وقود من الماء بواسطة يوري كراسنوف. افعل ذلك بنفسك مولد الهيدروجين لتدفئة منزل خاص

يبحث العديد من مالكي السيارات عن طرق لتوفير الوقود. سيحل مولد الهيدروجين للسيارة هذه المشكلة جذريًا. تسمح لنا مراجعات أولئك الذين قاموا بتثبيت هذا الجهاز بأنفسهم بالحديث عن انخفاض كبير في تكاليف تشغيل المركبات. لذا فإن الموضوع مثير جدا للاهتمام. أدناه سوف نتحدث عن كيفية صنع مولد الهيدروجين بنفسك.

الجليد على وقود الهيدروجين

لعدة عقود كان هناك بحث عن إمكانية تكييف محركات الاحتراق الداخلي للتشغيل الكامل أو الهجين وقود الهيدروجين. في بريطانيا العظمى ، في عام 1841 ، تم تسجيل براءة اختراع لمحرك يعمل بخليط هواء-هيدروجين. استخدم قلق زيبلين في بداية القرن العشرين محركات الاحتراق الداخلي التي تعمل بالهيدروجين كنظام دفع لمنطادها الشهيرة.

تطوير طاقة الهيدروجينساهم في أزمة الطاقة العالمية التي اندلعت في السبعينيات من القرن الماضي. ومع ذلك ، مع نهايته ، سرعان ما تم نسيان مولدات الهيدروجين. وهذا على الرغم من الكثير من المزايا مقارنة بالوقود التقليدي:

• القابلية المثالية للاشتعال لخليط الوقود المعتمد على الهواء والهيدروجين ، مما يجعل من الممكن بدء تشغيل المحرك بسهولة في أي درجة حرارة محيطة ؛
• انبعاث كبير للحرارة أثناء احتراق الغاز ؛
• مطلق سلامة البيئة- يتم تحويل غازات العادم إلى ماء ؛
• معدل احتراق أعلى بأربع مرات مقارنة بخليط البنزين ؛
• قدرة الخليط على العمل بدون تفجير بنسبة ضغط عالية.

كان السبب التقني الرئيسي ، وهو عقبة لا يمكن التغلب عليها في استخدام الهيدروجين كوقود للسيارات ، هو عدم القدرة على احتواء كمية كافية من الغاز على السيارة. سيكون حجم خزان الوقود للهيدروجين قابلاً للمقارنة مع معلمات السيارة نفسها. يجب أن تستبعد قابلية الانفجار الشديدة للغاز إمكانية حدوث أدنى تسرب. في شكل سائل ، مطلوب تركيب مبرد. هذه الطريقة أيضًا غير مجدية جدًا في السيارة.

غاز بني

اليوم ، تكتسب مولدات الهيدروجين شعبية بين سائقي السيارات. ومع ذلك ، هذا ليس بالضبط ما تمت مناقشته أعلاه. من خلال التحليل الكهربائي ، يتم تحويل الماء إلى ما يسمى بغاز براون ، والذي يضاف إلى خليط الوقود. المشكلة الرئيسية التي يحلها هذا الغاز هي احتراق كاملالوقود. هذا بمثابة زيادة في الطاقة وانخفاض في استهلاك الوقود بنسبة مناسبة. حققت بعض الميكانيكا وفورات تصل إلى 40٪.

تعتبر مساحة سطح الأقطاب الكهربائية حاسمة بالنسبة لإخراج الغاز الكمي. تحت تأثير تيار كهربائي ، يبدأ جزيء الماء في التحلل إلى ذرتين هيدروجين وأكسجين. يطلق خليط الغاز هذا أثناء الاحتراق طاقة تزيد بمقدار 4 أضعاف عن الطاقة أثناء احتراق الهيدروجين الجزيئي. لذلك ، فإن استخدام هذا الغاز في محركات الاحتراق الداخلي يؤدي إلى احتراق أكثر كفاءة لخليط الوقود ، ويقلل من كمية الانبعاثات الضارة في الغلاف الجوي ، ويزيد الطاقة ويقلل من كمية الوقود المستهلكة.

مخطط عالمي لمولد الهيدروجين

بالنسبة لأولئك الذين ليس لديهم القدرة على التصميم ، يمكن شراء مولد الهيدروجين للسيارة من الحرفيينالذين قاموا بتجميع وتركيب مثل هذه الأنظمة. اليوم هناك العديد من هذه المقترحات. تبلغ تكلفة الوحدة والتركيب حوالي 40 ألف روبل.

لكن يمكنك تجميع مثل هذا النظام بنفسك - لا يوجد شيء معقد فيه. يتكون من عدة عناصر بسيطةمجتمعة في واحد:

1. مصانع التحليل الكهربائي للماء.
2. خزان.
3. مصيدة الرطوبة من الغاز.
4. وحدة التحكم الإلكترونية (المغير الحالي).

يوجد أدناه رسم تخطيطي يمكنك من خلاله بسهولة تجميع مولد الهيدروجين بيديك. المخططات النبات الرئيسيالتي تنتج غاز براون بسيطة للغاية ومفهومة.

لا يمثل المخطط أي تعقيد هندسي ؛ يمكن لأي شخص يعرف كيفية العمل باستخدام أداة تكراره. بالنسبة للسيارات المزودة بنظام حقن الوقود ، من الضروري أيضًا تثبيت جهاز تحكم ينظم مستوى إمداد الغاز إلى خليط الوقود ومتصل بجهاز الكمبيوتر الموجود على متن السيارة.

مفاعل

تعتمد كمية غاز براون التي يتم الحصول عليها على مساحة الأقطاب الكهربائية ومادتها. إذا تم أخذ ألواح النحاس أو الحديد كأقطاب كهربائية ، فلن يتمكن المفاعل من العمل لفترة طويلة بسبب التدمير السريع للألواح.

يبدو استخدام صفائح التيتانيوم مثالياً. ومع ذلك ، فإن استخدامها يزيد من تكلفة تجميع الوحدة عدة مرات. يعتبر استخدام ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ عالية السبائك هو الأمثل. هذا المعدن متوفر ، ولن يكون من الصعب الحصول عليه. يمكنك أيضًا استخدام خزان الوقود المستنفد من غسالة. ستكون الصعوبة هي قطع الألواح بالحجم المطلوب فقط.

أنواع التثبيت

حتى الآن ، يمكن تجهيز مولد الهيدروجين للسيارة بثلاثة أجهزة تحليل كهربائية مختلفة في النوع وطبيعة العمل والأداء:

النوع الأول من البناء كافٍ تمامًا للعديد من محركات المكربن. لا حاجة لتركيب معقد دائرة كهربائيةمنظم إنتاجية الغاز ، وتجميع مثل هذا المحلل الكهربائي ليس بالأمر الصعب.

بالنسبة للمركبات الأكثر قوة ، يفضل تجميع النوع الثاني من المفاعلات. وبالنسبة لمحركات الديزل والمركبات الثقيلة ، يتم استخدام نوع ثالث من المفاعلات.

الأداء المطلوب

من أجل توفير الوقود حقًا ، يجب أن ينتج مولد الهيدروجين للسيارة غازًا كل دقيقة بمعدل 1 لتر لكل 1000 إزاحة محرك. بناءً على هذه المتطلبات ، يتم تحديد عدد لوحات المفاعل.

لزيادة سطح الأقطاب الكهربائية ، من الضروري إجراء معالجة السطح ورق زجاجفي الاتجاه العمودي. هذا العلاج مهم للغاية - فهو سيزيد من مساحة العمل ويتجنب "التصاق" فقاعات الغاز بالسطح.

هذا الأخير يؤدي إلى عزل القطب عن السائل ويمنع التحليل الكهربائي العادي. لا تنس أنه من أجل التشغيل العادي للمحلل الكهربائي ، يجب أن يكون الماء قلويًا. يمكن أن تعمل الصودا العادية كعامل مساعد.

