Электроды для генератора водорода

Генератор водорода своими руками

Генератор водорода-вступление:

Вода представляет собой соединение из двух элементов водорода и одного атома кислорода. Это химический символ H 2 O в котором указывается, что каждая молекула представляет собой комбинацию из одного атома кислорода и двух атомов водорода.
Все атомы могут образовывать ионы. Атомы имеют свойство ионизироваться при воздействии электрического поля .Вы можете видеть, это в экспериментах с использованием катушки Тесла . Водород образует положительные ионы, а кислород образует отрицательные ионы. И этим мы воспользуемся в наших интересах, используя электрическое поле для отделения молекул воды друг от друга.

Генератор водорода — принцип работы:

Помещая два электрода (металлические пластины) в воду, мы должны создать электрическое поле между ними, подключив их к клеммам питания батареи или другого источника питания. Положительный электрод — анод, отрицательный электрод-катод. Чистая вода на самом деле не проводит электричество, так что не подходит для использования в генераторе водорода, без добавления растворимого проводника в воду. Водопроводная вода уже содержит много растворенных веществ, которые позволяют воде проводить электричество. Ионы, образующиеся в воде, будут притянуты к электроду противоположной полярности, т.е. положительные ионы водорода будут двигаться к катоду, а отрицательно заряженные ионы кислорода будут притягиваться к аноду. Как только ионы достигают поверхности электродов, их заряды будут нейтрализованы путем добавления или удаления электронов. Затем газ между электродами начнет пузыриться, вышедший на поверхность воды газ нужно собрать или направить непосредственно в двигатель или другой прибор для использования.

Генератор водорода — подбор электродов:

Электроды, как правило, делают из металла или графита (углерода), так чтобы они могли проводить электроэнергию в воду. Важно, чтобы выбранный материал не вступал в реакцию с кислородом, или одним из растворенных веществ, в противном случае реакция будет происходить на поверхности катода (отрицательный электрод) и вода станет загрязняться от продуктов реакции. Пример того что происходит при использовании медных электродов Вы увидите ниже. Использование таких электродов приводит к уменьшению получения газа и естественно к преждевременному износу самого электрода

Генератор водорода – проект:

Это простой проект, который используется для создания водорода и кислорода путем электролиза воды. Цель состоит в том, чтобы получить достаточные объемы газа без использования дополнительных химических веществ или эрозии электродов.
Первые электроды были сделаны из меди, но они не идеальны.
Медь, как оказалось, слишком сильно реагируют с водой и при этом выделяется слишком много загрязнителей, соответственно она не лучший вариант для электрода в нашем генераторе водорода. Ниже (рис.1) вы можете увидеть результат использования медного электрода для электролиза, синий осадок и плавающие на поверхности воды реагенты.

Я советую использовать электроды, изготовленные из нержавеющей стали, кухонной посуды или сделанные самостоятельно пластины, поскольку нержавеющая сталь не реагирует в процессе электролиза так же легко как медь. Единственная проблема найти высококлассную нержавейку.
Объем добычи газа пропорционален заряду, проходящему через воду и следовательно, чем больше ток, тем больше газа. Для этого расстояние между электродами должно быть как можно меньше, но при этом пузырьки газа должны свободно передвигаться между ними.
Металл для пластин нужно выбирать из высококачественной нержавеющей стали, чтобы сократить вероятность коррозии.
Нержавеющая сталь не настолько хороший проводник как медь, поэтому пластины электродов нужно делать из листов толщенной

2мм, для понижения сопротивления (рис.2). Высокое качество металла создаст трудности при изготовлении (нарезке) электродов -это нужно учитывать!

Пластины электродов нужно составлять «слоями», а для интервала (расстояния) между ними использовать нейлоновые шайбы или шайбы из другого диэлектрического материала. Пластины должны находятся в переменной позиции, так, чтобы пластины +чередовались с пластинами — (+-+-). Крепеж делают из той же стали, чтобы материалы соответствовали друг другу. Важно, чтобы все элементы прилегали друг к другу плотно и предотвращали искрообразование, помните, мы будем иметь дело с горючим газом!
В нашем случае нужно сделать сборку из16 пластин, с расстоянием в 1мм между каждой из них. Большая общая площадь поверхности, толщина пластины и болты означает, что эта конструкция может пропускать очень большие токи без существенного резистивного нагрева в металле (рис.3). Общая емкость электродов -1nF при измерении в воздухе. Этот набор электродов способен использовать около 25А в обычной водопроводной воде.

Генератор водорода – контейнер (корпус)

Для сбора газа, электроды должны быть помещены в контейнер с герметично изолированными разъемами, крышкой и остальными соединениями. Используемый контейнер должен быть изначально предназначен для хранения продуктов с высокой температурой- например горячих продуктов питания, или из металла.

Если контейнер сделан из металла, важно поставить электроды на пластиковую основу, чтобы предотвратить короткое замыкание. Это изображение (рис.4) показывает, как два разъема были установлены по обе стороны медных и латунных фитингов используемых для извлечения газа. Контактные разъемы и фитинги были привинчены плотно с использованием силиконового герметика, так что закрытый контейнер будет полностью герметичен.
Получаемый газ является взрывоопасной смесью водорода и кислорода и к его использованию следует относиться с крайней осторожностью. Внутри контейнера находится большой объем газа, существует вероятность его возгорания или избыток давления и как результат -взрыв. Чтобы избежать детонации газа в генераторе водорода — трубы из контейнера должны поступать в другой контейнер, который наполовину заполнен водой. Теперь, если происходит возгорание на выходе, пламя не может проникнуть обратно через баробарьер устройства. Это абсолютно необходимое устройство безопасности и оно не должно быть пропущено.

