Использование водородного генератора для отопления

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Что такое водородный генератор

Альтернативное водородное отопление дома может осуществляться другим способом – вырабатыванием смеси водорода и кислорода. Он является хорошей альтернативой природному газу – средняя температура горения может достигать 3000 градусов. Для этого необходима специальная водородная горелка для отопления, которая будет способна выдержать столь высокую степень нагрева.

Читать еще: Воблер из зубной щетки своими руками

Подробная схема состоит из следующих элементов:

Эффективный водородный генератор для отопления, обрабатывающий смесь с помощью разложения воды на составляющие. Для оптимизации реакции также применяются катализаторы;
Горелка трубопровод от генератора. Необходимы для создания открытого пламени;
Котел. В данном случае он выполняет роль теплообменного устройства. Горелка располагается в топке и с ее помощью происходит нагрев теплоносителя в системе.

Для того чтобы изготовить водородные котлы отопления своими руками чаще всего делают модернизацию уже установленного оборудования по вышеописанной схеме. В финансовом плане это намного экономичнее покупки заводского котла. Однако увеличивается площадь, которую будут занимать водородная установка, назначенная для отопления дома.

Энергоэффективность водородного котла

Чтобы понять, получится ли у нас «на выходе» котла энергия больше, чем затраченная, просто рассмотрим внимательнее молекулу воды – в ней два атома водорода и один кислорода, которые крепко связаны между собой. Чтобы разорвать эту связь, необходимо «приложить» довольно много энергии, это и делает электролизер за счет электричества. В результате получается смесь водорода и кислорода, которые обладают потенциальной (буквально, растворенной в них) энергией, и которая может выделиться в результате процесса горения и обеспечить тепло дому. Чтобы понять, сколько же энергии получится от горения, стоит присмотреться к тому, что получится в результате горения. А получится у нас… та же самая вода, которую мы расщепляли на атомы.

Фактически, после всех этих манипуляций, в лучшем случае мы получим ровно столько энергии, сколько было потрачено на разделение исходной молекулы воды. Так как, от воды мы уходили, и к воде же и пришли. Но это – в идеальном случае, где отсутствуют неизбежные в реальности потери. Т.е. даже в идеальном случае сколько электричества мы потратим, столько тепла получим.

Дополнительные молекулы воды для расщепления тоже взять неоткуда – сколько сначала разделили, столько потом и соединим при сжигании водородно-кислородной смеси. Опять же, за вычетом потерь. Кроме того, не надо забывать, что водородный котел работает за счет дистиллированной воды, на производство которой тоже расходуется энергия. Как видно невооруженным глазом, эффективность водородного котла не может быть высокой.

Тогда встает закономерный вопрос – зачем все эти сложности с расщеплением, если существуют устройства, которые непосредственно переводят электроэнергию в тепло и называются электрические котлы? Если просто нагревать воду за счет электрической энергии, вся эта энергия практически без потерь уйдет на нагрев воды – получается выгоднее, чем через электролизное разложение и последующее «восстановление» воды сжиганием смеси водорода и кислорода с сопутствующими потерями.

Водородный котел отопления своими руками

На сегодняшний день массовое производство водородных отопительных котлов отсутствует и приобрести данный прибор непросто. Если вы желаете приобрести такое устройство, то, скорее всего, придется оформить индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где был разработан такой котел. Однако такой способ многим пользователям не подходит ввиду своей высокой стоимости. Чтобы решить этот вопрос, можно рассмотреть способ сооружения котла своими руками.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

Изготовление генератора

Для того, чтобы создать котел на водороде, для начала необходимо соорудить генератор водорода:

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

На первом этапе необходимо вырезать 16 прямоугольников размером 50х50 см из листа из нержавейки.
Один из углов вырезанных частей нужно срезать.
При помощи дрели в противоположном по диагонали углу делается отверстие.
Сборка конструкции осуществляется из пластин и двух болтов. На один болт надо затянуть две шайбы и разместить их с обеих сторон пластины. Вторую пластину развернуть таким образом, чтобы обрезанный конец был у болта, затем зафиксировать ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Далее, между двух пластин нужно оставить полоску прозрачного пластика длиной в 1 мм. Остальные прямоугольники фиксируются аналогичным способом.
В пластиковом контейнере нужно сделать прорези для болтов.
Собранную из пластин конструкцию необходимо вставить в контейнер.
В крышке делается два отверстия: в одном закрепляется трубка для подачи водорода, а другое создано для того, чтобы заливать воду с растворенными солями.
Проверить работу устройства.