المنظم الحالي

مولد الهيدروجينعلى السيارة أثناء العمل يزيد من إنتاجيتها. هذا بسبب إطلاق الحرارة أثناء تفاعل التحليل الكهربائي. يتم تسخين مائع العمل في المفاعل ، وتستمر العملية بشكل أكثر كثافة. يتم استخدام منظم حالي للتحكم في مسار التفاعل.

إذا لم تقم بتخفيضه ، فقد يغلي الماء ببساطة وسيتوقف المفاعل عن إنتاج غاز براون. تسمح لك وحدة التحكم الخاصة التي تنظم تشغيل المفاعل بتغيير الأداء بسرعة متزايدة.

تم تجهيز طرازات المكربن ​​(Carburetor) بجهاز تحكم مزود بمفتاح تقليدي لوضعين للتشغيل: "الطريق" و "المدينة".

سلامة التثبيت

يضع العديد من الحرفيين الأطباق في حاويات بلاستيكية. لا تبخل على هذا. أنت بحاجة إلى خزان من الفولاذ المقاوم للصدأ. إذا لم يكن متاحًا ، يمكنك استخدام التصميم مع اللوحات النوع المفتوح. في الحالة الأخيرة ، من الضروري استخدام عازل مائي عالي الجودة للتيار عملية موثوقةمفاعل.

من المعروف أن درجة حرارة احتراق الهيدروجين هي 2800. هذا هو الغاز الأكثر انفجارًا في الطبيعة. غاز براون ليس أكثر من خليط "متفجر" من الهيدروجين. لذلك ، تتطلب مولدات الهيدروجين في النقل البري تجميعًا عالي الجودة لجميع مكونات النظام ووجود أجهزة استشعار لمراقبة العملية.

جهاز استشعار درجة الحرارة سائل العمل، الضغط و مقياس التيار الكهربائي لن يكونا ضروريين في تصميم التركيب. انتباه خاصيجدر دفع ختم الماء عند مخرج المفاعل. إنه أمر حيوي. إذا اشتعل الخليط ، سيمنع هذا الصمام اللهب من الانتشار إلى المفاعل.

مولد الهيدروجين للتدفئة السكنية و المباني الصناعية، التي تعمل على نفس المبادئ ، تختلف عدة مرات في إنتاجية المفاعل. في مثل هذه المنشآت ، يعتبر عدم وجود ختم المياه خطرًا مميتًا. يوصى أيضًا بتزويد مولدات الهيدروجين في السيارات بصمام فحص من أجل ضمان التشغيل الآمن والموثوق للنظام.

حتى الوقود التقليدي لا غنى عنه

هناك العديد من النماذج التجريبية في العالم التي تعمل بالكامل على غاز براون. ومع ذلك ، فإن الحلول التقنية لم تصل بعد إلى حد الكمال. هذه الأنظمة ليست متاحة لسكان الكوكب العاديين. لذلك ، بينما يتعين على سائقي السيارات الاكتفاء بالتطورات "اليدوية" التي تجعل من الممكن تقليل تكاليف الوقود.

القليل عن الثقة والسذاجة

يعرض بعض رجال الأعمال المغامرين مولد هيدروجين للسيارات للبيع. يتحدثون عن المعالجة بالليزر لأسطح الأقطاب الكهربائية أو عن السبائك السرية الفريدة التي تصنع منها ، محفزات مائية خاصة تم تطويرها في المعامل العلمية حول العالم.

كل هذا يتوقف على قدرة فكر رواد الأعمال هؤلاء على الطيران بخيال علمي. يمكن أن تجعلك السذاجة على نفقتك الخاصة (في بعض الأحيان ليست صغيرة) مالك المنشأة التي ستنهار لوحات التلامس الخاصة بها بعد شهرين من التشغيل.

إذا كنت قد قررت بالفعل توفير المال بهذه الطريقة ، فمن الأفضل تجميع التثبيت بنفسك. بواسطة على الأقل، فلن يكون هناك من يلومه.

يعتبر الهيدروجين نوعًا مثاليًا تقريبًا من الوقود ، لكن المشكلة تكمن في أنه يوجد على كوكبنا فقط في شكل مركبات مع أخرى العناصر الكيميائية. لا تزيد حصة المادة "النقية" في الغلاف الجوي عن 0.00005٪. بالنظر إلى هذه الحقائق ، يصبح الأمر كذلك قضايا الساعةحول مولد الهيدروجين. ضع في اعتبارك مبدأ تشغيل هذا الجهاز وميزات تصميمه ونطاقه وإمكانية التصنيع الذاتي.

وصف ومبدأ تشغيل مولد الهيدروجين

هناك عدة طرق لاستخراج الهيدروجين من مواد أخرى ، نسرد أكثرها شيوعًا:

1. التحليل الكهربائي ، هذه التقنية هي الأبسط ويمكن تنفيذها في المنزل. خلال المحلول المائييحتوي على ملح ، يتم تمرير تيار كهربائي ثابت ، يحدث تفاعل تحت تأثيره ، والذي يمكن وصفه بالمعادلة التالية: 2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + H 2. في هذه الحالة ، يتم إعطاء المثال لحل عادي ملح المطبخ، وهو ليس الخيار الأفضللأن الكلور المنطلق مادة سامة. لاحظ أن الهيدروجين الذي يتم الحصول عليه بهذه الطريقة هو الأنقى (حوالي 99.9٪).
2. من خلال تمرير بخار الماء فوق فحم الكوك المسخن إلى درجة حرارة 1000 درجة مئوية ، يستمر التفاعل التالي في ظل هذه الظروف: H 2 O + C ⇔ CO + H 2.
3. الإنتاج من الميثان عن طريق إعادة التشكيل بالبخار ( شرط ضروريللتفاعل - درجة الحرارة 1000 درجة مئوية): CH 4 + H 2 O ⇔ CO + 3H 2. الخيار الثاني هو أكسدة الميثان: 2CH 4 + O 2 2CO + 4H 2.
4. في عملية التكسير (تكرير الزيت) ، يتم إطلاق الهيدروجين كمنتج ثانوي. علما أنه في بلادنا ، لا يزال حرق هذه المادة يمارس في بعض المصافي بسبب نقص المعدات اللازمة أو الطلب الكافي.

من بين هذه الخيارات ، الأخير هو الأقل تكلفة ، والأول هو الأقل تكلفة ، فهو أساس معظم مولدات الهيدروجين ، بما في ذلك المولدات المنزلية. مبدأ عملها هو أنه في عملية تمرير التيار عبر المحلول ، يجذب القطب الموجب الأيونات السالبةويكون القطب ذو الشحنة المعاكسة موجبًا ، ونتيجة لذلك تنقسم المادة.

ميزات تصميم وترتيب مولد الهيدروجين

إذا لم تكن هناك مشاكل عملياً في الحصول على الهيدروجين ، فسيظل نقله وتخزينه قائماً مهمة عاجلة. جزيئات هذه المادة صغيرة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تخترق المعدن ، مما يشكل خطرًا معينًا على السلامة. التخزين الممتص لا يختلف بعد ربحية عالية. لذلك ، أكثر الخيار الأفضل- توليد الهيدروجين مباشرة قبل استخدامه في دورة الإنتاج.

لهذا الغرض ، يتم تصنيع المنشآت الصناعية لتوليد الهيدروجين. كقاعدة عامة ، هذه عبارة عن محللات كهربائية من النوع الغشائي. فيما يلي تصميم مبسط لمثل هذا الجهاز ومبدأ التشغيل.

التعيينات:

• أ- أنبوب لإزالة الكلور (Cl 2).
• ب- إزالة الهيدروجين (Н 2).
• C هو الأنود الذي يحدث عليه التفاعل التالي: 2CL - → CL 2 + 2e -.
• D هو الكاثود ، ويمكن وصف التفاعل عليه بالمعادلة التالية: 2H 2 O + 2e - → H 2 + OH -.
• ه - محلول من الماء وكلوريد الصوديوم (H 2 O & NaCl).
• F - الغشاء
• ز- محلول مشبع من كلوريد الصوديوم وتكوينه الصودا الكاوية(هيدروكسيد الصوديوم).
• ح- إزالة المحلول الملحي والصودا الكاوية المخففة.
• أنا - مدخلات محلول ملحي مشبع.
• ي - غطاء.