Ваш генератор водорода готов, теперь нужно просто решить, что делать с газом!

Строго соблюдайте правила безопасности при изготовлении и использовании водородного генератора!

Автозвук, ТО, автосигнализации

Принцип действия генераторов водорода на авто своими руками основывается на процессе электролиза. Активизируется система только в процессе езды и использует электроэнергия от аккумулятора для выработки водорода из воды. Водород при этом не накапливается, то есть произведенный газ ННО быстро поступает в мотор, смешиваясь с традиционным топливом:

• бензин;
• дизельное топливо;
• газ.

Смесь топлива и водорода эффективнее сгорает, в результате чего снижается расход горючего и объемы загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух.

Эта современная водородная технология дает возможность уменьшать расход топлива на 20-60 процентов, обеспечивая существенное уменьшение количества выбросов следующих веществ:

• CO;
• NOx;
• CO2;
• HC.

Сделать генератор водорода вы можете своими руками по нашей инструкции.

Выбор электродов

Как правило, электроды изготовлены из металла или графита, поэтому они проводят электрическую энергию в воду. Важно подобрать такой материал, который не будет реагировать с кислородом или растворенным веществом, иначе реакция будет проходить на поверхности катода (отрицательный электрод), а вода будет загрязняться при этом.

Применение неподходящих электродов способствует уменьшению объемов производимого газа и слишком быстрому износу электрода.

Проект генератора водорода

Существуют очень простые системы, используемые для производства водорода и кислорода за счет электролиза воды. Смысл заключается в том, что для получения достаточного объема газа используется технология без дополнительных химических веществ и эрозии электродов. Можно попробовать изготовить электроды из меди, но этот материал вступает в реакцию с водой и выделяет много загрязнений, поэтому такой вариант плохо подходит.

Мы рекомендуем сделать электроды из нержавейки, так как этот металл не реагирует так легко, как медь в процессе электролиза. Главной проблемой в этом случае становится поиск высококачественной нержавейки.

Количество вырабатываемого газа пропорционально заряду, который проходит через воду. Таким образом, чем выше ток, тем больше газа. Расстояние между электродами для этого должно быть максимально маленьким, но пузырьки газа должны легко передвигаться между ними.

Материал для пластин

Для пластин мы советуем использовать также хорошую нержавеющую сталь, которая имеет минимальный риск образования коррозии. Нержавейка не так хорошо проводит электричество, как медь, поэтому пластины электродов создаются из листов толщиной около 2 мм. Это снизит сопротивление. Чем выше качество металла, тем труднее вам будет изготавливать электроды (материал труднее режется).

Пластины электродов мы рекомендуем составлять слоями, а расстояние между ними можно регулировать нейлоновыми шайбами или шайбами из какого-нибудь другого диэлектрического материала. Пластины следует размещать в переменной позиции, чтобы плюсовые чередовались с минусовыми.

Крепеж

Крепеж нужно также изготовить из нержавеющей стали, чтобы материалы друг другу соответствовали. Важно добиться плотного прилегания всех элементов, что исключит искрообразование. Не забывайте, что вы имеете дело с горючим газом.

В нашем конкретном случае мы собираем систему из 16 пластин с расстоянием между ними около 1 мм. Большая площадь поверхности, толщина пластин и болты позволяют пропускать через систему более высокие токи без резистивного нагрева металла. Общая емкость электродов -1nF при измерении в воздушной среде. Такой набор электродов может использовать в простой водопроводной воде до 25А.

Корпус генератора водорода

Электроды для сбора газа необходимо поместить внутрь контейнера с герметично изолированными разъемами, крышкой и другими соединениями. Контейнер изначально должен быть пищевым и стойким к высоким температурам.

Если контейнер металлический, электроды следует закрепить на пластиковой основе для предотвращения короткого замыкания. Два разъема можно установить с двух сторон медных и латунных фитингов, которые применяются для извлечения газа. Фитинги и контактные разъемы прочно крепятся с применением силиконового герметика, чтобы закрытый контейнер получился совершенно герметичным.

Соблюдайте осторожность

Вырабатываемый газ – это взрывоопасная смесь водорода и кислорода, поэтому использовать его нужно с максимальной осторожностью. В контейнере содержится много газа, имеется вероятность его возгорания, а при избыточном давлении может даже произойти взрыв. Во избежание детонации газа внутри генератора водорода трубы из контейнера должны соединяться с другим контейнером, наполненным водой наполовину. При возгорании на выходе пламя не проникает обратно в устройство. Это устройство безопасности совершенно необходимо и его необходимо обязательно устанавливать.

Как сделать водородный генератор своими руками?

Водород практически идеальный вид топлива, но проблема заключается в том, что он на нашей планете встречается только в виде соединений с другими химическими элементами. Доля «чистого» вещества в атмосфере составляет не более 0,00005%. Учитывая такие реалии, становится актуальным вопрос о водородном генераторе. Рассмотрим принцип работы такого устройства, его конструктивные особенности, сферу применения и возможность самостоятельного изготовления.

Описание и принцип работы водородного генератора

Есть несколько методик выделения водорода и из других веществ, перечислим наиболее распространенные:

1. Электролиз, данная методика наиболее простая и может быть реализована в домашних условиях. Через водный раствор, содержащий соль, пропускается постоянный электрический ток, под его воздействием происходит реакция, которую можно описать следующим уравнением: 2NaCl + 2H₂O→2NaOH + Cl₂ + H₂↑. В данном случае пример приведен для раствора обычной кухонной соли, что не лучший вариант, поскольку выделяющийся хлор является ядовитым веществом. Заметим, что полученный данным способом водород наиболее чистый (порядка 99,9%).
2. Путем пропускания водяного пара над каменноугольным коксом, нагретым до температуры 1000°С, при таких условиях протекает следующая реакция: Н₂О + С ⇔ СО↑ + H₂↑.
3. Добыча из метана путем конверсии с водяным паром (необходимое условие для реакции – температура 1000°С): СН₄ + Н₂О ⇔ СО + 3Н₂. Второй вариант – окисление метана: 2СН₄ + О₂ ⇔ 2СО + 4Н₂.
4. В процессе крекинга (переработки нефти) водород выделяется в качестве побочного продукта. Заметим, что в нашей стране все еще практикуется сжигание этого вещества на некоторых нефтеперерабатывающих заводах ввиду отсутствия необходимого оборудования или достаточного спроса.

Из перечисленных вариантов последний наименее затратный, а первый наиболее доступный, именно он положен в основу большинства генераторов водорода, в том числе и бытовых. Их принцип действия заключается в том, что в процессе пропускания тока через раствор, положительный электрод притягивает отрицательные ионы, а электрод с противоположным зарядом – положительные, в результате происходит расщепление вещества.

Пример электролиза на растворе хлорида натрия

Конструктивные особенности и устройство генератора водорода

Если с получением водорода проблем сейчас практически нет, то его транспортировка и хранение до сих пор остается актуальной задачей. Молекулы этого вещества настолько малы, что могут проникать даже сквозь металл, что несет определенную угрозу безопасности. Хранение в абсорбированном виде пока не отличается высокой рентабельностью. Поэтому наиболее оптимальный вариант – генерация водорода непосредственно перед его использованием в производственном цикле.

Для этой цели изготавливаются промышленные установки для генерации водорода. Как правило, это электролизеры мембранного типа. Упрощенная конструкция такого устройства и принцип работы приведен ниже.

Упрощенная схема водородного генератора мембранного типа

Обозначения:

• А – трубка для отвода хлора (Cl₂).
• B – отвод водорода (Н₂).
• С – анод, на котором происходит следующая реакция: 2CL — →CL₂ + 2е — .
• D – катод, реакцию на нем можно описать следующим уравнением: 2Н₂О + 2е — →Н₂ + ОН — .
• Е – раствор воды и хлористого натрия (Н₂О & NaCl).
• F – мембрана;
• G – насыщенный раствор хлористого натрия и образование каустической соды (NaОН).
• H – отвод рассола и разбавленной каустической соды.
• I – ввод насыщенного рассола.
• J – крышка.

Конструкция бытовых генераторов значительно проще, поскольку в большинстве своем они не вырабатывают чистый водород, а производят газ Брауна. Так принято называть смесь кислорода и водорода. Этот вариант наиболее практичен, не требуется разделять водород и кислород, то можно значительно упростить конструкцию, а значит и сделать ее дешевле. Помимо этого полученный газ сжигается по мере его выработки. Хранить и накапливать его в домашних условиях не только проблематично, но и небезопасно.

Обозначения:

• а – трубка для отвода газа Брауна;
• b – впускной коллектор подачи воды;
• с – герметичный корпус;
• d – блок пластин электродов (анодов и катодов), с установленными между ними изоляторами;
• e – вода;
• f – датчик уровня воды (подключается к блоку управления);
• g – фильтр водоотделения;
• h – подвод питания, подаваемого на электроды;
• i – датчик давления (подает сигнал блоку управления при достижении порогового уровня);
• j – предохранительный клапан;
• k – отвод газа с предохранительного клапана.

Характерная особенность таких устройств – использование блоков электродов, поскольку не требуется сепарирование водорода и кислорода. Это позволяет сделать генераторы довольно компактными.

Блоки электродов для установки, которая производит газ Брауна

Сферы применения водородного генератора

Ввиду проблем, связанных с транспортировкой и хранением водорода, такие устройства востребованы в производствах, где наличие этого газа требует технологический цикл. Перечислим основные направления:

1. Производства, связанные с синтезом хлороводорода.
2. Изготовление топлива для ракетных двигателей.
3. Создание удобрений.
4. Производство нитрида водорода (аммиака).
5. Синтез азотной кислоты.
6. В пищевой промышленности (для получения твердых жиров из растительных масел).
7. Обработка металла (сварка и резка).
8. Восстановление металлов.
9. Синтез метилового спирта
10. Изготовление соляной кислоты.

Основные сферы применения генераторов водорода в промышленности

Несмотря на то, что производство водорода в процессе переработки нефти дешевле, чем его получение путем электролиза, как уже указывалось выше, возникают сложности с транспортировкой газа. Строить опасные химические производства, непосредственно, рядом с перерабатывающими нефть заводами не всегда позволяет экологическая обстановка. Помимо этого водород, полученный путем электролиза, значительно чище, чем при крекинге нефти. В связи с этим на промышленные водородные генераторы всегда высокий спрос.

Бытовое применение

В быту также есть применение водороду. В первую очередь это автономные отопительные системы. Но здесь некоторые особенности. Установки по производству чистого водорода стоят значительно дороже, чем генераторы газа Брауна, последние даже можно собрать самостоятельно. Но при организации отопления дома необходимо учитывать, что температура горения газа Брауна значительно выше, чем у метана, поэтому потребуется специальный котел, который несколько дороже обычного.

Топливный котел должен иметь соответствующую метку

В интернете можно встретить немало статей, в которых написано, что для гремучего газа можно использовать обычные котлы, это делать категорически нельзя. В лучшем случае они быстро выйдут из строя, а в худшем могут стать причиной печальных или даже трагических последствий. Для смеси Брауна предусмотрены специальные конструкции с более термостойким соплом.

Необходимо заметить, что рентабельность отопительных систем на основе водородных генераторов вызывает большое сомнение ввиду низкого КПД. В таких системах имеются двойные потери, во-первых, в процессе генерации газа, во-вторых, при нагреве воды в котле. Дешевле для отопления сразу нагревать воду в электрическом бойлере.

Не менее спорная реализация для бытового использования, при которой газом Брауна обогащают бензин в топливной системе двигателя автомобиля с целью экономии.

Применение генератора ННО в авто

Обозначения:

• а – генератор ННО (принятое обозначение для газа Брауна);
• b – отвод газа в камеру сушки;
• с – отсек для удаления водяных паров;
• d – возвращение конденсата в генератор;
• е – подача осушенного газа в воздушный фильтр топливной системы;
• f – автомобильный двигатель;
• g – подключение к аккумулятору и электрогенератору.

Нужно заметить, что в некоторых случаях такая система даже работает (если ее собрать правильно). Но точные параметры, коэффициент прироста мощности, процент экономии вы не найдете. Эти данные сильно размыты, и достоверность их вызывает сомнения. Опять же не ясен вопрос, насколько уменьшится ресурс двигателя.

Но спрос порождает предложения, в интернетах можно найти подробные чертежи таких приспособлений и инструкцию по их подключению. Есть и готовые модели, сделанные в стране Восходящего Солнца.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Расскажем, как можно сделать самодельный генератор для получения смеси водорода и кислорода (ННО). Его мощности на отопления дома не хватит, но для газовой горелки для резки металла количество полученного газа будет достаточным.

Рис. 8. Схема газовой горелки

Обозначения:

• а – сопло горелки;
• b – трубки;
• c – водные затворы;
• d – вода;
• е – электроды;
• f – герметичный корпус.

В первую очередь делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последних используем стальные пластины (их размер выбираем произвольно, в зависимости от желаемой производительности), прикрепленные к диэлектрическому основанию. Соединяем между собой все пластины каждого из электродов.

Когда электроды готовы их надо укрепить в емкости таким образом, чтобы места подключения проводов питания были выше предполагаемого уровня воды. Провода от электродов идут к блоку питания на 12 вольт или автомобильному аккумулятору.

В крышке емкости делаем отверстие под трубку для выхода газа. В качестве водных затворов можно использовать обычные стеклянные банки емкостью 1 литр. Заполняем их на 2/3 водой и подключаем к электролизеру и горелке, как показано на рисунке 8.

Горелку лучше взять готовую, поскольку не каждый материал может выдержать температуру горения газа Брауна. Подключаем ее к выходу последнего водного затвора.

Наполняем электролизер водой, в которую добавлена обычная кухонная соль.

Подаем напряжение на электроды и проверяем работу устройства.

Рекомендации по выбору портативного генератора водородной воды

Приборы, обогащающие питьевую воду водородом бывают карманными, портативными и стационарными. Выбор между данными типами генераторов водородной воды обусловлен главным образом количеством пользователей. Рассмотрим выбор портативного генератора водородной воды.

Как выбрать портативный генератор водородной воды для питья

Генераторы водородной воды должны прежде всего быть безопасными и эффективными. Кроме того они должны быть надежными, ремонтопригодными, удобными.

Обратите внимание на:

1. электроды из титана и покрыты платиной
2. есть ли в генераторе водородной воды протонообменная мембрана
3. обеспечивается ли отделение водорода от кислорода, озона и хлора
4. применяются ли в приборах только материалы, безопасные для пищевого применения
5. хорошо ли вода насыщается водородом
6. какая дается гарантия и каким образом она осуществляется на деле. Возможно ли послегарантийное обслуживание.

Теперь обо всем этом подробнее.

1. Электроды из титана с надежным платиновым покрытием

Электроды, применяемые в генераторах водородной воды должны быть сделаны из титана и надежно покрыты платиной — это может предотвратить выделение ионов металлов в воду при работе прибора. Платиновое покрытие должно быть устойчивым в процессе эксплуатации. Иначе в воду, которую Вы пьете, попадут вредные вещества. На рынке появились дешевые приборы с протонообменной мембраной, дешевизна которых достигается за счет низкокачественной мембраны и некачественных электродов.

Электрод Paino	Электрод китайского прибора	Электрод Хебе (Hebe, HLB, Helobe)	Электрод прибора — пример индустриального покрытия	Электродно-мембранная сборка дешевого в Китае и дорогого в России прибора

2. Должна применяться качественная протонообменная мембрана

Генераторы водородной воды должны насыщать воду только водородом и удалять вредные для здоровья побочные продукты электролиза. Для этого в современных генераторах водорода применяется протонообменная мембрана (SPE/PEM мембрана), отделяющая водород от хлора — фактически яда, озона и других газов, образующихся в процессе электролиза.

Мембрана, являясь твердым электролитом, позволяет использовать воду, не содержащую солей, например, воду обратного осмоса.

Качественная мембрана SPE/PEM дорога, ее производство запатентовано американской фирмой DuPont и до недавнего времени ее продукция доминировала. Такая мембрана используется, например, в приборах Blue Water 900, Paino Portable, Paino Astra, Hebe.

В 2018 году появилось дешевые и низкокачественные протонообменные мембраны — подделки, которые либо протонообменными мембранами не являются вовсе, либо работают короткое время. Важно, чтобы в приборе применялась качественная протонообменная мембрана, желательно произведенная лидером рынка DuPont.

Протонобменная мембрана PainoПротонобменная мембрана Paino	Протонобменная мембрана китайской копии. Образование голубого налета

На протонообменную мембрану наносится платина – она играет роль катализатора Важно, чтобы это нанесение было надежным. Например, есть технология, где платина восстанавливается внутри мембраны, а не наносится на ее поверхность.

