Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Vodik je gotovo idealna vrsta goriva, ali problem je što se nalazi na našem planetu samo u obliku spojeva s drugim kemijskim elementima. Udio "čistih" tvari u atmosferi nije veći od 0, 00005%. S obzirom na te stvarnosti, pitanje generatora vodika postaje relevantno. Uzeti u obzir princip rada takvog uređaja, njegove značajke dizajna, opseg primjene i mogućnost samostalne izrade.

Opis i princip rada generatora vodika

Postoji nekoliko metoda za izdvajanje vodika iz drugih tvari, a popisane su najčešće one:

  1. Elektroliza, ova tehnika je najjednostavnija i može se implementirati kod kuće. Kroz vodenu otopinu koja sadrži sol, prolazi konstantna električna struja, pod njezinim utjecajem dolazi do reakcije koja se može opisati sljedećom jednadžbom: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2. U ovom slučaju daje se primjer za otopinu uobičajene kuhinjske soli, koja nije najbolja opcija, budući da je emitirani klor otrovna tvar. Napominjemo da je vodik dobiven ovom metodom najčišći (oko 99, 9%).
  2. Propuštanjem vodene pare preko ugljena koksa zagrijanog na temperaturu od 1000 ° C, u tim se uvjetima odvija sljedeća reakcija: H 2 O + C + CO + H 2 .
  3. Ekstrakcija iz metana konverzijom s vodenom parom (nužan uvjet za reakciju je temperatura od 1000 ° C): CH4 + H20OCO3H2. Druga mogućnost je oksidacija metana: 2SN 4 + O 2 СО 2 SO + 4N 2 .
  4. U procesu krekiranja (rafiniranje nafte) oslobađa se vodik kao nusprodukt. Napominjemo da se u našoj zemlji još uvijek prakticira spaljivanje ove tvari u nekim rafinerijama zbog nedostatka potrebne opreme ili dovoljne potražnje.

Od ovih opcija, potonje je najjeftinije, a prvo je najisplativije, to je osnova za većinu generatora vodika, uključujući i one kućanstva. Njihov princip djelovanja je da u procesu prolaska struje kroz otopinu, pozitivna elektroda privlači negativne ione, a suprotno nabijena elektroda - pozitivna, što rezultira cijepanjem tvari.

Primjer elektrolize u otopini natrijevog klorida

Konstrukcijske značajke i uređaj za proizvodnju vodika

Ako praktično nema problema s dobivanjem vodika sada, tada je njegov transport i skladištenje još uvijek hitan zadatak. Molekule ove tvari toliko su male da mogu prodrijeti kroz metal, što nosi određeni sigurnosni rizik. Skladištenje u apsorbiranom obliku još nije visoko profitabilno. Stoga je najbolja opcija stvaranje vodika neposredno prije njegove uporabe u proizvodnom ciklusu.

U tu svrhu se proizvode industrijska postrojenja za proizvodnju vodika. U pravilu, to su elektrolitičari membranskog tipa. U nastavku je prikazana pojednostavljena konstrukcija takvog uređaja i princip rada.

Pojednostavljeni dijagram generatora vodikova membranskog tipa

legenda:

  • A - epruveta za uklanjanje klora (Cl 2 ).
  • B - uklanjanje vodika (H2).
  • C je anoda na kojoj se odvija sljedeća reakcija: 2CL - → CL 2 + 2e - .
  • D je katoda, reakcija na nju se može opisati sljedećom jednadžbom: 2N 2 O + 2e - → N 2 + ON - .
  • E - otopina vode i natrijevog klorida (H 2 O i NaCl).
  • F - membrana;
  • G - zasićena otopina natrijevog klorida i nastajanje kaustične sode (NaOH).
  • H - uklanjanje slane vode i razrijeđene kaustične sode.
  • I - unos zasićene slane otopine.
  • J - pokrov.

Dizajn kućnih generatora je mnogo jednostavniji, budući da uglavnom ne proizvode čisti vodik, već proizvode Brown plin. Takozvana mješavina kisika i vodika. Ova opcija je najpraktičnija, nije potrebno odvojiti vodik i kisik, moguće je znatno pojednostaviti dizajn, a time i učiniti ga jeftinijim. Osim toga, nastali plin se spaljuje kako se proizvodi. Pohraniti i akumulirati kod kuće nije samo problematično, već i nesigurno.

Dizajn vodikovih ćelija kućnog elektrolizera

legenda:

  • a - Brownova cijev za izlaz plina;
  • b - usisni razvodnik;
  • c - hermetički slučaj;
  • d je blok elektrodnih ploča (anode i katode), s umetnutim izolatorima između njih;
  • e je voda;
  • f - senzor razine vode (povezuje se s upravljačkom jedinicom);
  • g - filter za odvajanje vode;
  • h je opskrba električnom energijom koja se dovodi do elektroda;
  • i - senzor tlaka (šalje signal upravljačkoj jedinici kada je dostignuta razina praga);
  • j - sigurnosni ventil;
  • k - izlaz za plin iz sigurnosnog ventila.

Karakteristična značajka takvih uređaja je uporaba blokova elektroda, budući da odvajanje vodika i kisika nije potrebno. To vam omogućuje da generatore učinite prilično kompaktnima.

