الهيدروجين وقود مثالي تقريبًا لكوكبنا. المشكلة الوحيدة هي أنه يوجد على الكوكب فقط مع مواد أخرى. الهيدروجين في شكله النقي هو 0.00005٪ فقط على الأرض. في هذا الصدد ، فإن مسألة تصميم مولدات الهيدروجين مهمة للغاية. لا تنس أن الهيدروجين هو مصدر لا نهاية له للطاقة ، عمليا تحت أقدامنا.
محتوى
جهاز ومبدأ تشغيل مولد الهيدروجين
كيف تعمل
يشتمل الجهاز الكلاسيكي لتوليد الهيدروجين على أنبوب بقطر صغير ، غالبًا بمقطع عرضي دائري.تحتها خلايا خاصة بالكهرباء. توجد جزيئات الألمنيوم نفسها في الوعاء السفلي. المنحل بالكهرباء في هذه الحالة مناسب فقط للنوع القلوي. يتم تركيب خزان فوق مضخة التغذية ، حيث يتم تجميع المكثفات. تستخدم بعض الطرز مضختين. يتم التحكم في درجة الحرارة مباشرة في الخلايا.
المولد يحصل على الغاز من الماء. تؤثر جودتها بشكل مباشر على كمية الشوائب في المنتج النهائي. لذلك ، إذا دخلت المياه التي تحتوي على تركيز عالٍ من الأيونات الأجنبية إلى المولد ، فسيتعين عليها أولاً المرور عبر مرشح إزالة الأيونات.
إليك كيفية حدوث عملية الحصول على الغاز:
- ينقسم ناتج التقطير إلى أكسجين (O) وهيدروجين (H) أثناء عملية التحليل الكهربائي.
- يدخل O2 إلى خزان التغذية ثم يهرب إلى الغلاف الجوي كمنتج ثانوي.
- يتم توفير H2 للفاصل ، مفصولاً عن الماء ، والذي يعود بعد ذلك إلى خزان الإمداد.
- يعاد تمرير الهيدروجين عبر غشاء فاصل يستخرج منه الأكسجين المتبقي ، ثم يدخل إلى المعدات الكروماتوغرافية.
طريقة التحليل الكهربائي
كما ذكر أعلاه ، لا يوجد عمليا أي مصادر طاقة لا تنضب في العالم مثل الهيدروجين. لا ينبغي أن ننسى أن ثلثي محيط العالم يتكون من هذا العنصر ، وفي الكون بأكمله ، يحتل H2 مع الهيليوم الحجم الأكبر. لكن للحصول على الهيدروجين النقي ، تحتاج إلى تقسيم الماء إلى جزيئات ، وهذا ليس بالأمر السهل.
اخترع العلماء بعد سنوات عديدة من الحيل طريقة التحليل الكهربائي. تعتمد هذه الطريقة على وضع لوحين معدنيين بالقرب من بعضهما البعض في الماء متصلتين بمصدر جهد عالي.بعد ذلك ، يتم تطبيق الطاقة - ويقوم الجهد الكهربائي الكبير في الواقع بتقسيم جزيء الماء إلى مكونات ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق ذرتين هيدروجين (HH) و 1 أكسجين (O).
تمت تسمية هذا الغاز (HHO) على اسم العالم الأسترالي يول براون ، الذي حصل في عام 1974 على براءة اختراع لإنشاء جهاز التحليل الكهربائي.
خلية وقود ستانلي ماير
اخترع عالم من الولايات المتحدة ، ستانلي ماير ، مثل هذا التركيب الذي لا يستخدم إمكانات كهربائية قوية ، ولكن تيارات ذات تردد معين. يتأرجح جزيء الماء في الوقت المناسب مع النبضات الكهربائية المتغيرة ويدخل في الرنين. تدريجيًا ، يكتسب القوة ، وهو ما يكفي لفصل الجزيء إلى مكونات. لمثل هذا التأثير ، تكون التيارات أصغر بعشر مرات من التيارات لتشغيل وحدة التحليل الكهربائي القياسية.
مهم! دفع ماير حياته ثمنا لاختراعه. قُتل ، حسب الشائعات ، بأمر من الأباطرة ، لأن اختراعه يمكن أن يقتل تجارة النفط في مهده. ومع ذلك ، فقد تم الحفاظ على بعض إنجازات العالم ، وبالتالي فإن الفرصة متاحة أمام معاصريه لمحاولة صنع مثل هذه الأجهزة.
فوائد غاز براون كمصدر للطاقة
- المياه التي يتم الحصول عليها من HHO موجودة على كوكبنا بكميات ضخمة. وفقًا لذلك ، فإن مصادر الهيدروجين لا تنضب عمليًا.