3. Обеспечивается ли отделение водорода от кислорода, озона и хлора

Как мы писали в пункте о протонообменной мембране, генерируемый водород должен отделяться от кислорода, хлора и др веществ. Оказывается, что наличие протонообменной мембраны само по себе это не гарантирует. Существует множество генераторов водородной воды с протонообменной мембраной, в которых водород после генерации смешивается с кислородом и хлором в одном стакане.

Почему производятся такие генераторы водородной воды?

Ранее генераторы водородной воды были без PEM мембраны. После появления спроса на приборы с мембраной, производители решили вставлять ее в уже производимые ими модели генераторов водородной воды, не изменив в целом конструкцию приборов. А изначально генераторы воды без протонообменной мембраны не предусматривали разделение продуктов электролиза.

В основном это – недорогие китайские или тайваньские приборы. Однако, приборы из Тайваня широко распространены в Японии. Из Японии они попадают в Россию и продаются как японские приборы по высокой цене

4. Приборы должны быть безопасны и предназначаться для пищевого применения

Материалы, применяемые в приборе должны быть безопасны, и это должно быть подтверждено опытом применения ведущими мировыми производителями.

Все это важно в связи с тем, что в последний год на рынок вышло множество китайских фирм, производящих дешевые, но иногда становящиеся в России дорогими, приборы,в производстве которых используются материалы, не сертифицированные для пищевого применения и применяемые во всем мире только для технических целей.

При производстве водородной воды для питья не применяются иные катализаторы кроме платиновых, так как в их безопасности не может быть уверенности.ъ

5. Какая может быть концентрация водорода в воде и чем она определяется?

UPD: C конца 2019 года на рынке появились генераторы, производящие водородную воду со сверхвысокой концентрацией водорода и при этом без посторонних примесей. Обзор таких генераторов и о принципе их работы можно прочитать ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.

Максимальная растворимость газов в жидкостях определяется законом Генри-Дальтона. Закон Генри — Дальтона. Это закон, по которому при постоянной температуре растворимость газа в данной жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором.

Закон Генри записывается обычно следующим образом:
C=kp
K — коэффициент (константа) Генри. Для каждого газа и каждой жидкости она своя.
Р — парциальное давление газа над жидкостью.

То есть получается, что при определенной температуре растворимость водорода в воде прямо пропорциональна давлению газа.

Для водорода и воды коэффициент Генри при 25 С° = 1/1282.05 моль/литр*атм поэтому максимальная концентрация водорода в воде при условии, если над водой находится только водород (без воздуха) при нормальном атмосферном давлении
=1 атм *1/1282.05 моль/литр*атм = 0, 00078 Моль/литр.
1 Моль водорода Н2 имеет массу (весит) 2 грамма, поэтому 0, 00078 Моль/литр – это
0,00156 г/литр или 1,56 милиграмм/литр или 1560 ppb.
Хорошие приборы производят как минимум 1000 ppb водорода.

Чтобы добиться большей концентрации водорода, нужно повышать давление.

О повышенном давлении свидетельствует характерный звук при открытии.

Если давление чистого водорода будет 2 атм, то можно добиться концентрации 3000 ppb, но для этого приборы оснащаются водородными помпами и особыми камерами, непроницаемые для водорода под повышенным давлением. Невозможно добиться такой высокой концентрации иначе. Высокие показатели более 2 ppb бытовых генераторов водородной воды не могут быть объяснены высоким давлением водорода. Скорее они вызваны примесями — измерители Trutlex и капли метиленового с платиной не являются избирательными и могут воспринять примеси как водород.

6. Гарантийное и постгарантийное обслуживание. Ремонтопригодность прибора

У любого прибора есть срок жизни, поэтому обязательно узнайте, где будет производиться гарантийное и постгарантийное обслуживание и возможно ли обслуживание после гарантии вообще.

Срок службы электодно-мембранной ячейки зависит от жесткости воды и интенсивности использования, что касается портативных генераторов водородной воды, ее замена предусмотрена далеко не всеми производителями. Обычно портативные генераторы делают неразборными, то есть, фактически, одноразовыми.

7. Удобство использования

Обратите внимание на:

• наличие переходника для бутылок применяемого у нас стандарта, если возможность подсоединять стандартные бутылочки предусмотрена
• наличие дополнительных аксессуаров, например, сумки для переноски.
• крепкий ли корпус генератора. Портативные генераторы водорода люди часто носят с собой — на тренировки, в офис, на прогулки, где дорогостоящий прибор можно уронить, ударить. поэтому хорошо, если корпус прочный.

Как изготовить водородный генератор

Экология потребления.Наука и техника:Малая мощность и несовершенство конструкции водородных генераторов заводской сборки порождает стремление энтузиастов к производству генераторов своими руками.

Генератор водорода можно приобрести и в магазине. Однако фирменное оборудование зачастую все еще не слишком эффективно — не впечатляют рабочие характеристики, в особенности низкий коэффициент полезного действия. К тому же, модельный ряд водородных аппаратов не отличается разнообразием. Да и цены на генераторы слишком высоки.

Именно недостаток достойных предложений на рынке порождает стремление энтузиастов к производству генераторов своими руками. Причем вариантов изготовления водородных систем — великое множество, и у каждого есть какие-то свои особенности. Если суммировать направления мыслей разных мастеров, их можно свести к нескольким пунктам:

• необходимость подбора схемы, которая обеспечит минимальные затраты и самую высокую эффективность производства газа;
• выбор конструкционных материалов для элементов устройства;
• подбор реагентов, за счет которых будет осуществляться процесс гидролиза;
• электрические, геометрические и прочие качества элементов оборудования (например, размеры деталей, источники питания и т.д.).

Ниже рассмотрим два варианта производства генератора своими руками: совсем простой и более сложный.

МИНИ-ГЕНЕРАТОР

Процесс создания устройства состоит из двух частей: выбора материалов и собственно самого производства.

МАТЕРИАЛЫ

Поиск материалов для строительства простейшего водородного аппарата не должен составить больших трудностей.

Ниже приводится список необходимого:

• источник питания (1-2 ампера и 12 вольт);
• стеклянная пол-литровая емкость с навинчивающейся крышкой;
• литровая пластиковая бутылка;
• пластмассовая прямоугольная 10-15 сантиметровая линейка;
• лезвия бритвы в виде пластинок;
• две медицинских капельницы для переливания;
• медные провода малого сечения;
• поваренная соль и вода.

Помимо материалов понадобится кое-какой инструментарий:

• нож канцелярского типа;
• наждачка;
• паяльник с комплектом для пайки;
• клеевой пистолет.

ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изготовить генератор водорода своими руками можно согласно указанной ниже инструкции:

1. Прежде всего, приготовим лезвия. Для этого нужно зачистим их с одной стороны по неострым краям (на 2-3 миллиметра). Далее лезвия подвергаем лужению.
2. Через каждые 3-4 миллиметра делаем на линейке пазы для лезвий. Увеличение дистанции между засечками влечет рост потребления тока, а значит, понадобится более мощное питание.
3. Все лезвия устанавливаем перпендикулярно по отношению к плоскости линейки. Фиксируем их клеем, но таким образом, чтобы не допустить электрического контакта. Внешне конструкция будет напоминать ребристую батарею.
4. Вслед за высыханием клея нужно добавить новые элементы. Для этого присоединяем к двум проводам лезвия: к одному четные, к другому — нечетные. Это похоже на то, как выглядят пластинки в аккумуляторах.
5. Сверлим в металлической крышке три отверстия: два — под провода, и третье (чуть большего диаметра) — для транспортировки газа. Точный диаметр третьего отверстия определяется исходя из размерности капельницы, фильтр которой позднее вставим в крышку.
6. Линейку с установленными в ней лезвиями фиксируем на внутренней плоскости металлической крышки.
7. После того как вставили провода и капельницу, обрабатываем отверстия клеем, с тем, чтобы закрепить элементы. После закручивания крышка должна покрывать емкостью с полной герметичностью.
8. Далее понадобится барботер гидрозатвор. Для этого используем пластиковую бутылку. Шланг от банки, пускаем через крышку. Шланг должен дойти до днища бутылки. Второй шланг (через который будет отводиться газа), должен находиться вверху. Не забываем о герметичности мест соединения.
9. Заливаем воду в пластиковую бутылку (не под самую пробку) и в стеклянную банку. В банку добавляем несколько столовых ложек соли и перемешиваем.
10. Тщательно закрываем крышки.

Водородный генератор готов. Можно приступать к проверке его работоспособности. После подключения прибора к электросети можно увидеть гидролизный процесс, в результате которого выделяется газ. Если поднести зажженную зажигалку к шлангу на выходе из аппарата, горелка загорится.

Приведенный выше пример генератора — лишь маленькая тестовая модель, которая, однако, показывает принцип работы системы и практическую возможность изготовления генератора своими руками. Ниже рассмотрим создание более серьезного водородного аппарата, который действительно можно использовать в хозяйстве.

ПОДБОР ЭЛЕКТРОДОВ

Обычно электроды бывают металлическими или графитовыми, в результате чего они обладают хорошей электропроводимостью. Нужно выбрать материал, не вступающий в реакцию с кислородом или растворяемым веществом, в противном случае реакция будет возникать на поверхности катода, а вода станет загрязняться. Некоторые мастера используют медные электроды, однако этот металл после вступления с водой выделяет много грязи. Лучший материал для электродов — нержавеющая сталь. Если катоды выбраны неверно, выработка газа будет слишком низкой, а срок службы катода сильно сократится.

Объем производимого газа пропорционален проходящему через жидкость заряду. Поэтому, чем больше ток, тем больше можно получить газа.

Дистанция между электродами должна быть минимальной, но при этом расстояния должно хватать для свободного перемещения пузырьков между ними.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАСТИН

Для создания пластин лучше всего применять качественную нержавейку, так как в этом случае риск коррозийных процессов сведен к минимуму. Нержавеющая сталь проводит электроэнергию хуже меди, поэтому пластины должны иметь толщину приблизительно 2 миллиметра. Это поможет уменьшить сопротивление. Однако, чем лучше качественные характеристики металла, тем труднее его резать при изготовлении электродов.

Для пластин лучше всего использовать нержавейку

Пластины электродов нужно организовывать слоями, а дистанция между ними должна контролироваться шайбами из нейлона или иного диэлектрика. Пластины необходимо устанавливать так, чтобы минусовые перемежались с плюсовыми.

КРЕПЕЖ

Крепежные элементы также нужно делать из нержавейки. Необходимо обеспечить максимальное прилегание всех деталей, чтобы избежать образования искр. Помните: водородный генератор — источник горючего газа!

В описываемом варианте сборки система состоит из 16 пластин. Дистанция между ними составляет примерно по 1 миллиметру между каждой. Значительная площадь поверхности, толщина пластин и крепеж дают возможность пропуска больших токов, избегая резистивного нагрева нержавеющей стали. При измерении в среде воздуха, общая емкость электродов — 1nF. Подобный подбор электродов может использовать в обычной воде до 25 ампер.

КОРПУС АППАРАТА

Электроды для сбора газа нужно разместить внутри корпуса с герметичными разъемами, крышкой и прочими соединениями. Контейнер понадобится устойчивый к повышенным температурам.