تصميم المولدات المنزلية أبسط بكثير ، لأن معظمها لا ينتج هيدروجينًا نقيًا ، بل غاز براون. هذا هو الاسم الذي يطلق على خليط الأكسجين والهيدروجين. هذا الخيار هو الأكثر عملية ، نظرًا لأنه لا يلزم فصل الهيدروجين والأكسجين ، فمن الممكن تبسيط التصميم بشكل كبير ، وبالتالي جعله أرخص. بالإضافة إلى ذلك ، يتم حرق الغاز الناتج أثناء إنتاجه. لا يعد الاحتفاظ بها وتجميعها في المنزل مشكلة فحسب ، بل إنها غير آمنة أيضًا.

التعيينات:

• أ - أنبوب مخرج غاز براون ؛
• ب - مشعب إمداد المياه الداخل ؛
• ج - مبيت مختوم ؛
• د - كتلة من لوحات القطب (الأنودات والكاثودات) ، مع تركيب عوازل بينها ؛
• ه - الماء
• و - مستشعر مستوى الماء (متصل بوحدة التحكم) ؛
• ز - مرشح فصل الماء ؛
• ح هو مصدر الطاقة الذي يتم توفيره للأقطاب الكهربائية ؛
• ط - مستشعر الضغط (يرسل إشارة إلى وحدة التحكم عند الوصول إلى مستوى العتبة) ؛
• ي - صمام الأمان ؛
• ك - مخرج الغاز من صمام الأمان.

السمة المميزة لهذه الأجهزة هي استخدام كتل الأقطاب الكهربائية ، حيث لا يلزم فصل الهيدروجين والأكسجين. هذا يجعل المولدات مضغوطة تمامًا.

تطبيقات مولد الهيدروجين

بسبب المشاكل المرتبطة بنقل وتخزين الهيدروجين ، فإن مثل هذه الأجهزة مطلوبة في الصناعات التي يتطلب وجود هذا الغاز فيها دورة تكنولوجية. نسرد الاتجاهات الرئيسية:

1. الإنتاج المرتبط بتركيب كلوريد الهيدروجين.
2. إنتاج الوقود لمحركات الصواريخ.
3. صناعة الأسمدة.
4. إنتاج نيتريد الهيدروجين (الأمونيا).
5. تخليق حامض النيتريك.
6. في الصناعات الغذائية (للحصول على الدهون الصلبة من الزيوت النباتية).
7. معالجة المعادن (اللحام والقطع).
8. ترميم المعادن.
9. تخليق كحول الميثيل
10. إنتاج حمض الهيدروكلوريك.

على الرغم من حقيقة أن إنتاج الهيدروجين في عملية تكرير النفط أرخص من إنتاجه عن طريق التحليل الكهربائي ، كما ذكرنا سابقًا ، إلا أن هناك صعوبات في نقل الغاز. بناء خطير إنتاج كيميائيوبجوار مصافي النفط ، لا يسمح الوضع البيئي دائمًا. بالإضافة إلى ذلك ، يعتبر الهيدروجين الناتج عن التحليل الكهربائي أنظف بكثير من تكسير الزيت. في هذا الصدد ، هناك طلب مرتفع دائمًا على مولدات الهيدروجين الصناعية.

استخدام محلي

هناك أيضًا استخدامات للهيدروجين في الحياة اليومية. بادئ ذي بدء ، هذه أنظمة تدفئة مستقلة. لكن هذه بعض الميزات. تعتبر محطات الهيدروجين النقية أغلى بكثير من مولدات الغاز الخاصة ببراون ، ويمكنك حتى بناء هذا الأخير بنفسك. ولكن عند تنظيم التدفئة المنزلية ، يجب ألا يغيب عن البال أن درجة حرارة احتراق غاز براون أعلى بكثير من درجة حرارة غاز الميثان ، لذلك يلزم وجود غلاية خاصة ، وهي أغلى إلى حد ما من المعتاد.

على الإنترنت ، يمكنك العثور على العديد من المقالات التي تنص على أنه يمكنك استخدام الغاز المتفجر المراجل التقليدية، من المستحيل تمامًا القيام بذلك. في أحسن الأحوال ، سوف يفشلون بسرعة ، وفي أسوأ الأحوال ، يمكن أن يتسببوا في عواقب وخيمة أو حتى مأساوية. بالنسبة لمزيج براون ، يتم توفير تصميمات خاصة بفوهة أكثر مقاومة للحرارة.

وتجدر الإشارة إلى أن ربحية أنظمة التدفئة القائمة على مولدات الهيدروجين موضع شك كبير بسبب انخفاض الكفاءة. في مثل هذه الأنظمة ، هناك خسائر مزدوجة ، أولاً ، في عملية توليد الغاز ، وثانياً ، عند تسخين الماء في المرجل. من الأرخص تسخين الماء على الفور في غلاية كهربائية للتدفئة.

لا يقل تنفيذ مثيرة للجدل ل استخدام محلي، حيث يثري غاز براون البنزين في نظام الوقودمحرك السيارة لتوفير المال.

التعيينات:

• أ - مولد HHO (التعيين المقبول لغاز براون) ؛
• ب - مخرج الغاز إلى غرفة التجفيف ؛
• ج - مقصورة لإزالة بخار الماء ؛
• د - عودة المكثفات إلى المولد ؛
• هـ - توريد الغاز الجاف إلى مرشح الهواءنظام الوقود؛
• و - محرك السيارة
• ز- التوصيل بالبطارية ومولد الطاقة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في بعض الحالات يعمل مثل هذا النظام (إذا تم تجميعه بشكل صحيح). لكنك لن تجد المعلمات الدقيقة ، واكتساب الطاقة ، ونسبة التوفير. هذه البيانات غير واضحة للغاية ، وموثوقيتها مشكوك فيها. مرة أخرى ، السؤال ليس واضحًا إلى أي مدى سينخفض ​​مورد المحرك.

لكن الطلب يولد العروض ، على الإنترنت يمكنك العثور على رسومات مفصلة لهذه الأجهزة وتعليمات لتوصيلها. هناك أيضًا نماذج جاهزة مصنوعة في بلد الشمس المشرقة.

نصنع أبسط مولد للهيدروجين بأيدينا خطوة بخطوة

سنخبرك بكيفية القيام بذلك مولد محلي الصنعللحصول على خليط من الهيدروجين والأكسجين (HNO). لا تكفي قدرتها على تدفئة المنزل ، ولكن بالنسبة لموقد الغاز لقطع المعادن ، ستكون كمية الغاز المستلمة كافية.

التعيينات:

• أ - فوهة الموقد
• ب - الأنابيب
• ج - أقفال المياه.
• د - الماء ؛
• ه - أقطاب كهربائية ؛
• و - حالة مختومة.

بادئ ذي بدء ، نصنع محللًا كهربيًا ، ولهذا نحتاج إلى حاوية مغلقة وأقطاب كهربائية. كأخير ، نستخدم ألواح فولاذية (نختار حجمها بشكل تعسفي ، اعتمادًا على الأداء المطلوب) ، متصلة بقاعدة عازلة. نقوم بتوصيل جميع لوحات كل من الأقطاب الكهربائية.

عندما تكون الأقطاب الكهربائية جاهزة ، يجب تثبيتها في الخزان بحيث تكون نقاط توصيل أسلاك الطاقة أعلى من مستوى الماء المتوقع. تذهب الأسلاك من الأقطاب الكهربائية إلى مصدر طاقة 12 فولت أو بطارية سيارة.

في غطاء الحاوية نقوم بعمل ثقب لأنبوب خروج الغاز. كأقفال مائية ، يمكنك استخدام برطمانات زجاجية عادية بسعة 1 لتر. نملأهم 2/3 بالماء ونوصلهم بالمحلل الكهربائي والموقد ، كما هو موضح في الشكل 8.

من الأفضل أن تأخذ موقدًا جاهزًا ، حيث لا يمكن لكل مادة تحمل درجة حرارة احتراق غاز براون. نقوم بتوصيله بإخراج آخر قفل مائي.

نملأ المحلل الكهربائي بالماء الذي يضاف إليه ملح المطبخ العادي.

نطبق الجهد على الأقطاب الكهربائية ونتحقق من تشغيل الجهاز.

مشكلة نفاد المخزون الموارد الطبيعيةأصبح أكثر أهمية من أي وقت مضى. عدد السيارات في ازدياد مستمر ومعها استهلاك النفط. وهذا يعني أنه إذا استمر هذا النشاط في الزيادة ، فسوف يتم استنفاد جميع احتياطيات النفط في العالم قريبًا. وهذا ما دفع المهندسين حول العالم إلى حل المشكلة من خلال اختراع محركات سيارات يمكنها العمل دون استهلاك موارد النفط. تعتبر محركات السيارات التي تعمل بالوقود الهيدروجين بديلاً.

كيف يتم استخدام الهيدروجين

إذا أخذنا في الاعتبار جميع المتطلبات الحالية لأنواع الوقود البديلة ، فإن الهيدروجين هو أفضل مصدر للطاقة. عندما تحصل عليه بالماء ، يمكنك أن تأمل في عدم نفاذه. بالإضافة إلى ذلك ، فإن وقود الهيدروجين لا يضر بالبيئة.

يوجد بالفعل عدد قليل من السيارات التي تعمل بمحركات تعمل بالهيدروجين ، ولكن لا يوجد إنتاج ضخم بعد. على الرغم من أن هذا مخطط بمرور الوقت.

يعتمد تشغيل محرك السيارة الذي يعمل بوقود الهيدروجين على تفاعل جزيئات الماء ، أي تقسيمها إلى مكونات الأكسجين والهيدروجين. حاليًا ، هناك اتجاهان يعملان على أساس رد الفعل هذا:

محركات الاحتراق الداخلي للهيدروجين

فيما يتعلق بهذا ، هناك بعض الفروق الدقيقة. أثناء التشغيل ، يحدث التسخين إلى درجات حرارة عالية ، وبالتالي الضغط ، والذي بدوره يتسبب في تفاعل الغاز مع الكل قطع معدنيةآلية ، وكذلك مع مواد التشحيم. في حالة حدوث تسرب صغير ، فمن الممكن حدوث تفاعل تلامسي مع مجمّع ساخن ، مما يؤدي إلى نشوب حريق. لضمان السلامة ، يوصى باستخدام محرك دوار. نظرًا لوجود مسافة معينة بين المجمعين.

تخضع مبادئ تشغيل نظام الإشعال في محركات السيارات التي تعمل بوقود الهيدروجين أيضًا لبعض التغييرات. بين تشغيل محرك السيارة مع النوع الداخليالاحتراق وتشغيل محرك كهربائي على أساس مكونات الهيدروجين ، هناك فرق في الكفاءة. لكن من الممكن تصحيح جميع أوجه القصور في المستقبل ، لأن هذا اختراع جديد.

الوحدات التي تعمل ببطاريات الهيدروجين

يعتمد تشغيل هذه الوحدات على خصائص الحث الكهرومغناطيسي. يستخدم هذا المبدأ أيضًا في تشغيل بطاريات الرصاص. نسبة الكفاءة 45.

للقيام بالمرور عبر هيكل الغشاء تحت قوة البروتونات. يفصل هذا الغشاء شحنات الأقطاب الكهربائية. وهكذا ، يتم إمداد الهيدروجين بالقطب الموجب ، والأكسجين بدوره إلى القطب السالب. تتحرك البروتونات التي تمر عبر بنية الغشاء باتجاه الكاثود ، مما يؤدي إلى تفاعل. بعد ذلك ، يتم تكوين سائل وتيار كهربائي. تمر الكهرباء عبر الأسلاك إلى المحرك الكهربائي وبالتالي تزود محرك السيارة بالطاقة.

محرك الهيدروجين DIY

مولد كهرباء

من أجل تصميم محرك سيارة قوي يعمل بالهيدروجين ، عليك أن تبدأ بمولد. وبذلك تكون الحاوية محكمة الإغلاق تمامًا ، مع سائل وأقطاب كهربائية مغمورة بها مولد بسيط. يتطلب هذا الجهاز إمدادًا بجهد 12 فولت حتى يعمل.

تتم إزالة خليط من الهيدروجين والأكسجين من خلال تركيبات خاصة موجودة على الغطاء تصميم محلي الصنع. هذا هو أساس تشغيل مولد لمحرك وقود الهيدروجين.

لا يمكن تشغيل النظام بالكامل بدون محرك خاص وبطارية. في ظل هذه الحالة ، يمكنك أخذ مرشح مياه أو شراء تركيب خاص. التثبيت الخاص له ميزة واحدة مهمة ، فهي مجهزة بأقطاب كهربائية لها أداء عالي.

لا توجد صعوبات كبيرة في تكوين الغاز المطلوب - كل شيء بسيط للغاية. تتعلق الصعوبات بكمية الغاز ، فمن الصعب جدًا إنتاجه بالكمية المناسبة. يمكنك زيادة درجة الكفاءة بسبب الأقطاب الكهربائية النحاسية. كما تُستخدم أقطاب كهربائية من الفولاذ المقاوم للصدأ ، لكنها أقل إنتاجية.

ستحتاج أيضًا إلى وحدة إلكترونية تعمل على استقرار العرض الحالي ، نظرًا لأنه موجود قوة مختلفة. إلى عن على الظروف الطبيعيةيتطلب التفاعل مستوى ماء ثابتًا في الخزان. لذا فإن الأمر يستحق القيام به تغذية تلقائيةالسوائل. بسبب شدة تفاعل التحليل الكهربائي ، يتم إطلاق الملح بكميات كافية.

مهم! وتجدر الإشارة إلى أن مسار تفاعل التحليل الكهربائي ممكن فقط في الماء المقطر.

بالنسبة لمحرك وقود الهيدروجين ، يتم تحضير ماء خاص بكمية 10 لترات ، يضاف إليها الهيدروكسيد بمقدار 50 جرامًا.

جهاز محرك الهيدروجين

لتشغيل المحرك بوقود الهيدروجين ، ستحتاج إلى خزانات احتياطية ونظام عادم. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تركيب جهاز خاص للتحكم في مستوى السائل.

نصيحة! لتجنب حدوث رد فعل خاطئ ، تحتاج إلى تثبيته داخل العلبة. سيعطي المستشعر نبضات أوامر توفر إعادة الشحن تلقائيًا.

أهميةلديه جهاز استشعار الضغط. يتم تضمينه عند علامة 40 رطل لكل بوصة مربعة. في اللحظة التي يرتفع فيها الضغط ويصل إلى علامة 45 رطل / بوصة مربعة ، يتم إيقاف الضخ. إذا تجاوز الضغط علامة 50 رطل لكل بوصة مربعة ، يتم تنشيط المصهر المركب.

للتركيب على محرك السيارة بنوع وقود الهيدروجين ، يتم استخدام فتيل ، يتكون من صمام مصمم لضخ الطوارئ وقرص تمزق. يتم تنشيط قرص التمزق عندما يصل الضغط إلى 60 رطل / بوصة مربعة. تتم إزالة الحرارة بواسطة شمعة باردة.

الجزء الكهربائي

يتم تنظيم التردد وعرض النبض في المحرك الذي يعمل بوقود الهيدروجين بواسطة عداد يعمل على مبدأ مولد مخطط النبض.

تم تجهيز لوحة المحرك بجهازين للتشفير النبضي. يجب أن يكون الوسط مجهزًا بمكثف كبير. يبدأ الروبوت الخاص بالثاني بالخروج من جهة الاتصال رقم 3.

يتم توصيل الإخراج الأخير الموجود على العداد بمفاتيح ذات مقاومة 220 و 820 أوم. تحدث الزيادة في التيار إلى المستوى المطلوب بسبب الترانزستور. تقع مسؤولية الحماية بالكامل على الصمام الثنائي 1N4007. يسمح لك ذلك بإعطاء عمليات استقرار النظام.

مركبات الهيدروجين

بالنسبة للأشخاص المهتمين بشدة بفكرة السيارات التي تعمل بالوقود الهيدروجين أو المحركات الهجينة ، يمكن لقادة سوق السيارات تقديم بعض الخيارات للسيارات التي تعمل وفقًا لمخططات مماثلة. في هذا المجال ، نجحت مخاوف مثل Daimler و Honda و Shanghai و VW بشكل ملحوظ. أطلقوا سيارات تعمل بالوقود الهيدروجين في السوق تمثل عمل مهندسيهم.

يعتمد تشغيل هذه السيارة على نظام الهيدروجين. إنها قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 160 كم / ساعة. تكفي حشوة واحدة من الهيدروجين لقطع مسافة 500 كيلومتر بالسيارة. يسمح لك حجم الخزان بملء 5 كيلوغرامات من الهيدروجين في شكل سائل. كل يوم يتزايد اهتمام سائقي السيارات بطراز السيارة هذا.

تنتمي هذه السيارة إلى الفئة B وهي مزودة بمحرك كهربائي يعمل بالوقود الهيدروجين ، مما زاد من قوتها بمقدار 115 حصانًا. يكفي إعادة التزود بالوقود للسيارة لقطع مسافة 400 كيلومتر. في الوقت الحالي ، لم تُسعد سيارة Mercedes F-Cell الجمهور بمظهرها ، ويعمل المهندسون الآن على تحسينها.

هذا هو ممثل آخر للخط "سبعة" من شركة صناعة السيارات BMW. لديها محرك هجين ICE. مصادر الطاقة هي الهيدروجين والبنزين. أجبر محرك الهيدروجين الذي يعمل بنظام الهيدروجين مخترعيه على قضاء حوالي 20 عامًا في إنشائه. تصل هذه السيارة إلى علامة عداد السرعة البالغة 100 كم / ساعة في 9.5 ثانية فقط.

استنتاج

هموم المجتمع العالمي مظهر محتملنقص احتياطيات النفط ، أدى إلى البحث عن جديد الحلول التكنولوجيةوالذي سيكون بديلاً مناسبًا. هذه هي الطريقة التي نشأت بها فكرة تطوير محرك سيارة يمكن أن يعمل بوقود الهيدروجين. حتى الآن ، لم تنجح في تحقيق توزيع واسع ، لكن الاهتمام بمثل هذه الجدة يتزايد كل يوم بديناميات إيجابية.

خلايا وقود الهيدروجين. كيف يتم ذلك:

يعرف العلم وقودًا واحدًا نقيًا تمامًا - الهيدروجين ، والذي يستخدم في صناعة الفضاء. في عملية حرق الهيدروجين ، تتشكل مركبات بالأكسجين ، أي الماء. احتياطيات هذا الوقود لا تنضب ، لأنه ، إلى جانب الهيليوم ، هو "مادة البناء" الرئيسية في الكون.

اليوم سوف نتحدث عن مولدات الهيدروجين التي تحصل في في الآونة الأخيرةزيادة شعبية بسبب التكلفة المعقولة والصداقة البيئية.

السمات المميزة لتسخين الهيدروجين

يعتمد هذا النوع من التسخين على إنتاج كمية هائلة من الطاقة الحرارية نتيجة ملامسة جزيئات الأكسجين والهيدروجين. بصراحة ، المنتج الثانوي الوحيد في هذه الحالة هو الماء المقطر. ومن أجل تطبيق هذا المبدأ ، تم إجراء العديد من التطورات لإنشاء غلاية تسخين الهيدروجين ( نحن نتكلمحول النماذج الصناعية).

اختلفت هذه الأجهزة في الأبعاد الكلية ، وبالتالي ، كانت هناك حاجة إلى مساحة كبيرة للتثبيت. ولم تكن كفاءة هذه الغلايات هي الأعلى - حوالي 80 في المائة. ولكن منذ ذلك الحين ، تم تحسين الجهاز عدة مرات ونتيجة لذلك حصلنا على غلاية للتدفئة المنزلية تعمل على هذا المبدأ. من أجل عملها الطبيعي ، من الضروري ملاحظة عدد قليل فقط شروط مهمة.

• توفر مصدر طاقة دائم. تعتمد المولدات على تفاعل التحليل الكهربائي ، والذي ، كما تعلم ، مستحيل بدون كهرباء.
• اتصال دائم بمصدر للمياه. غالبًا ما يتم استخدام مصدر المياه لهذا الغرض ، على الرغم من أن الاستهلاك المحدد للجهاز يعتمد بالطبع على قوته.
• يجب استبدال المحفز بانتظام. يعتمد تكرار هذا الاستبدال ، مثل المؤشر السابق ، على الطاقة ، وكذلك على ميزات طراز معين.

وإذا قارنا معدات الهيدروجين ، على سبيل المثال ، مع معدات الغاز ، فهي أقل تطلبًا من حيث السلامة. والشيء هو أن التفاعلات تتشكل وتحدث حصريًا داخل المولد. من شخص ، كما من مستخدم ، لا يلزم سوى التحكم البصري في المؤشرات الرئيسية.

جهاز مولد الهيدروجين

والآن دعونا نلقي نظرة فاحصة على خيار الهيدروجين لتدفئة المنزل. وجوهرها ، كما لوحظ بالفعل ، هو إنتاج H2O ، هذا الخيار يستحق اعتباره بديلاً للغاز الطبيعي. بصراحة ، يمكن أن يصل متوسط ​​درجة حرارة الاحتراق في هذه الحالة إلى 3 آلاف درجة ، لذلك ستحتاج إلى استخدام درجة حرارة خاصة موقد الهيدروجينفي نظام التدفئة. ويفسر ذلك حقيقة أن مثل هذا الموقد هو الوحيد القادر على تحمل مثل هذا التسخين الكبير.

هناك العديد من المكونات التي تشكل تسخين الهيدروجين ، دعنا نتعرف عليها.

• الموقد المذكور أعلاه. من الضروري لغرض واحد بسيط - إنشاء شعلة مفتوحة.
• مولد الهيدروجين - سيعالج الخليط عن طريق تكسير الماء إلى مكونات جزيئية. ومن أجل تحسين التفاعل الكيميائي ، يمكن استخدام المحفزات في عمليته.
• في الواقع ، المرجل. هنا يعمل كنوع من المبادلات الحرارية. الموقد نفسه مثبت في غرفة الاحتراق، بسبب تسخين حامل الحرارة في النظام إلى درجة الحرارة المطلوبة.

ملحوظة! بالنسبة لأولئك الذين يخططون لصنع مولدات الهيدروجين ، نذكرك أنه سيتعين عليهم من أجل ذلك تحسين المعدات الموجودة وفقًا للمخطط الموضح سابقًا. لكن هذا معدات محلية الصنعأكثر اقتصادا من "نظرائهم في المتاجر" التي اشتروها مقابل الكثير من المال.

قدرات تسخين الهيدروجين

الصفات الإيجابية للتدفئة بالهيدروجين عديدة. هذا ما يفسر هذه الشعبية الكبيرة للنظام.

• يمكن أن تصل الكفاءة الممتازة التي تتميز بها إلى 96 بالمائة.
• الحفاظ على البيئة. يفسر ذلك حقيقة أن المنتج الثانوي الوحيد ، إذا جاز التعبير ، هو الماء النقي المنتج في حالة غازية. وبخار الماء ، كما تعلم ، لا يفعل ذلك التأثير السلبيعلى البيئة.
• لا يوجد لهب مطلوب للعمل في نظام الهيدروجين. تظهر الطاقة الحرارية نتيجة التفاعلات الكيميائية التحفيزية. بالاندماج مع الهواء ، يشكل الهيدروجين الماء ، الذي يصاحبه المظهر عدد كبيرطاقة. يتم إدخال تدفق الحرارة (وتصل درجة حرارته إلى 40 درجة) في المبادل الحراري. من الواضح تمامًا أن هذا هو الخيار الأمثل لنظام "الأرضية الدافئة".

جوانب ضعيفة

بعد أن تعرفنا على المزايا ، ننتقل إلى العيوب تسخين الهيدروجين.

• على الرغم من حقيقة أن طريقة التدفئة هذه تحظى بشعبية كبيرة في البلدان الأكثر تقدمًا ، إلا أنها لم تحظ بالاهتمام اللازم في بلدنا. هذا هو السبب في أن الحصول على هذه المعدات وتركيبها يمثل مشكلة كبيرة ومحفوفة بعدد من الصعوبات.
• متوسط درجة حرارة الغرفةيؤدي إلى حقيقة أن الهيدروجين يكتسب حالة غازية. علاوة على ذلك ، فهذه المادة قابلة للانفجار ، وبالتالي تنقلها ، خاصة على مسافات طويلة، صعب جدا.
• يجب اعتماد الأسطوانات المحتوية على الهيدروجين من قبل المتخصصين المعنيين ، الذين يستغرق تدريبهم الكثير من الوقت.

كيفية تركيب غلاية الهيدروجين؟

في الوقت الحالي ، يفضل الكثير من الناس إنتاج مولدات الهيدروجين لأنظمة التدفئة الخاصة بهم بشكل مستقل. وهذا ليس مفاجئًا ، لأن نظراء "المتجر" ليست باهظة الثمن فحسب ، ولكن ليس لديهم الكثير أيضًا كفاءة عالية. ولكن إذا تم تصنيع هذا الجهاز يدويًا ، فستكون كفاءته أعلى من حيث الحجم.

هناك عدة خيارات لكيفية تجميع مولد يعمل بالهيدروجين. ولكن على أي حال ، لجعله في المنزل ، ستحتاج إلى ما يلي مواد مستهلكة.

• مصدر طاقة 12 فولت.
• عدة مواسير من الستانلس ستيل وبأقطار مختلفة.
• الخزان الذي سيقع فيه الهيكل.
• تحكم PWM. من المهم أن تكون قوتها 30 أمبير على الأقل.

هذه هي المكونات الرئيسية التي تتكون منها عادة مولدات الهيدروجين محلية الصنع. بالإضافة إلى ذلك ، لا تنسَ خزان الماء المقطر - فوجوده مطلوب أيضًا. يجب توفير الماء لهيكل محكم الإغلاق بداخله ديالكتيك. في نفس التصميم سيكون هناك مجموعة مصنوعة من ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ المجاورة لبعضها البعض عن طريق المواد العازلة. من المهم أن يتم تطبيق جهد 12 فولت على هذه اللوحات. إذا تم كل شيء بشكل صحيح ، فعند تطبيق الجهد ، سيتحلل الماء إلى عنصرين غازيين.

ملحوظة! أكثر كفاءة في هذا الصدد هو استخدام التيار المباشر(يجب أن يكون له تردد محدد) يتم إنتاجه بواسطة مولد من النوع PWM. في هذه الحالة ، سيتم استبدال التيار النبضي (أو المتردد) بتيار ثابت. نتيجة لذلك ، ستزداد كفاءة المعدات بشكل كبير.

ما نوع الماء الذي يجب استخدامه - مقطر أم صنبور؟

لا يوجد شيء معقد هنا. يمكن استخدام سائل الحنفية ، ولكن فقط إذا كان لا يحتوي على شوائب معادن ثقيلة. ولكن لكي تعمل المعدات بكفاءة أكبر ، لا يزال من الأفضل استخدام الماء المقطر ، مع إضافة كمية صغيرة من هيدروكسيد الصوديوم إليه. يجب أن تكون النسبة في هذه الحالة كما يلي: ملعقة كبيرة من الهيدروكسيد لكل عشرة لترات من الماء.

ما نوع المعدن الذي يجب استخدامه؟

هذا السؤال قابل للنقاش. لذلك ، في العديد من المصادر - بما في ذلك موثوقة للغاية - يقال أنه يجب استخدام المعادن النادرة فقط لتسخين الهيدروجين. في الواقع ، هذا ليس صحيحًا تمامًا ، حيث يمكن أيضًا استخدام الفولاذ المقاوم للصدأ ، كما ناقشنا أعلاه بالفعل. على الرغم من أنه يجب أن يكون مثاليًا من الفولاذ المغنطيسي. إنه يختلف في أنه لا يجذب جزيئات الحطام غير الضروري. نلاحظ أيضًا أنه عند اختيار المعدن ، من الأفضل التركيز على "الفولاذ المقاوم للصدأ" ، والذي لا يخضع لعملية الأكسدة.

كما ترى ، فإن بناء غلاية الهيدروجين ليس بالأمر الصعب كما يبدو. من الضروري فقط اختيار المواد الاستهلاكية المناسبة ودراسة المخطط بعناية نظام التدفئةمن هذا النوع. بعد تثبيت كل شيء المعدات اللازمة، تحقق للتأكد من أنها عالية الجودة وفعالة بما فيه الكفاية.

فيديو - صنع مولد هيدروجين

في قانون حفظ الطاقة

يقول هذا القانون أن كل شيء في العالم مترابط: إذا ترك في مكان ما ، فسيصل بالتأكيد إلى مكان ما. وحتى يمكن الحصول على الغاز من خلال التحليل الكهربائي ، لا يزال يتعين إنفاق قدر معين من الطاقة الكهربائية. والطاقة ، كما تعلم ، يتم الحصول عليها بشكل أساسي نتيجة توليد الحرارة أثناء احتراق أنواع أخرى من الوقود. وحتى إذا أخذنا الطاقة النظيفة اللازمة لتوليد الكهرباء ، وتلك التي تعطي الهيدروجين بعد الاحتراق ، فإن الخسائر ستكون مضاعفة (على الأقل!) حتى في أحدث المعدات. اتضح أن 1/2 الأموال تم إلقاؤها في مهب الريح. علاوة على ذلك ، هذه ليست سوى تكاليف تشغيل ، وتكلفة المعدات ، التي ، كما لوحظ ، ليست رخيصة ، لا تؤخذ في الاعتبار. ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، مولدات الهيدروجين.

إذا كنت تعتقد أن البحث الذي تم إجراؤه في أمريكا ، فإن سعر كيلوغرام واحد من الهيدروجين (أو بالأحرى تكلفة إنشائه) يساوي:

• 6.5 دولارات عند استخدام شبكة كهربائية صناعية ؛
• 9 دولارات لتشغيل مولدات الرياح.
• 20 دولاراً في حالة استخدام الأجهزة الشمسية.
• 2.2 دولار عند استخدام الوقود الصلب ؛
• 5.5 دولار إذا تم إنتاج المادة من الكتلة الحيوية ؛
• 2.3 دولار للتحليل الكهربائي ذو درجة الحرارة المرتفعة الذي يتم إجراؤه في محطة للطاقة النووية (أكثر طريقة رخيصة، ولكنها الأبعد عن الاستخدام المنزلي العادي).

ملحوظة! حتى المولد الأكثر تقدمًا نوع الأسرةسيكون أدنى بكثير من جميع النواحي إلى ما شابه جهاز صناعي. لذلك ، في ضوء الأسعار الموصوفة ، من المستحيل القول أن الهيدروجين يمكن أن يتنافس بجدية مع الغاز الطبيعي. الأمر نفسه ينطبق على الكهرباء والديزل وحتى مضخات الحرارة.

