Водородный генератор своими руками

Как сделать водородное отопление своими руками

Прежде чем делать генератор водорода для отопления дома мастеру нужно позаботиться о материалах, пригодится:

• лист металла «нержавейки» с размерами 50х50 см;
• два болта 6х150 с гайками и шайбами;
• фильтр проточной очистки (можно взять от стиральной машинки);
• полая прозрачная трубка, например, водяной уровень 10 м;
• пластиковый контейнер для еды на 1,5 литра с герметичной крышкой;
• штуцеры диаметром 8 мм с «елочкой»;
• болгарка.

Для изготовления агрегата хорошо подходит сталь 03Х16Н1, также пригодится щелочь вместо воды, чтобы обеспечить более агрессивную для тока среду, но при этом продлить срок службы стального листа. Чтобы сделать качественное отопление дома водородом, требуется предварительно выбрать схему выкладки (теплый пол, выкладка по плинтусам и прочее), просчитать длину трубопроводов.

А теперь о том, как сделать печь на водороде:

Лист металла поместить на ровную плоскость и нарезать на 16 прямоугольников (расчет для листа металла 50х50 см). Это будущая горелка. Куски нарезать болгаркой.

Один угол у каждого из 16 кусков срезать, чтобы потом пластины соединить.

С оборотной стороны каждой пластины просверлить дырку для болта.

Чтобы обеспечить принцип работы, выглядящий как прохождение электрического тока через пластины, погруженные в электролит для разложения жидкости на водород и кислород, нужно располагать одновременно двумя пластинами, одна из которых – анод, вторая – катод. В данном случае получается 8 шт. анодов и 8 шт. катодов.

В пластиковом контейнере поместить пластины с учетом их полярности и чередованием плюс, минус, плюс и так далее. Изолировать элементы следует прозрачной трубкой, нарезая ее на кольца, а затем их на полоски толщиной в 1 мм.

Зафиксировать пластины между собой шайбами. Сначала шайба надевается на болт, затем идет пластина, потом еще 3 шайбы, снова пластина, так нужно вешать 8 шт. на анод и 8 шт. на катод.

Определить точку упора болта в контейнере, в этой зоне высверлить дырку. Если болты в контейнер не входят, их нужно обрезать (болты) до требуемой длины. Потом болты вставить в отверстия, надеть на них шайбы, зажать для герметичности гайками.

В крышке контейнера сделать отверстие для штуцера, вставить штуцер в дырку, промазать зону стыка для герметичности силиконовым герметиком. Теперь нужно проверить герметичность дырки, продув штуцер. Если воздух выходит, крышку герметизировать тем же силиконовым герметиком.

Протестировать генератор, подключив к нему любой источник тока, заполнив контейнер водой. Теперь на штуцер нужно надеть шланг, конец которого опустить в емкость. Если в воде появились пузырьки воздуха, то система работает, если пузырьков нет, источник недостаточно мощный, но расстраиваться не стоит, в электролизере пузырьки появятся.

Осталось только повысить интенсивность выработки и выхода газа путем увеличения уровня напряжения в электролите. Для этого в воду заливается щелочь, например, гидроксид натрия из средства для чистки «Крот». Теперь нужно снова подключить источник питания и оценить возможности электролизера.

Финальный этап – соединение горелки с трубопроводом отопления, например, системой теплый пол, герметизация стыков и можно вводить агрегат в эксплуатацию.

Чтобы отопление на водороде своими руками было сделано качественно, следует установить фильтр и клапан. Клапан устанавливается на точке выхода водорода, предупреждая скопление и возгорание газа под крышкой емкости, а фильтр нужен для обустройства водяного затвора, также предупреждающего взрыв. Если остались вопросы, видео от профессионалов поможет решить все проблемы.

Применение пластиковых прокладок

Вариант изготовления электролизера с прокладками из полимеров позволяет применить алюминиевый контейнер вместо пластикового. Благодаря прокладкам, он будет надежно изолирован.

Вырезая прокладки из пластика (понадобится 4 шт.), необходимо придать им форму прямоугольников. Они укладываются по углам основания, обеспечивая зазор в 2 мм.

Теперь можно приступать к установке контейнера. Для этого понадобится еще один лист, в котором просверливают 4 отверстия. Их диаметр должен соответствовать наружному диаметру резьбы М6 – именно такими винтами будет прикручиваться контейнер.

Стенки у алюминиевого контейнера жестче, чем у пластикового, поэтому для более надежного крепления под головки винтов следует подложить шайбы из резины.

Остается заключительный этап – установка затвора и клемм.

Питание ванны глиноземом

Когда концентрация растворенного в электролите глинозема приблизится к 0,5%, на ванне возникает анодный эффект. Пневматическим молотком пробивают корку, погружают очередную порцию глинозема в расплав и перемешивают.

Для этой трудоемкой операции сконструировано несколько типов машин. Одни заводы применяют машины системы И. П. Снежко, другие предпочитают самоходные пневматические машины (рис.4).

Как уже говорилось ранее, длительный анодный эффект отрицательно сказывается на выходе по энергии. Для быстрейшего

его устранения отечественные алюминиевые заводы применяют свои методы гашения «вспышек». Для уменьшения перегрева ванны пробивают корку на участке длиной около 2 м, опускают в электролит глинозем, загруженный на этом участке, слегка размешивают его шумовкой и затем опускают в электролит сухую деревянную жердь или доску. Около нее происходит сильное бурление, что и обеспечивает хорошее растворение глинозема и быстрое прекращение анодного эффекта. После того как «вспышка» будет погашена, пробивают остальную часть корки и промешивают электролит. Пользуясь таким способом, гасят «вспышку» за 1—3 мин.

Передовые бригады ведут процесс так, чтобы анодные эффекты возникали на ванне один раз в 3—5 суток. В связи с этим им приходится часто загружать глинозем в ванну, не допуская возникновения «вспышки». Хорошо изучив процесс электролиза,, опытные рабочие по внешним признакам определяют приближение анодного эффекта за 0,5—1 ч до его возникновения. В этот момент они пробивают корку электролита и вводят в него очередную порцию глинозема. После того как на поверхности электролита вновь образуется корка, на нее засыпают новую порцию окиси алюминия из подвозимых бункеров. Находясь на корке электролита несколько часов (до очередной загрузки), глинозем хорошо, прогревается и дополнительно подсушивается.

Изучаются способы непрерывного питания ванн глиноземом — необходимого условия для автоматизации обслуживания и регулирования ванн.

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Схема топливной ячейки «сухого» типа

Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм. В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой.

Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению. Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон. В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков.

Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.

После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов.

Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала

Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами

В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора.

После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.

При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру. Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания.

На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С

Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

• достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
• правильного выбора материала для изготовления электродов;
• высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Виды электролизеров

В зависимости от конструкции и принципа работы, различают электролизные установки 5 видов.

Сухие

Такие электролизеры состоят из пластинчатых электродов, разделенных между собой герметичными резиновыми прокладками. Часто «ячейки» установки дополнительно помещают в герметичный корпус.

Вырабатывающиеся в результате электролиза водород и кислород отводятся по специальным патрубкам, находящимся в торце корпуса или крайних пластин установки.

Проточные

Электролизные установки такого вида имеют следующее устройство:

• Электролизная ванна (корпус) с двумя патрубками, по одному из которых в нее подается электролит, по второму отводится образующийся в результате электролиза гремучий газ;
• Пластинчатые электроды, отделенные прокладками;
• Бак с электролитом, расположенный выше корпуса с электродами и соединенный шлангами с патрубками электролизной ванны установки и имеющий в верхней части патрубок с газовым клапаном.

При работе подобного устройства выделяющийся газ через патрубок и шланг попадает в бак с электролитом и, создавая в нем определенное давление, через клапан на отводном патрубке выходит за пределы установки.

Мембранные

Электролизные ячейки таких установок состоят из двух электродов, разделенных между собой тонкой мембраны, пропускающей продукты электролиза и разделяющей электроды между собой.

Диафрагменные

Электролизные установки данного вида состоят из «U» образной колбы с двумя вставленными в нее электродами и 2-3 непроницаемыми диафрагмами. Используются подобные электролизеры для раздельного получения чистого водорода и кислорода.

Щелочные

В отличие от других моделей электролизеров, в таких в качестве электролита применяют раствор щелочи – каустическую соду (гидроксид натрия), являющийся не только дополнительным источником водорода и кислорода, но и катализатором для электролиза.

Такие установки, в отличие от аналогов других видов, позволяют применять более дешевые электроды из обычного железа.

Особенности процессов, происходящих на катоде и аноде

Для практического применения электролиза важно понимать, что происходит на обоих электродах при подаче электрического тока. Характерны такие процессы:

Катод. К нему устремляются положительно заряженные ионы. Здесь происходит восстановление металлов или выделение водорода. Можно выделить несколько категорий металлов по катионной активности. Такие металлы, как Li, K, Ba, St, Ca, Na, Mg, Be, Al, хорошо восстанавливаются только из расплава солей. Если используется раствор, то выделяется водород за счет электролиза воды. Можно обеспечить восстановление в растворе, но при достаточной концентрации катионов, у следующих металлов — Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Ti, Co, Mo, Sn, Pb. Процесс протекает наиболее легко для Ag, Cu, Bi, Pt, Au, Hg.

Анод. К этому электроду поступают отрицательно заряженные ионы. Окисляясь, они отбирают электроны у металла, что приводит к их анодному растворению, т.е. переходу в положительно заряженные ионы, которые направляются к катоду. Анионы также подразделяются по своей активности. Только из расплавов могут разряжаться такие анионы PO4, CO3, SO4, NO3, NO2, ClO4, F. В водных растворах электролизу подвергаются не они, а вода с выделением кислорода. Наиболее легко реагируют такие анионы, как ОН, Cl, I, S, Br.

При обеспечении электролиза важно учитывать склонность материала электродов к окислению. В этом отношении выделяются инертные и активные аноды

Инертные электроды делаются из графита, угля или платины и не участвуют в снабжении ионами.

Модели на три клапана

Эта модификация отличается не только количеством клапанов, но также и тем, что основание для нее должно быть особенно прочным. Применяется все та же нержавеющая сталь, но большей толщины.

Место для установки клапана №1 нужно выбирать на входной трубе (она подсоединяется прямо к контейнеру). После этого следует закрепить верхнюю пластину и вторую трубку барботажного типа. Клапан №2 устанавливают на конце этой трубки.

Штуцер при установке второго клапана нужно крепить с достаточной жесткостью. Также потребуется зажимное кольцо.

Готовый вариант водородной горелки

Следующий этап – изготовление и установка затвора, после чего к трубе прикручивают клапан №3. При помощи шпилек он должен соединяться с форсункой, при этом посредством прокладок из резины должна быть обеспечена изоляция.

Вода в чистом виде (дистиллированная) является диэлектриком и чтобы электролизер работал с достаточной производительностью, ее следует превратить в раствор.

Наилучшие показатели демонстрируют не солевые, а щелочные растворы. Для их приготовления в воду можно добавить пищевую или каустическую соду. Также подойдут некоторые средства бытовой химии, например, «Мистер Мускул» или «Крот».

Водородный генератор для автомобиля

Процесс электролиза в автомобильном электролизере осуществляется с использованием специального катализатора. При работе прибора происходит выделение оксигидрогена (газ Брауна), имеющего формулу ННО. Далее газ через систему подачи воздуха двигателя попадает в его камеру сжигания, где смешивается с топливом и сгорает. В результате повышается октановое число топливо-воздушной смеси, что способствует более полному сгоранию топлива.

Устройство современных электролизеров

Генератор газа Брауна включает в себя:

• собственно электролизер;
• емкость для циркуляции.

Весь процесс получения газа контролируется:

• модулятором тока;
• оптимизатором, контролирующим соотношение газа Брауна и топливно-воздушной смеси.

Виды катализаторов

Существует несколько видов катализаторов, среди которых различают:

• Цилиндрические – их конструкция мало чем отличается от конструкции простейшего водородного генератора и его вполне возможно изготовить самостоятельно. Отличаются небольшой производительностью (до 0,7 л газа в минуту) и примитивной схемой управления.
• С раздельными ячейками – самая эффективная конструкция с производительностью свыше 2 л газа в минуту. Отличается высоким КПД и устанавливается на автомобили с непрерывным режимом работы.
• С открытыми пластинами (сухие) – производительностью до 2,1 л газа в минуту. Конструкция обеспечивает дополнительное охлаждение устройства в тяжелых условиях эксплуатации.

Все процессы, происходящие в водородном генераторе, осуществляются в автоматическом режиме и функционируют в соответствии со специальной программой, вшитой в компьютерную систему управления автомобилем.

Преимущества

Использование современных электролизеров в автомобиле позволяет:

• экономить до 50% горючего;
• уменьшить токсичность выхлопа;
• снизить температуру мотора;
• повысить тягу и мощность силового агрегата;
• увеличить срок эксплуатации двигателя.

Достоинства и недостатки

Список преимуществ применения водорода для прогрева дома широк. Кроме того, что гелиосистема делает сеть энергонезависимой и автономной, есть еще плюсы:

Универсальность. Сеть несложно установить в доме любой площади.

Экологичность. В процессе получения тепла топливо не сжигается, нет вредных выбросов в атмосферу.

Удобство. Процедура сгорания не преобразует энергоноситель в шлак, не будет золы.

Прогрев не выше +40 С минимизирует опасность ожогов.

Стабильность температурного режима. Пока котел включен, теплоноситель постоянно прогревается, но не выше установленных параметров.

Минимальное потребление энергии позволяет запускать работу оборудования без необходимости отключения и опасности перегрузок – это особенно удобно в регионах с холодным климатом.

Паровое отопление своими руками и котлы для частного дома

Вложения в обустройство сети окупятся через 3 года, более дешевых альтернатив нет. Газовое оборудование повышается в стоимости, как и сама цена энергоносителя, поэтому теперь даже централизованный газ нельзя считать недорогим типом топлива.

Минус у водородного котла один – сложности транспортировки топлива в режиме сниженных температур.

Выводы и полезное видео по теме

Экспериментируя дома с самодельными моделями, нужно приготовиться к самым неожиданным результатам, но негативный опыт – это тоже опыт:

Водородные генераторы для дома, изготовленные своими руками, – это пока что проект, существующий на уровне одной идеи. Практически реализованных проектов водородных генераторов своими руками нет, а те, что позиционируются в сети – воображения их авторов или же чисто теоретические варианты.

Так что остаётся рассчитывать только на промышленный дорогостоящий продукт, который обещает появиться уже в ближайшем будущем.

Электролизер, именно так называется прибор, именуемый также водородным генератором. Он представляет собой устройство, работа которого основана на использовании физико-химического процесса разложения воды под действием электрического тока на водород и кислород. Это процесс называется электролизом, он давно известен и изучается в средней школе.

Электролизер – один из самых распространенных водородных генераторов.

Описание и принцип работы

В общем случае водородный генератор представляет собой набор металлических пластин, погруженных в дистиллированную воду. Конструкция заключена в герметичный корпус с клеммами для подключения источника электропитания и штуцером для вывода газа.

Теоретически работу водородного генератора можно представить следующим образом: между разнополярными пластинами (анод, катод), погруженными в дистиллированную воду, проходит электрический ток. При этом вода расщепляется на кислород и водород. Чем больше площадь пластин, тем больший ток проходит по воде и тем большее количество газов выделяется. Пластины подключаются поочередно (+-+- и т. д).

Область применения

В связи с тем, что сам процесс электролиза связан с использованием большого количества электроэнергии, промышленное применение электролизеров существенно ограничено. Экономически выгоднее использовать для получения водорода химические способы.

В настоящее время водородные генераторы применяют для:

• газосварки и газорезки водородом в условиях ювелирных мастерских;
• снижения токсичности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и повышения их КПД (коэффициент полезного действия);
• повышения КПД и снижению токсичности жидкотопливных котлов.

Устройство

Немногочисленные промышленные электролизеры, которые используют для получения водорода и кислорода, изготавливают в виде стационарных установок. Электроды в них включаются биполярно, причем их количество зависит от способа включения в сеть (трансформаторное или бестрансформаторное).

Конструкции малогабаритных водородных генераторов, которые выпускаются как отечественными, так и зарубежными компаниями и используются для повышения КПД ДВС и других целей, отличаются большим разнообразием. Кроме того существует огромное количество конструкций, изготовленных своими руками. В сети Интернет о них можно найти достаточно много информации.

Учитывая, что конструкция электролизера отличается простотой и его нетрудно изготовить собственноручно, рассмотрим конструкции нескольких подобных устройств:

Простейший электролизер.

Водородный генератор для автомобиля.