Если корпус сделан из металла, электроды фиксируем в пластиковой основе. Это нужно во избежание короткого замыкания. Пару разъемов ставим по двум сторонам фитингов (лучший материал для них — медь или латунь). Фитинги используются для отбора газа. Для придания герметичности контейнеру, фитинг и разъемы устанавливаем с помощью силиконового герметика.

МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Получаемый в ходе реакции газ — смесь двух частей водорода и одной части кислорода — крайне взрывоопасная смесь. Поэтому необходимо придерживаться ряда обязательных мер безопасности:

• нельзя использовать пластиковые баки, так как в случае детонации смести, такой бак разорвет;
• необходимо избегать скопления газа — весь его объем должен немедленно расходоваться.
• нельзя выводить газ за пределы дома;
• аппарат не должен находиться в подвальном помещении;
• в комнате не должно быть непроветриваемых мест в подпотолочной области;
• все соединения должны быть полностью герметичными (проверить мыльным раствором);
• при нарушении герметичности есть риск попадания щелочи в глаза или кожу, поэтому нужно использовать очки и защищающую тело одежду.

Создать водородный генератор не так уж сложно. Однако риски, в случае его неправильного изготовления слишком высоки. Поэтому стоит очень хорошо изучить технологические детали, а также продумать план действий и вопросы безопасности, прежде чем браться за создание водородного оборудования. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Как своими руками собрать водородный генератор: рекомендации по изготовлению

В последние десятилетия человечество стало считать наиболее доступным и экологичным топливом природный газ. Но хорошей альтернативой ему является водород, который получают в процессе электролиза. Требуемую для производства данного газа воду мы получаем практически бесплатно. Если еще своими силам соорудить эффективный генератор для ее расщепления, то экономия будет более существенной. Но это сложная задача, поэтому пока не удается создать максимально эффективный агрегат.

С помощью этой статьи мы хотим предоставить вам ценную информацию по поводу самостоятельной сборки данного аппарата. Ознакомившись с данным материалом, вы сможете гарантированно сделать своими руками уникальную и безотказную установку для извлечения водорода из воды. Благодаря этому можно будет решить проблему с твердотопливным отоплением, если ваш дом не подключен к системе газоснабжения.

1. Способ извлечения водорода из H₂O
2. Конструкция водородного генератора
3. Автономное водородное отопление
4. Самостоятельное изготовление водородного генератора
5. Дополнительные модули
6. Критерии качества установки
7. Генератор заводского изготовления
8. Выводы

Способ извлечения водорода из H₂O

На школьных уроках химии практически все делали опыты, связанные с извлечением водорода из воды. В этой науке существует понятие – электролиз. Благодаря этому процессу удается получать из воды водород. Кроме того, с его помощью изготавливают различные сплавы и более чистые металлы.

В простом варианте генератор водорода – это резервуар с водой, в которую помещены два пластинчатых электрода. К ним подается электричество. Вода хорошо проводит электроток, поэтому между этими пластинами образуется контакт с небольшим сопротивлением. В процессе прохождения электричества сквозь воду из неё выделяется водород.

Вроде бы всё достаточно просто, поэтому остаётся только собрать и отвести водород к котлу отопления. Но выделенный водород может соединиться с кислородом, в итоге получится взрывоопасная смесь (при достижении определенной степени концентрации). Это один из основных недостатков данной технологии извлечения водорода из воды.

Конструкция водородного генератора

Собирают генераторы водорода чаще с помощью известной всем схемы Брауна. Данный аппарат состоит из группы ячеек, в каждой из них предусмотрены пластинчатые электроды. Производительность аппарата определяется суммарной площадью каждого электрода.

Ячейки надежно изолируют от внешней среды, после чего их опускают в ёмкость. На корпус емкости выводят патрубки для отвода газообразного водорода, а также устанавливают разъем для подключения электропитания.

В этой схеме еще предусмотрены водяной затвор и обратный клапан. Данные элементы позволяют защитить аппарат от обратного тока газообразного водорода. Данная установка теоретически подходит для обеспечения горючим автономной системы отопления.

Автономное водородное отопление

Соорудить генератор водорода для обеспечения горючим котел отопления частного дома – не очень рентабельное решение. Генерация водорода требует большое количество электроэнергии, поэтому нужны деньги. Стоимость электричества постоянно растет, это делает данный способ неэффективным.

Тем не менее, многие стараются создать малозатратный водородный генератор. Практически каждый день появляются новые решения в этой области. Ознакомиться с ними можно на различных тематических ресурсах, форумах и т.д.

Для сборки агрегата нужно:

1. Подготовить герметичную и очень надёжная ёмкость.
2. Сделать прочные трубчатые или пластинчатые электроды.
3. Собрать безотказный блок управления напряжением и током.
4. Сделать дополнительные модули для эффективной работы аппарата.
5. Подобрать необходимые шланги, провода и элементы крепления.

Для сборки потребуются также инструменты, в том числе специальное оборудование. К примеру, нужен будут частотомер. После подготовки всего необходимого, можно браться за сборку водородного агрегата для обогрева частного дома. При этом нужно соблюдать все пункты технологии сборки, иначе вы изготовите аппарат сомнительного качества.

Самостоятельное изготовление водородного генератора

Первым делом требуется собрать ячейку для эффективного электролиза. По размерам она должна быть немного меньше внутренних размеров емкости установки. Высотой этот блок должен быть примерно 2/3 высоты резервуара агрегата (должен находится постоянно в воде).

Данную ячейку можно изготовить с помощью текстолита или оргстекла (толщиной 5-7 мм). Из этих материалов вырезают пять пластин нужного размера. После чего их качественно склеивают эпоксидным клеем в прямоугольник, при этом нижняя часть короба должна быть открытой.

В верхней части короба проделают необходимо количество отверстий для вывода хвостовиков электродов, одно отверстие делают для датчика уровня воды и еще одно (10-15 мм) для отвода водорода к точке (точкам) потребления.

Затем в короб устанавливают пластины электродов, контакты которых выводят в отверстия. Потом устанавливают датчик уровня воды на отметке 80% заполнения ячейки. Далее все переходы в пластине (кроме отвода газа) заливают диэлектрическим клеем.

После чего в отверстие для отвода газообразного водорода устанавливают штуцер (используют уплотнители или клей). Готовую ячейку генератора устанавливают внутри его корпуса, после чего верх установки хорошо герметизируют (можно также использовать эпоксидную смолу).

Но перед размещением ячейки в генераторе требуется:

• сделать подвод для подачи воды к дну резервуара;
• изготовить верхнюю герметичную крышку с элементами крепления;
• подобрать качественный материал для уплотнения соединений;
• закрепить на крышке агрегата клеммник;
• установить на крышке водородный коллектор.

В итоге получится частично готовый к эксплуатации агрегат, после чего необходимо:

1. Генерирующую ячейку разместить внутри емкости.
2. Электроды подсоединить к разъему крышки.
3. Штуцер для отвода водорода подключить к коллектору.
4. Крышку надеть на резервуар и хорошо закрепить.

После чего нужно подключить к агрегату воду и подсоединить к нему остальные модули. Только после этого можно проверять работу генератора.

Дополнительные модули

Самодельный аппарат необходимо оснастить вспомогательными модулями. К примеру, модулем подачи воды, к которому должен подключаться датчик уровня воды. Проще говоря датчик должен включать и выключать насос, когда это требуется. Это позволит устройству бесперебойно работать.

В простом варианте данный модуль состоит из электронасоса и контроллера. Последний элемент управляет помпой за счет сигналов датчика, который подает их в соответствие с уровнем заполнения водой топливной ячейки.

Нужно также установить устройство для регулировки частоты электротока и напряжения, чтобы топливная ячейка работала в требуемом режиме. В конструкции электрического модуля необходимо предусмотреть: стабилизатор напряжения и приборы защиты от перегрузки. Благодаря этому рабочие электрические элементы прослужат дольше.

В простом варианте водородный коллектор — это трубка, оснащенная вентилем, манометром и обратным клапаном. От него извлеченный из воды газообразный водород отводится через обратный клапан, поэтому его фактически сразу же можно подавать к котлу отопления.

В действительности всё намного сложнее. Водород — взрывоопасный газ, поэтому сразу же подавать его к прибору отопления нельзя.

После подключения необходимого дополнительного оборудования и проверки работы аппарата, можно подсоединять его к приборам отопления и запускать в постоянную эксплуатацию.

Критерии качества установки

Соорудить самостоятельно качественный производительный аппарат очень сложно. Часто под рукой не всегда имеется требуемый для изготовления электродных пластин металл. Срок службы электродов зависит от типа используемого в них металла. Можно воспользоваться простой нержавейкой, но рабочие элементы из нее прослужат недолго.

Большое значение имеют размеры и основные технические параметры установки. Нужно точно рассчитать габариты всех элементов, мощность устройства, требуемый объем воды и другие параметры.

Например, если зазор между электродами будет больше, то генератор не будет нормально работать (его мощность будет в разы меньше расчетной). В результате электричество будет использоваться неэффективно, соответственно и деньги будут уходить на ветер.

Сечение проводов для соединения рабочие элементов с питающей электросетью тоже имеет большое значение. Это относится к безопасности аппарата, но это тоже требуется учитывать в ходе его сборки.

Для безопасной эксплуатации агрегата необходимо обязательно предусмотреть в его конструкции водяной затвор, чтобы водород обратно не поступал в резервуар аппарата. В результате смешения водорода с кислородом образуется опасная гремучая смесь, возгорание которой часто приводит к печальным последствиям (к взрыву, пожару, травмированию людей или к их смерти).

Генератор заводского изготовления

В плане заводского производства технологии сборки бытовых генераторов водорода тоже постоянно улучшаются. Например, сегодня выпускают бытовые агрегаты мощностью не более 1 кВт. Данные установки позволяют обеспечить топливом небольшие котлы отопления.

Также выпускают аппараты для использования в составе кондоминиумов. Эти мощные генераторы (5-7 кВт) предназначены для отопления зданий и генерации электроэнергии. Комбинированный вариант с каждым годом становиться все более востребованным во многих странах. Данные агрегаты отличаются повышенным КПД и меньшим количеством выброса CO2.

Предприятия РФ сегодня тоже производят данное оборудования. К примеру, «Норильский никель» взялся за изготовление водородных аппаратов (включая бытовые). Это делает компанию перспективной на многие годы.

Планируются применение следующих рабочих элементов:

• протонно-обменных мембранных;
• ортофосфорно-кислотных;
• протонно-обменных метанольных;
• щелочных;
• твердотельных оксидных.

Электролиз – это обратимый процесс, поэтому с его помощью можно нагревать воду без выделения и сжигания водорода. Этот факт позволяет разработать новые технологии в плане горячего водоснабжения и отопления зданий.

Выводы

Бытовые водородные установки, собранные своими руками пока что не очень эффективны. Достаточно посмотреть на предложенные любителями варианты в глобальной сети. Поэтому остаётся надеяться на науку и промышленность, думаем уже очень скоро появятся недорогие и мощные аппараты для выделения водорода из обычной воды. Это позволит человечеству решить глобальную проблему с поиском безопасного источника энергии. Благодаря этому можно будет с оптимизмом смотреть в ближайшее будущее.

Нашей стране тоже необходимо думать об этом, так как со временем наши запасы природного газа и нефти закончатся, а это серьезно ударит по нашей сырьевой модели экономики. Об этом руководство страны должны всегда думать.