa 20 anni alla sua creazione. Questa vettura raggiunge la soglia dei 100 km/h sul tachimetro in soli 9,5 secondi.

Conclusione

La preoccupazione della società mondiale circa la possibile comparsa di una carenza di riserve petrolifere ha portato alla ricerca di nuove soluzioni tecnologiche che diventerebbero una degna alternativa. È così che è nata l'idea di sviluppare un motore per auto che potesse funzionare con carburante a idrogeno. Finora non ha ancora raggiunto un'ampia distribuzione, ma l'interesse per un prodotto così nuovo cresce ogni giorno con dinamiche positive.

Idrogeno celle a combustibile. Come è fatto:

L'idrogenio (H2), “generatore di acqua”, è l'elemento più comune dell'universo. Secondo gli scienziati, rappresenta quasi il 90% di tutti gli atomi nell'Universo. L’idrogeno, che fornisce energia al nostro Sole durante la reazione di fusione termonucleare, può fungere da eccellente combustibile sulla Terra. Questo è l'unico combustibile assolutamente innocuo ed ecologico: quando il gas viene bruciato, entra in una reazione chimica con l'ossigeno e il prodotto della combustione è acqua distillata. L'idrogenio è un combustibile ideale a tutti gli effetti, perfetto anche per il riscaldamento domestico. Inoltre, una caldaia per il riscaldamento a gas convenzionale può essere convertita in una caldaia per il riscaldamento a idrogeno, apportando solo piccole modifiche alla sua progettazione. Un problema: nonostante la prevalenza dell'idrogeno (noi stessi ne siamo fatti per metà), non si trova quasi mai sul nostro pianeta nella sua forma pura. Questo gas non è pubblicamente disponibile per la vendita, quindi dove possiamo trovarlo in quantità sufficienti? Internet ci dà una risposta chiara e precisa: acquistare o assemblare un generatore di idrogeno per il riscaldamento domestico.

Tecnologie per la produzione di idrogeno puro

Esistono molte tecnologie per produrre idrogeno. Citeremo solo quelli che trovano uso pratico fuori dalle mura del laboratorio:

• Reazione chimica dell'acqua con i metalli. Il carburante è l'acqua, il reagente è una lega di alluminio-gallio. 150 kg di celle a combustibile sono sufficienti per percorrere 500 km un'auto a idrogeno, poi il metallo deve essere rimosso e inviato al recupero, che richiede l'esposizione ad alte temperature.
• Conversione del gas naturale, gassificazione del carbone, pirolisi del legno. Riscaldando oltre i 1000 ºС, è possibile ottenere idrogeno puro dagli idrocarburi per il riscaldamento domestico.
• Elettrolisi dell'acqua. L'elettrolisi ad alta temperatura è più efficace.
• Produrre idrogeno da biomasse. Le materie prime possono essere letame, fieno, erba, alghe e altri scarti agricoli. Il biogas può contenere dal 2 al 12% di idrogeno.
• L'idrogeno “spazzatura” si ottiene dai rifiuti domestici sottoponendoli a decomposizione termica.

Generatori di idrogeno domestici

Come si può vedere dalla sezione precedente, la maggioranza processi tecnologici La produzione industriale di idrogeno comporta l’esposizione a temperature elevate, il che è problematico in casa. Consideriamo gli impianti di riscaldamento a idrogeno disponibili nelle abitazioni private:

Idrogeno dal letame

Gli impianti di biogas, di cui ce ne sono molti in Europa occidentale, stanno cominciando ad apparire tra gli agricoltori nazionali. I reattori di biogas fatti in casa di cui parlano le “mani pazze” su Internet non si distinguono né per produttività né per stabilità di generazione. Solo gli impianti piuttosto complessi e costosi sono efficaci, a condizione che vi sia un approvvigionamento stabile di materie prime. Questo è impossibile in una piccola fattoria privata, ma è possibile in una fattoria forte. L'idrogeno è solo un sottoprodotto nella produzione di biogas e, di norma, non viene separato bruciandolo insieme al metano. Ma se necessario, l'H2 può essere separato.

Diagramma schematico impianto di biogas. Per garantire che il processo di produzione di gas infiammabili sia intenso, le materie prime vengono fermentate e mescolate periodicamente

Idrogeno dall'acqua

Elettrolisi impianto di idrogeno per riscaldare una casa - l'unica soluzione oggi disponibile per una casa privata. L'elettrolizzatore è compatto, di facile manutenzione e può essere installato in una piccola stanza. Materie prime per la produzione di combustibili - acqua di rubinetto. Esistono numerosi produttori noti che offrono generatori di idrogeno domestici simili per il riscaldamento domestico e il rifornimento di carburante per le auto. Ad esempio, dal 2003, Honda produce Home Energy Station e oggi la terza generazione è già in vendita. HES III è dotato di pannelli solari e può essere installato in garage o all'aperto.

Home Energy Station è un'installazione molto costosa in grado di produrre fino a 2 m2 di idrogeno all'ora dal gas naturale o mediante elettrolisi dell'acqua. La stazione comprende un riformatore, celle a combustibile, un sistema di pulizia, un compressore e un serbatoio di stoccaggio del gas. L’elettricità può provenire dalla rete o essere generata da pannelli solari

Oltre alle apparecchiature "di marca", che, tra l'altro, nessuno fornisce ufficialmente ai paesi della CSI, oggi i generatori di H2 prodotti dai nostri amici nel Medio Regno o dai colleghi tagiki nei garage domestici sono ampiamente pubblicizzati. Il livello di qualità e produttività varia da nessuno a condizionatamente accettabile. I venditori di tali apparecchiature, a differenza dei giapponesi più o meno onesti che non promettono la manna dal cielo, utilizzano tecnologie pubblicitarie “sporche”, ingannando apertamente i potenziali acquirenti sulle caratteristiche delle loro apparecchiature, che vengono vendute a prezzi gonfiati.

Impianto di produzione di idrogeno semi-improvvisato

Riscaldamento a idrogeno fai-da-te, che comporta autoproduzione elettrolizzatore Questo è possibile e nemmeno molto difficile se il padrone di casa conosce le basi dell'elettrotecnica e le sue mani crescono dove dovrebbero. Quanto sia efficace e sicuro è una questione separata.

Un’altra questione è che procurarsi il carburante è solo una parte del problema. È necessario assicurarne la generazione nei volumi richiesti, separarlo dall'ossigeno e dal vapore acqueo, creare una riserva e garantire una pressione costante quando alimentato al generatore di calore.

Quanto costa un chilogrammo di idrogeno?

Il costo medio di 1 kg di idrogeno, a seconda della tecnologia per la sua produzione, secondo il laboratorio INEEL, è il seguente:

• Reazione chimica: 700 rubli con il metodo standard di recupero dei reagenti e 320 - quando si utilizza l'energia delle centrali nucleari.
• Elettrolisi da una rete industriale: 420 rubli. I dati sono validi per elettrolizzatori bilanciati “di marca”. Per i prodotti artigianali gli indicatori sono ovviamente più bassi.
• Produzione da biomassa: 350 rubli.
• Conversione di idrocarburi - 200 rubli.
• Elettrolisi ad alta temperatura nelle centrali nucleari: 130 rubli.

Da questi dati è chiaro che il modo più economico per produrre idrogeno è nelle centrali nucleari, dove si trova una risorsa importante Calore, è un sottoprodotto della produzione principale. Anche l’energia dell’idrogeno proveniente da fonti rinnovabili non si ripaga a causa dell’elevato costo delle attrezzature. E il riscaldamento domestico a idrogeno? installazione compatta? Devi capire che la legge di conservazione dell'energia non può essere aggirata. Per rilasciare H2 nell'elettrolizzatore, dovrai spendere una certa quantità energia elettrica. Per ottenerlo si bruciavano combustibili fossili in una centrale termoelettrica oppure si produceva energia in una centrale idroelettrica. L'elettricità veniva quindi trasmessa tramite cavi. In tutte le fasi del processo si verificano inevitabili perdite e la quantità di energia termica potenziale ottenuta alla fine sarà a priori inferiore rispetto all'inizio.

Conviene riscaldare una casa con l'idrogeno?

I venditori di generatori di idrogeno compatti convincono gli acquirenti che riscaldare una casa con l’idrogeno è incredibilmente economico. Presumibilmente questo è ancora più redditizio del riscaldamento a gas. Dicono che l'acqua che viene versata nell'impianto non costa nulla e tacciono sugli altri costi. Tali promesse hanno un effetto magico su alcuni dei nostri concittadini che amano gli omaggi. Ma non facciamo come Pinocchio e, prima di mettere piede nel Paese dei Folli, scopriamo quanto costa effettivamente il riscaldamento a idrogeno in casa.

Il prezzo medio di vendita del gas naturale alla popolazione per il riscaldamento e la produzione di elettricità è di 4,76 rubli/m3. 1 m3 contiene 0,712 kg. Di conseguenza, 1 kg di gas naturale costa 6,68 rubli. Media valore calorico gas naturale - 50.000 kJ/kg. Per l'idrogeno è molto più alto, 140.000 kJ/kg. Cioè, per ottenere una quantità di energia termica pari a quella generata dalla combustione di 1 kg di idrogeno, saranno necessari 2,8 kg di gas naturale. Il suo costo è di 13,32 rubli. Confrontiamo ora il costo dell’energia termica ottenuta bruciando 1 kg di idrogeno ottenuto in un buon elettrolizzatore di fabbrica e da 2,8 kg di gas naturale: 420 rubli contro 13,32. La differenza è davvero mostruosa, 31,5 volte! Anche rispetto al più costoso dei sistemi di riscaldamento tradizionali, quello elettrico, l'idrogeno non può nemmeno lontanamente competere, costa 4 volte di più! L'elettricità che verrà spesa per il funzionamento dell'elettrolizzatore verrà utilizzata meglio per far funzionare gli apparecchi elettrici di riscaldamento, i benefici saranno molto maggiori;

Per quanto riguarda le prospettive per l'energia dell'idrogeno, esistono, ma il successo è associato a promettenti tecnologie industriali che non sono ancora state inventate. I generatori di idrogeno domestici e i veicoli a idrogeno saranno sicuramente non redditizi almeno per i prossimi decenni. Il loro utilizzo molto limitato in alcuni paesi è possibile solo grazie a significativi sussidi governativi nell’ambito di programmi ambientali sperimentali.

Memento mori: qualche parola sulle precauzioni di sicurezza

L'idrogeno è un gas infiammabile ed esplosivo. Allo stesso tempo, è inodore ed è impossibile determinarne la perdita senza attrezzature speciali. Gestirlo dall'aspetto pericoloso il carburante richiede misure di sicurezza speciali. È necessario verificare periodicamente la tenuta delle tubazioni, dei serbatoi di stoccaggio, della funzionalità valvole di intercettazione. Il generatore di H2 non è un dispositivo così semplice come potrebbe sembrare dai brevi video. Questa è una potenziale bomba che potrebbe far saltare in aria la tua casa. Anche convertire una caldaia per il riscaldamento a gas in una a idrogeno con le proprie mani è pericoloso.

Una caldaia per il riscaldamento a idrogeno fatta in casa, in qualche modo convertita da una vecchia a legna, e un generatore di idrogeno per il riscaldamento della casa, montato sul ginocchio e poco sicuro. Gli autori del video parlano della straordinaria efficienza dell'impianto, senza fornire numeri e proponendosi di ordinarne uno simile a un prezzo ragionevole

Sfatare i miti sull’efficienza delle caldaie a idrogeno

Se i calcoli economici non ti convincono e decidi comunque di sperimentare in perdita il tema del riscaldamento a idrogeno, ti consigliamo vivamente di non dedicarti ad attività amatoriali, ma di invitare specialisti con esperienza in questo campo di attività. A proposito, ce ne sono pochissimi nel nostro paese.