Svetové zásoby ropy sú vyčerpané a vedci sa snažia nájsť náhradu za benzín. Jedným z nevyčerpateľných zdrojov energie je vodík. Okrem toho je šetrný k životnému prostrediu, čo má v moderných podmienkach veľký význam. Dnes už fungujú generátory vodíka, napríklad v automobilovom priemysle. Najlepšie výsledky dosiahli inžinieri japonskej spoločnosti Toyota, ktorá vytvorila funkčný prototyp automobilu.
Pracovný princíp
Vodík sa môže používať na vykurovanie domácností alebo ako palivo pre vozidlá. V prvom prípade je možné dosiahnuť dobrú účinnosť vďaka vysokej tepelnej vodivosti látky. Počas oxidačnej reakcie sa jeden atóm kyslíka spojí s dvoma atómami vodíka, čo vedie k tvorbe vody. Zároveň sa v porovnaní so spaľovaním zemného plynu vytvára približne 3-krát viac tepla.
Zo všetkých zdrojov energie, ktoré veda v súčasnosti pozná , by sa táto látka mala považovať za najsľubnejšiu - dve tretiny svetových oceánov na dne planéty pozostáva z tejto látky a iba hélium môže vo vesmíre súťažiť o distribúciu. Preto motor, ktorý beží na toto palivo, možno považovať za najlepší.
Existuje však pomerne vážny problém - na získanie čistého vodíka je potrebné rozložiť vodu, a to nie je najjednoduchší postup. Vedci sa dnes domnievajú, že najjednoduchším spôsobom, ako rozložiť molekuly vody, je použitie elektrolýzy. Tento proces je známy každému zo školského kurzu fyziky: napätie s vysokým elektrickým potenciálom doslova rozdeľuje molekuly vody na základné prvky.
Výsledkom je plyn, ktorý má vzorec HHO s výhrevnou hodnotou 121 MJ / kg. Pomenoval sa podľa fyzika J. Browna a pri spaľovaní nevypúšťa žiadne škodlivé látky. Zvláštnosťou látky je to, že na jej použitie je možné použiť rovnaké kontajnery, aké sa dnes používajú ako kotly na metán alebo propán. Musia sa však prijať ďalšie bezpečnostné opatrenia, pretože hnedý plyn je silnou výbušnou zmesou.
Vodíkový generátor pre automobil sa skladá z dvoch hlavných prvkov:
- bunka.
- rezeevuara.
V utesnenej nádobe zariadenia sú páry elektródových dosiek a je vybavená rúrkou na výstup plynu, terminálmi, bezpečnostným ventilom, uzáverom vody a hrdlom na plnenie vody. Táto konštrukcia umožňuje eliminovať proces šírenia spätného spaľovania hnedého plynu a dosiahnuť spaľovanie vodíka iba na výstupe z horáka.
Použitie klasického hydrolyzéra je však nerentabilné, pretože vyžaduje značnú spotrebu elektrickej energie. Avšak našla sa cesta z tejto situácie - prúdy určitej frekvencie. V dôsledku toho molekuly vody vstúpia do rezonancie s elektrickými pulzmi a rozdelia sa na komponenty. Po zostavení takéhoto zariadenia môžete sami získať palivo z vody.
Rozsah a výhody
Doteraz je opísaná konštrukcia elektrolyzéra rovnako známa ako plazmová rezačka. Je potrebné poznamenať, že generátor vodíka sa spočiatku celkom aktívne používal na zváranie. Dnes sa situácia zmenila a Brownov plyn je možné použiť na vyriešenie nasledujúcich problémov:
Spotreba tradičného paliva v automobilovej doprave je znížená.- Znižuje sa množstvo škodlivých emisií a zvyšuje sa účinnosť starých kotolní.
- V tepelných elektrárňach sa dosahuje dobrá spotreba paliva.
- Prenosné zariadenia sa môžu používať v každodennom živote, napríklad na ohrev vody alebo na varenie.
- Používa sa na vytváranie efektívnejších a ekologickejších elektrární.
Výhody použitia Brownovho plynu sú zrejmé: stačí si vziať na vedomie rezervy látky a jej šetrnosť k životnému prostrediu.
Výrobné odporúčania
Poznáte technológiu na výrobu vodíka a ovládate určité zručnosti, môžete si vyrobiť generátor vodíka sami doma. Dnes existuje niekoľko funkčných schém, ktoré vám umožňujú vytvoriť takúto inštaláciu. Navyše, na rozdiel od klasického zariadenia, v domácej elektróde nie sú elektródy umiestnené v nádobe s vodou, ale samotná tekutina vstupuje do medzier medzi doskami. Pred začatím prác na výrobe zariadenia na výrobu vodíka vlastnými rukami by ste si tieto výkresy mali dôkladne preštudovať.
Výber materiálu
Domáce remeselníci sa často stretávajú s problémom výberu elektród. S vytvorením palivového článku je situácia jednoduchšia a dnes existujú dva hlavné typy generátorov vodíka - „mokré“ a „suché“. Na vytvorenie prvého obalu môžete použiť akýkoľvek kontajner, ktorý má dostatočnú rezervu bezpečnosti a plynotesnosti. Telo starej batérie pre osobný automobil možno považovať za najlepšiu voľbu.
Pokiaľ je to možné, je lepšie vyrobiť si kufrík z nehrdzavejúcej ocele, ale to povedie k zvýšeniu nákladov na jednotku. Domáci palivový článok „suchého“ typu je vyrobený z plexiskla s hrúbkou najmenej 10 cm a bude potrebné tiež tesnenie v tvare silikónového prstenca.
Najlepšie elektródy sú z nehrdzavejúcej ocele (rúrky). V zásade sa dá použiť aj železný kov, ale rýchlo koroduje a takéto elektródy si vyžadujú častú výmenu. Situácia je úplne iná pri použití vysoko uhlíkových zliatin legovaných s chrómom. Príkladom takého materiálu je 316 I nehrdzavejúcej ocele.
Pri použití rúr musia byť vybrané tak, aby pri inštalácii jedného prvku do druhého bola medzi nimi medzera najviac jeden milimeter. Nemenej dôležitou súčasťou generátora vodíka pre automobil je generátor PWM. Vďaka správne zostavenej schéme zapojenia je možné regulovať frekvenciu prúdu a bez tohto nie je možné vyrábať vodík.
Na vytvorenie uzáveru vody (bubbler) môžete použiť akýkoľvek kontajner s dostatočným ukazovateľom tesnosti. Zároveň je vhodné vybaviť ho vekom, ktoré sa pevne zatvára, ale ak mimovládna organizácia vyhorí vo vnútri, okamžite sa odtrhne. Aby sa predišlo návratu hnedého plynu do palivového článku, odporúča sa, aby medzi vodnou poistkou a komôrkou bolo nainštalované rozhranie.
Zostava zariadenia
Na vytvorenie generátora kyslíka je lepšie zvoliť „suchý“ palivový článok a elektródy by mali byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele. Je to ona, ktorá je medzi domácimi majstrami najobľúbenejšia. Je tiež dôležité dodržiavať určitú postupnosť krokov:
Podľa veľkosti generátora je potrebné narezať dosky z organického skla alebo organitu, ktoré sa použijú ako bočné steny. Optimálne rozmery palivového článku sú 150 x 150 alebo 250 x 250 mm.- V častiach tela je potrebné vyvŕtať otvory na inštaláciu armatúr pre kvapaliny, jeden pre MVO a 4 upevňovacie prvky.
- Elektródy sú vyrobené z ocele 316L, ktorej veľkosť by mala byť o 10 až 20 mm menšia v porovnaní s bočnými stenami. V jednom z rohov každej elektródy je potrebné vytvoriť kontaktnú podložku na ich pripojenie do skupín, ako aj na pripojenie k zdroju energie.
- Aby sa zvýšilo množstvo hnedého plynu produkovaného v elektrickom generátore, mali by byť elektródy ošetrené brúsnym papierom na každej strane.
- Do platní sa vyvŕtajú diery s priemerom 6 mm (prívod vody) a 8-10 mm (výstup plynu). Pri výpočte miest vŕtania sa musí zohľadniť umiestnenie dýz.
- Najskôr sa spojovacie prvky namontujú do dosiek z plexiskla a sú dobre utesnené.
- V jednej z častí tela sú nainštalované svorníky a potom sú umiestnené elektródy.
- Elektródové dosky sú oddelené od bočných stien tesneniami paronitu alebo silikónu. Podobne je potrebné izolovať samotné elektródy.
- Po inštalácii poslednej elektródy sa namontujú tesniace krúžky a generátor sa uzavrie druhou stenou. Samotná konštrukcia je pripevnená maticami a podložkami. V tomto okamihu je nesmierne dôležité monitorovať jednotnosť dotiahnutia upevňovacích prvkov a zabrániť deformáciám.
- Palivový článok je spojený s nádobou s kvapalinou a vodnou poistkou.
- Po pripojení skupín elektród podľa ich pólu je generátor pripojený k generátoru PWM.
Po dokončení všetkých montážnych prác musí byť zariadenie nastavené. Pri vytváraní domácej jednotky sa musí venovať osobitná pozornosť bezpečnosti, pretože v prípade nezodpovedného prístupu môže plyn NGO explodovať.