Elektrodni blokovi za instalaciju koja proizvodi smeđi plin

Primjena generatora vodika

Zbog problema povezanih s transportom i skladištenjem vodika, takvi su uređaji traženi u industrijama gdje prisutnost tog plina zahtijeva proizvodni ciklus. Mi navodimo glavne smjerove:

  1. Proizvodnja povezana sa sintezom klorovodika.
  2. Proizvodnja goriva za raketne motore.
  3. Stvaranje gnojiva.
  4. Proizvodnja vodikovog nitrida (amonijaka).
  5. Sinteza dušične kiseline.
  6. U prehrambenoj industriji (za proizvodnju krutih masnoća iz biljnih ulja).
  7. Obrada metala (zavarivanje i rezanje).
  8. Obnova metala.
  9. Sinteza metilnog alkohola
  10. Proizvodnja klorovodične kiseline.
Glavne primjene generatora vodika u industriji

Unatoč činjenici da je proizvodnja vodika u procesu prerade nafte jeftinija od dobivanja elektrolizom, kao što je već spomenuto, postoje poteškoće s transportom plina. Izgradnja opasne kemijske proizvodnje neposredno uz rafinerije nafte ne dopušta uvijek ekološku situaciju. Osim toga, vodik dobiven elektrolizom je mnogo čišći nego kod pucanja ulja. U tom smislu, industrijski generatori vodika su uvijek u velikoj potražnji.

Kućanstvo

U svakodnevnom životu postoji i upotreba vodika. Prije svega, to su autonomni sustavi grijanja. Ali ovdje su neke značajke. Postrojenja za proizvodnju čistog vodika mnogo su skuplja od Brownovih plinskih generatora, a drugi se mogu čak i samostalno sastavljati. No, pri organizaciji kućnog grijanja potrebno je uzeti u obzir da je temperatura gorenja Brownova plina znatno viša od temperature metana, tako da je potreban poseban kotao, koji je nešto skuplji od uobičajenog.

Kotao za gorivo mora biti označen

Na internetu možete pronaći dosta članaka u kojima se piše da se obični kotlovi mogu koristiti za detoniranje plina, a to je apsolutno nemoguće. U najboljem slučaju, brzo će propasti, au najgorem slučaju mogu izazvati tužne ili čak tragične posljedice. Za smeđu smjesu predviđene su posebne izvedbe s mlaznicom otpornom na toplinu.

Valja napomenuti da je profitabilnost sustava grijanja na bazi generatora vodika vrlo upitna zbog niske učinkovitosti. U takvim sustavima postoje dvostruki gubici, prvo, u procesu proizvodnje plina, i drugo, kada se voda zagrijava u kotlu. Za grijanje je jeftinije odmah zagrijati vodu u električnom kotlu.

Ništa manje kontroverzna primjena za domaću uporabu, u kojoj Brown plin obogaćuje benzin u sustavu goriva motora automobila kako bi uštedio.

Korištenje DNK generatora u automobilima

legenda:

  • a je generator NVO-a (prihvaćena oznaka za Brownov plin);
  • b - uklanjanje plina u komoru za sušenje;
  • c - odjeljak za uklanjanje vodene pare;
  • d - povratak kondenzata u generator;
  • e - dovod suhog plina u zračni filtar sustava za gorivo;
  • f - automobilski motor;
  • g - priključak na akumulator i električni generator.

Treba napomenuti da u nekim slučajevima takav sustav čak funkcionira (ako je ispravno sastavljen). Ali nećete pronaći točne parametre, faktor povećanja snage, postotak uštede. Ti su podaci jako zamagljeni, a njihova vjerodostojnost je upitna. Opet, pitanje nije jasno koliko će se smanjiti resurs motora.

No, potražnja stvara ponudu, na internetu možete pronaći detaljne crteže takvih uređaja i upute za njihovu vezu. Postoje gotovi modeli napravljeni u zemlji izlazećeg sunca.

Izrada najjednostavniji generator vodika učiniti sami korak po korak

Dopustite nam da vam kažemo kako možete napraviti generator iz vlastite proizvodnje za proizvodnju smjese vodika i kisika (NNO). Njegov kapacitet za grijanje u kućanstvu nije dovoljan, ali za plinski plamenik za rezanje metala bit će dovoljna količina proizvedenog plina.

Sl. 8. Shema plinskog plamenika

legenda:

  • a - mlaznica plamenika;
  • b-cijevi;
  • c - vodena vrata;
  • d je voda;
  • e - elektrode;
  • f - zapečaćeno kućište.

Prije svega radimo elektrolizer, za to nam treba hermetički spremnik i elektrode. Kao potonji, koristimo čelične ploče (odabiremo njihovu veličinu proizvoljno, ovisno o željenoj izvedbi) pričvršćene na dielektričnu osnovu. Međusobno se povezujemo sve ploče svake od elektroda.

Kada su elektrode spremne, treba ih učvrstiti u spremniku tako da su mjesta na kojima su spojene električne žice iznad očekivane razine vode. Žice s elektroda idu na 12-voltno napajanje ili akumulator.

U poklopcu spremnika napravimo rupu ispod cijevi za izlaz plina. Za zatvaranje vode možete koristiti uobičajene staklenke od 1 litre. Ispunjavamo ih do 2/3 s vodom i spajamo na elektrolizer i plamenik, kao što je prikazano na slici 8. \ t

Plamenik je bolje uzeti spreman, jer svaki materijal ne može podnijeti temperaturu gorenja Brownovog plina. Povezujemo ga s izlazom zadnje vodene kapije.

Elektrolizer punimo vodom u koju se dodaje uobičajena kuhinjska sol.

Napajamo elektrode i provjeravamo rad uređaja.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Električar