- ينتج عن احتراق غاز براون بخار الماء. يمكن إعادة تكثيفه إلى سائل واستخدامه كمادة خام مرة أخرى.
- لا يؤدي احتراق HHO إلى إطلاق أي مواد ضارة في الغلاف الجوي ولا يشكل منتجات ثانوية بخلاف الماء. يمكننا القول أن غاز براون هو الوقود الأكثر صداقة للبيئة في العالم.
- عند استخدام مولد الهيدروجين ، يتم إطلاق بخار الماء.كميته تكفي للحفاظ على رطوبة الغرفة لفترة طويلة.
مهم! يمكن أيضًا الحصول على الهيدروجين عن طريق التكسير - تكرير الزيت (يطلق الغاز كمنتج ثانوي). هذه الطريقة أرخص من الحصول عليها عن طريق التحليل الكهربائي ، ولكن قد تكون هناك صعوبات في نقل الغاز. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الغاز الناتج عن التحليل الكهربائي أنظف بكثير من الغاز الناتج عن التكسير.
نطاق مولد الهيدروجين
H2 هو ناقل طاقة حديث يستخدم بنشاط في العديد من المجالات الصناعية. هنا ليست سوى عدد قليل:
- إنتاج كلوريد الهيدروجين (HC) لتر ؛
- إنتاج الوقود لقاذفات الصواريخ ؛
- إنتاج الأمونيا
- معالجة المعادن والقطع عليها ؛
- تطوير الأسمدة لمناطق الضواحي.
- تخليق حامض النيتريك.
- إنشاء كحول الميثيل.
- الصناعات الغذائية؛
- إنتاج حمض الهيدروكلوريك.
- إنشاء أنظمة "أرضية دافئة".
بالإضافة إلى ذلك ، أصبح HHO مفيدًا جدًا في الحياة اليومية ، ومع ذلك ، مع التحفظات. بادئ ذي بدء ، يتم استخدامه لأنظمة التدفئة المستقلة. بالإضافة إلى ذلك ، يضاف غاز براون إلى البنزين في محاولة لخداع المحرك وتوفير الوقود.
كلتا الحالتين لها خصائصها الخاصة. لذلك ، عند تنظيم التدفئة المنزلية ، يجب أن تأخذ في الاعتبار أن درجة حرارة احتراق HHO هي مرتبة أعلى من درجة حرارة الميثان. في هذا الصدد ، من الضروري شراء غلاية خاصة باهظة الثمن مع فوهة مقاومة للحرارة. خلاف ذلك ، سيكون المالك ومنزله في خطر كبير.
بالنسبة لاستخدام المولد في السيارة ، في بعض الأحيان يمكن للنظام أن يعمل - إذا تم تصميمه بشكل صحيح. ولكن يكاد يكون من المستحيل العثور على معلمات مثالية أو عامل اكتساب القدرة.بالإضافة إلى ذلك ، ليس من الواضح تمامًا كم سيتم تقليل عمر المحرك ، وسيكلف استبداله فلسا واحدا.
ما هو مطلوب لصنع خلية وقود في المنزل
إن إنشاء وحدة هيدروجين في المنزل ليس بالمهمة السهلة. تحتاج إلى تسليح نفسك ليس فقط بعدد من الأدوات ، ولكن أيضًا بالمعرفة ذات الصلة ، وكذلك المخططات.
تصميم مولد الهيدروجين: الرسوم البيانية والرسومات
يتكون الجهاز من مفاعل مع أقطاب كهربائية مثبتة ، ومولد PWM لإمداد الطاقة ، وختم ماء ، وأسلاك وخراطيم تربط الهيكل. حتى الآن ، هناك العديد من مخططات المحلل الكهربائي معروفة ، حيث يتم استخدام الألواح أو الأنابيب كأقطاب كهربائية.
أجهزة التحليل الكهربائي الجافة شائعة أيضًا. على عكس الإصدار الكلاسيكي ، في هذه الوحدة ، لا يتم وضع الألواح في وعاء به سائل ، ولكن يتم توجيه الماء نفسه إلى الفجوة بين الأقطاب الكهربائية المسطحة.
اختيار المواد لبناء مولد الهيدروجين
لإنشاء مولد في المنزل ، ليست هناك حاجة إلى أدوات خاصة وغير عادية. إليك ما تحتاجه للتحضير:
- منشارا للعمل مع المنتجات المعدنية ؛
- الحفر والتدريبات لذلك.
- مجموعة من الشدات
- مفكات مسطحة ومشققة.