Читать еще: Изготовление веломобиля своими руками

В качестве энергоносителя водород считается самым чистым и безопасным элементом, а отопление, базирующееся на нём, является результативным и полноценным.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

Изготовление котла

Создание водородного котла осуществляется следующим образом:

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

надо взять профильную трубу 20х20 мм и отрезать от нее 8 равных частей длиной 30 см;
далее взять профильную трубу 40х40 мм и отрезать 3 куска, длина одного должна составлять 20 см, а двух других — 8 см;
в длинной трубе надо сделать две прорези на середине противоположных сторон, размером 40х40 м. К этим отверстиям приварить 2 отрезка по 8 см;
в результате образуется крестовина, на три конца которой привариваются заглушки , а на четвертом конце фиксируется заглушка с патрубком для присоединения трубы подачи водородной смеси;
на каждом конце конструкции надо сделать по одному отверстию, диаметром 1-1,5 см, предварительно сделав отступ от центра крестовины 7-8 см, отверстий всего должно получиться 4;
к ним привариваются патрубки и фиксируются форсунки , которыми часто обладают котлы на пропане;
следующим процессом будет — приваривание к крестовине 8 кусков профильной трубы с размерами 20х20 см;

Котёл на водороде своими руками

Таким образом, выполнив все вышеизложенные указания, вы станете обладателем водородного котла.

p, blockquote 20,0,0,0,0 –> p, blockquote 21,0,0,0,1 –>

В настоящее время котлы на водородном топливе не имеют широкого распространения, несмотря на большое количество преимуществ и удобства в использовании. Однако они стремительно проникают на рынок отопительного оборудования и перспективы их использования безграничны.

Преимущества и недостатки

Специалисты отмечают ряд положительных моментов:

Работа без использования огня. Тепловая энергия образуется не при сгорании того или иного вида топлива, а в процессе химической реакции.
Стабильность температуры. Показатели по теплоносителю остаются на уровне +40 С на всем периоде работы котла.
Универсальность. Система интегрируется в любое частное строение без особых сложностей.
Удобство. Благодаря невысокой температуре теплоносителя, отопление не вызывает ожогов, не пересушивает кожу.
Безвредность. При работе котел выделяет нейтральный пар. В отличие от всех прочих вариантов отопления водородное не является причиной болезней, нет сгорания частиц, а значит, не будет шлака, золы, а также выделения газа в атмосферу.

Налаженная система окупает все расходы на оборудование уже через 2-3 года. Единственной более дешевой альтернативой может стать газовый котел, но такая система не всегда доступна, особенно при удаленности жилья от центральных магистралей. Недостатком является взрывоопасность водорода, которая создает сложности при транспортировке, но только при низкотемпературном режиме.

Достоинства и недостатки отопления на водородном генераторе

Система обогрева жилища с помощью водорода имеет свои достоинства, к которым можно причислить такие моменты:

идеальная экологичность процесса. Нет выбросов вредного характера, и продукты распада не вредят человеку и его здоровью;
коэффициент полезного действия системы достигает почти 100% уровня. При этом система может обогреть большие помещения за короткий временный срок;
общая экономия денежных средств видна уже после 1 отопительного сезона;
отличное решение для частных строений в случае отсутствия газа и не желании обогрева с помощью твердых видов топлива;
возможность сбора системы собственными руками.

Не смотря на внушительный список достоинств обогрев жилого дома водородом, имеет и свои недостатки, среди которых основными являются:

большая стоимость оборудования изготовленного промышленным образом;
необходимость замены металлических пластин для эффективного процесса электролиза;
тщательный самостоятельный контроль над уровнем воды и показателями измерительных приборов.

Генераторы водородного отопления можно разделить по типу питания. Наиболее популярной является работа на электричестве, но и питание на газу также имеет место. В первом случае оборудование отличается экономичностью, но имеют повышенный уровень опасности.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его пpaктически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее прострaнcтво электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Типовая конструкция установки состоит из следующих элементов:

Водородный генератор (электролизер газа Брауна для отопления)
Генератор широтно-импульсной модуляции (ШИМ-генератор).
Бабблер (водяной затвор).

Электролизер предназначен для выработки чистого газа.

ШИМ-генератор используется для регулировки мощностью установки.

Водяной затвор служит для защиты оборудования от воспламенения и взрыва.

Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.

голоса

Рейтинг статьи