آفاق الطاقة باستخدام الهيدروجين

والآن دعونا نحاول معرفة ما إذا كانت هناك بالفعل فرص لتقليل تكلفة الهيدروجين النقي. قم بالحجز على الفور أن هناك كل الفرص لذلك. بادئ ذي بدء ، يشمل ذلك تقنية الحصول على كهرباء رخيصة باستخدام مصادر متجددة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام محفزات كيميائية أرخص في عملية التحفيز. بالمناسبة ، هذه موجودة منذ فترة طويلة وتستخدم في خلايا الهيدروجين كوقود (نحن نتحدث عن السيارات). على الرغم من أننا هنا ، مرة أخرى ، واجهنا تكلفتها الباهظة.

لكن التكنولوجيا تتحسن باستمرار ، والعلم لا يزال قائما. في لحظة ما ، سيظل النفط ينفد ، وسيتعين على الناس التحول إلى مصدر بديل آخر للطاقة. لكن في الوقت الحالي ، وربما في العقود القادمة ، يمكننا أن نقول بثقة: الطاقة التي تستخدم الهيدروجين بحد ذاتها لا تزال غير مربحة. تشمل الاستثناءات فقط الحالات التي يكون فيها الهيدروجين منتجًا ثانويًا لأي عمليات تقنية أخرى. بالطبع ، من الممكن أيضًا وجود برامج مختلفة لدعم وتطوير طاقة الهيدروجين ، لكن هذا يتطلب مساعدة الشركات الكبيرة ، وبالطبع الدولة.

كاستنتاج

من الصعب تحديد نوع الطاقة التي ستصبح الطاقة الرئيسية في المستقبل - الهيدروجين ، الاندماج النووي ، استخدام الجاذبية ، وما إلى ذلك. لكن الخبراء يؤكدون أن مفاعلات التحليل الكهربائي الأولى القادرة على منافسة المفاعلات النووية الحديثة ستظهر على الأقل خلال عشرين إلى ثلاثين عامًا. البعض بشكل عام متشكك في هذا. لكن المحترفين الحقيقيين يعتقدون أن مولدات الهيدروجين ستكون قريبًا موضوعًا تقنية عالية، وليس محلي الصنع من الوسائل المرتجلة التي وصفناها أعلاه. هذا كل شيء ، الشتاء الدافئ لك!

الهيدروجين (H2) ، "توليد الماء" - العنصر الأكثر شيوعًا في الكون. وفقًا للعلماء ، فإنها تمثل ما يقرب من 90 ٪ من جميع الذرات في الكون. يمكن للهيدروجين ، الذي يوفر الطاقة لشمسنا في سياق تفاعل الاندماج الحراري النووي ، أن يكون بمثابة وقود ممتاز على الأرض. هذا هو الوقود الوحيد غير المؤذي تمامًا والصديق للبيئة: عندما يتم حرق الغاز ، فإنه يدخل في تفاعل كيميائي مع الأكسجين ، ويكون الماء المقطر ناتجًا عن الاحتراق. يعتبر الهيدروجين وقودًا مثاليًا من جميع النواحي ، وهو أيضًا مثالي لتدفئة المنزل. علاوة على ذلك ، يمكن تحويل غلاية تسخين الغاز التقليدية إلى غلاية تسخين بالهيدروجين عن طريق إجراء تغييرات طفيفة فقط على تصميمها. مشكلة واحدة: على الرغم من انتشار الهيدروجين (نحن أنفسنا نصفه) ، فإنه يكاد لا يوجد في شكله النقي على كوكبنا. في بيع مفتوحهذا الغاز غير متوفر ، أين يمكن الحصول عليه؟ يعطينا الإنترنت إجابة واضحة ودقيقة: شراء أو تجميع مولد الهيدروجين للتدفئة المنزلية.

تقنيات إنتاج الهيدروجين النقي

هناك العديد من التقنيات لإنتاج الهيدروجين. سنذكر فقط من هم الاستخدام العمليخارج أسوار المعامل:

• تفاعل كيميائيالماء بالمعادن. الوقود عبارة عن ماء ، والكاشف عبارة عن سبيكة ألومنيوم-غاليوم. 150 كجم من خلايا الوقود تكفي للقيادة لمسافة 500 كم في "سيارة الهيدروجين" ، ثم يجب إزالة المعدن وإرساله للاستعادة ، الأمر الذي يتطلب التعرض لدرجات حرارة عالية.
• تحويلات غاز طبيعي، تغويز الفحم ، الانحلال الحراري للخشب. عن طريق التسخين فوق 1000 درجة مئوية ، يمكن الحصول على الهيدروجين النقي من الهيدروكربونات للتدفئة المنزلية.
• التحليل الكهربائي للماء. التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية هو أكثر كفاءة.
• إنتاج الهيدروجين من الكتلة الحيوية. يمكن أن تكون المواد الخام من السماد والتبن والعشب والطحالب وغيرها من النفايات الزراعية. يمكن أن يحتوي الغاز الحيوي من 2 إلى 12٪ هيدروجين.
• يتم الحصول على الهيدروجين "غير المرغوب فيه" من النفايات المنزلية ، مما يعرضها للتحلل الحراري.

مولدات الهيدروجين المنزلية

كما يتضح من القسم السابق ، أكثر العمليات التكنولوجيةللإنتاج الصناعي للهيدروجين يرتبط بالتعرض لدرجات حرارة عالية ، وهو ما يمثل مشكلة في المنزل. ضع في اعتبارك منشآت تسخين الهيدروجين المتوفرة في القطاع الخاص:

الهيدروجين من السماد الطبيعي

نباتات الغاز الحيوي ، والتي يوجد منها الكثير أوروبا الغربيةبدأت تظهر بين المزارعين المحليين. مفاعلات الغاز الحيوي المصنوعة يدويًا ، والتي تتحدث عنها "الأيادي المجنونة" على الإنترنت ، لا تختلف في الأداء أو استقرار التوليد. فقط التركيبات المعقدة والمكلفة نوعًا ما تكون فعالة ، بشرط أن يتم توفير المواد الخام لها بشكل ثابت. هذا غير واقعي للتنفيذ في مزرعة خاصة صغيرة ، ولكن من الممكن في مزرعة قوية. الهيدروجين هو منتج ثانوي فقط لإنتاج الغاز الحيوي ولا يتم فصله عادة عن طريق الاحتراق بالميثان. ولكن إذا لزم الأمر ، يمكن فصل H2.

مخطط الرسم البيانيمصنع الغاز الحيوي. من أجل أن تكون عملية توليد الغازات القابلة للاحتراق مكثفة ، يتم تخمير المواد الخام وخلطها بشكل دوري.

الهيدروجين من الماء

يعتبر مصنع الهيدروجين بالتحليل الكهربائي للتدفئة المنزلية هو الحل الوحيد المتاح حاليًا لمنزل خاص. المحلل الكهربائي مضغوط وسهل الصيانة ويمكن تثبيته فيه غرفة صغيرة. مواد أولية لإنتاج الوقود - ماء الصنبور. هناك عدد من الشركات المصنعة المعروفة التي تقدم مولدات هيدروجين منزلية مماثلة للتدفئة المنزلية وتزويد السيارات بالوقود. على سبيل المثال ، منذ عام 2003 ، تقوم شركة هوندا بإنتاج محطة الطاقة المنزلية ، واليوم يتم بيع الجيل الثالث بالفعل. تم تجهيز HES III بألواح شمسية ويمكن تركيبها في المرآب أو في الهواء الطلق.

محطة الطاقة المنزلية هي محطة مكلفة للغاية قادرة على إنتاج ما يصل إلى 2 متر مربع من الهيدروجين في الساعة من الغاز الطبيعي أو الماء الكهربائي. تتكون المحطة من مصلح وخلايا وقود ونظام تنقية وضاغط وخزان غاز. يمكن أن تأتي الكهرباء من الشبكة أو يتم توليدها بواسطة الألواح الشمسية

بالإضافة إلى المعدات "ذات العلامات التجارية" ، والتي ، بالمناسبة ، لا أحد يزودها رسميًا ببلدان رابطة الدول المستقلة ، يتم اليوم الإعلان على نطاق واسع عن مولدات H2 التي ينتجها أصدقاؤنا في الإمبراطورية السماوية أو الزملاء الطاجيك في المرائب المحلية. يختلف مستوى الجودة والأداء ، من لا شيء إلى مقبول مشروطًا. إن بائعي هذه المعدات ، على عكس اليابانيين الذين لا يعدون بالمن من السماء ، يستخدمون تقنيات إعلانية "قذرة" ، ويخدعون بصراحة المشترين المحتملين بشأن خصائص معداتهم ، والتي تباع بأسعار مبالغ فيها.

مصنع أشباه أشغال يدوية لإنتاج الهيدروجين

افعل ذلك بنفسك تسخين الهيدروجين ، والذي يوفر إنتاج مستقلالمحلل الكهربائي. هذا ممكن وليس صعبًا جدًا إذا كان سيد المنزل يعرف أساسيات الهندسة الكهربائية وتنمو يداه من حيث ينبغي أن تكون. ما مدى فعالية وأمان سؤال منفصل.

قضية أخرى هي أن الحصول على الوقود ليس سوى جزء من المهمة. من الضروري ضمان جيلها في الأحجام المطلوبة، منفصلة عن الأكسجين وبخار الماء ، تخلق احتياطيًا ، وتضمن ضغطًا ثابتًا عند تزويد مولد الحرارة.

كم يساوي كيلوغرام من الهيدروجين

متوسط ​​تكلفة 1 كجم من الهيدروجين ، حسب تقنية إنتاجه ، وفقًا لمختبر INEEL ، هو كما يلي:

• تفاعل كيميائي - 700 روبل في الطريقة القياسيةكاشف استرداد و 320 - عند استخدام الطاقة النووية.
• التحليل الكهربائي من شبكة صناعية - 420 روبل. البيانات صالحة "الملكية" ، والمحلل الكهربائي المتوازن. من الواضح أن منتج الحرف اليدوية لديه مؤشرات أقل.
• الإنتاج من الكتلة الحيوية - 350 روبل.
• تحويل الهيدروكربونات - 200 روبل.
• التحليل الكهربائي بدرجة حرارة عالية في محطات الطاقة النووية - 130 روبل.

تُظهر هذه الأرقام أن أرخص طريقة لإنتاج الهيدروجين تكون في محطات الطاقة النووية ، حيث يوجد مورد مهم الحرارة، منتج ثانوي للإنتاج الرئيسي. طاقة الهيدروجين من مصادر متجددة أيضا لا تدفع عن نفسها بسبب التكلفة العاليةمعدات. ولكن ماذا عن تسخين الهيدروجين في المنزل على أساس التركيب المضغوط؟ عليك أن تفهم أن قانون الحفاظ على الطاقة لا يمكن تجاوزه. من أجل عزل H2 في المحلل الكهربائي ، يجب إنفاق قدر معين من الطاقة الكهربائية. للحصول عليه ، تم حرق الوقود الأحفوري في محطة الطاقة الحرارية أو تم توليد الطاقة بواسطة محطة الطاقة الكهرومائية. ثم تم نقل الكهرباء عبر الأسلاك. في جميع مراحل العملية ، تحدث خسائر حتمية وستكون كمية الطاقة الحرارية المحتملة المتلقاة في النهاية أقل من البداية.

هل من المربح تدفئة منزل بالهيدروجين

باعة مولدات الهيدروجين المدمجة يقنعون المشترين بالرخص غير العادي لتدفئة المنزل بالهيدروجين. يُزعم أنه أكثر ربحية من التسخين بالغاز. يقولون أن الماء الذي يتم سكبه في التركيب لا يكلف شيئًا ، فهم صامتون بشأن بقية التكاليف. مثل هذه الوعود لها تأثير سحري على بعض مواطنينا الذين يحبون الهدايا المجانية. لكن دعونا لا نكون مثل بينوكيو ، وقبل الدخول في أرض الحمقى ، دعنا نتعرف على مقدار تكلفة تسخين الهيدروجين في المنزل.

متوسط ​​سعر بيع الغاز الطبيعي للسكان لاحتياجات التدفئة وتوليد الطاقة هو 4.76 روبل / م 3. 1 م 3 تحتوي على 0.712 كجم. وفقًا لذلك ، يبلغ سعر 1 كجم من الغاز الطبيعي 6.68 روبل. متوسط ​​القيمة الحرارية للغاز الطبيعي هو 50،000 كيلو جول / كجم. الهيدروجين أعلى بكثير ، 140000 كيلوجول / كجم. أي ، من أجل الحصول على كمية من الطاقة الحرارية تساوي تلك الناتجة عن احتراق 1 كجم من الهيدروجين ، ستكون هناك حاجة إلى 2.8 كجم من الغاز الطبيعي. تكلفته 13.32 روبل. الآن دعونا نقارن تكلفة الطاقة الحرارية التي تم الحصول عليها من احتراق 1 كجم من الهيدروجين الذي تم الحصول عليه في محلل كهربي جيد من المصنع وبين 2.8 كجم من الغاز الطبيعي: 420 روبل مقابل 13.32. الفرق هائل حقًا ، 31.5 مرة! حتى بالمقارنة مع أغلى أنواع التدفئة التقليدية - الكهربائية ، لا يمكن للهيدروجين أن ينافس بشكل وثيق ، فهو يكلف 4 مرات أكثر! يتم استخدام الكهرباء التي سيتم إنفاقها على تشغيل المحلل الكهربائي بشكل أفضل لتشغيل الأجهزة الكهربائية للتدفئة ، وستكون أكثر عديمة الفائدة من مثال.

أما آفاق الطاقة الهيدروجينية فهي كذلك ، لكن النجاح مرتبط بالواعدة التقنيات الصناعيةالتي لم يتم اختراعها بعد. من الواضح أن مولدات الهيدروجين المنزلية وسيارات الهيدروجين غير مربحة للعقود القادمة على الأقل. استخدامها المحدود للغاية في بعض البلدان ممكن فقط بفضل الإعانات الحكومية الجادة في إطار البرامج البيئية التجريبية.

تذكار موري - بضع كلمات عن السلامة

الهيدروجين غاز متفجر قابل للاشتعال. في الوقت نفسه ، عديم الرائحة ، من المستحيل تحديد تسربه بدون معدات خاصة. التعامل مع ذلك منظر خطيريتطلب الوقود إجراءات أمان خاصة. من الضروري التحقق بشكل دوري من ضيق خطوط الأنابيب وخزانات التخزين وإمكانية الخدمة وقف الصمامات. مولد H2 ليس جهازًا بسيطًا كما قد يبدو من مقاطع فيديو قصيرة. هذه قنبلة محتملة يمكنها تفجير منزلك. يعد تحويل غلاية تسخين الغاز إلى غلاية تسخين الهيدروجين بيديك أمرًا خطيرًا أيضًا.

غلاية تسخين هيدروجين محلية الصنع ، تم تحويلها بطريقة ما من غلاية قديمة تعمل بحرق الأخشاب ومولد هيدروجين لتدفئة المنزل ، مجمعة على الركبة وغير آمنة. يتحدث مؤلفو الفيديو عن الكفاءة غير العادية للتركيب ، دون تسمية أي أرقام وعرض طلب شراء مماثل بسعر معقول منهم.

دحض الخرافات حول كفاءة غلايات الهيدروجين

إذا لم تقنعك الحسابات الاقتصادية ، وما زلت تقرر تجربة موضوع تسخين الهيدروجين في حيرة ، فإننا نوصي بشدة بعدم الانخراط في أنشطة الهواة ، ولكن قم بدعوة متخصصين من ذوي الخبرة في هذا المجال من النشاط. بالمناسبة ، هناك عدد قليل جدًا منهم في بلدنا.