- جلاخة زاوية ("طاحونة") بدائرة لقطع المعادن ؛
- المتعدد ومقياس الجريان.
- مسطرة؛
- علامة.
مولد الهيدروجين DIY: تعليمات
تبدأ العملية بإنشاء خلية إنتاج الهيدروجين. من حيث الأبعاد ، يجب أن تكون أقل بقليل من المعلمات الداخلية لطول وعرض غلاف المولد. في الارتفاع 2/3 ارتفاع المبنى الرئيسي. الخلية مصنوعة من نسيج أو زجاج شبكي (سمك الجدار 5-7 مم).للقيام بذلك ، يتم قطع 5 لوحات حسب الحجم ، والتي يتم لصق المستطيل منها ، ولا يتم إغلاق الجزء السفلي منها بأي شيء.
باستخدام طاحونة ، يتم قطع لوحات القطب من صفائح الفولاذ المقاوم للصدأ. في الحجم ، يجب أن تكون أصغر بمقدار 10-20 مم من الجدران الجانبية.
مهم! للحصول على كمية كافية من HHO ، يجب صنفرة الفولاذ المقاوم للصدأ على كلا الجانبين.
في كل لوحة ، يلزم حفر فتحتين: لتزويد الفراغ بين الأقطاب الكهربائية بالمياه وإزالة غاز براون.
يتم إدخال تركيبات إمدادات المياه واستخراج الغاز في الجدران الصلبة. يتم معالجة المفاصل التي تم ربطها بها بعناية باستخدام مادة مانعة للتسرب. يتم تثبيت الأزرار في أحد أجزاء الجسم الشفافة ، ثم يتم وضع الأقطاب الكهربائية.
مهم! يجب أن يكون مستوى أقطاب اللوحة مسطحًا ، وإلا فقد تتسبب العناصر في حدوث دائرة قصر.
يتم فصل الألواح عن جوانب المفاعل باستخدام حلقات دائرية ، والتي يمكن أن تكون مصنوعة من السيليكون أو البارونيت أو أي مادة أخرى. بعد وضع اللوح الأخير ، يتم تثبيت حلقة مانعة للتسرب ، وبعد ذلك يتم إغلاق المولد بجدار من الألواح الصلبة الثانية. يتم تثبيت الهيكل الناتج بواسطة غسالات وصواميل.
يتم توصيل المولد بخزان مياه وفوار باستخدام خراطيم البولي إيثيلين. تكون وسادات التلامس الخاصة بالأقطاب الكهربائية مترابطة ، وبعد ذلك يتم توصيل الطاقة بها. يتم تنشيط الخلية بواسطة مولد PWM.
الهيدروجين في المنزل: هل هناك فائدة
نلاحظ على الفور: من غير المربح استخدام مولد الهيدروجين لتدفئة المنزل.ستنفق المزيد من الكهرباء في إطلاق H2 النقي مما ستحصل عليه من حرقه. لذلك ، مقابل 1 كيلو واط من الحرارة ، يتم إنفاق 2 كيلو واط من الكهرباء ، أي لا توجد فائدة. أسهل للتثبيت في المنزل أي من غلايات كهربائية.
لاستبدال لتر واحد من البنزين لسيارة ، سيلزم 4766 لترًا من الهيدروجين النقي أو 7150 لترًا من غاز التفجير ، ثلثها أكسجين. حتى الآن ، حتى أفضل العقول في العالم لم يطوروا وحدة قادرة على تقديم مثل هذا الأداء.
صيانة مولدات الهيدروجين
يجب صيانة المعدات بعناية. ينصح الخبراء بالالتزام بالنصائح التالية:
- لا تقم بتحسين أو تعديل المولد بنفسك ، حتى لو كان لديك رسم هندسي احترافي ؛
- يوصى بتثبيت مستشعرات درجة حرارة خاصة داخل المبادل الحراري على الجهاز ، مما يجعل من الممكن التحكم في عملية ارتفاع درجة حرارة الماء ؛
- يمكن تركيب صمامات الإغلاق في الموقد وتوصيلها بمستشعر درجة الحرارة. سيسمح هذا للجهاز بالتبريد بشكل صحيح.
يسمح لك المولد المصنوع ذاتيًا بالحصول على الهيدروجين ، ولكنه يستخدم بشكل أساسي للتجارب ولحام الغاز. لتسخين هيكل كبير ، فإن كفاءة الجهاز ببساطة ليست كافية. وفي الوقت نفسه ، لا ينبغي لأحد أن ينسى انخفاض كفاءة الجهاز ، فضلاً عن المتاعب وتكلفة تجميعه.
مقالات مماثلة:
