- Czym jest komórka, jej cechy i zastosowanie
- Urządzenie i szczegółowa zasada pracy
- Rodzaje elektrolizerów
- Elektrolizer do produkcji wodoru: rysunki, schemat
- Elektrolizer do samochodów DIY
- Elektrolizer do samodzielnego ogrzewania w domu
- Przegląd producentów elektrolizerów
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Elektroliza jest szeroko stosowana w sektorze produkcyjnym, na przykład do produkcji aluminium (aparatura ze spalonymi anodami, RA-300, RA-400, RA-550 itp.) Lub chloru (instalacje przemysłowe Asahi Kasei). W codziennym życiu ten proces elektrochemiczny był wykorzystywany znacznie rzadziej, na przykład basen Intellichlor lub spawarka plazmowa Star 7000. Wzrost kosztów taryf paliwowych, gazowych i grzewczych radykalnie zmienił sytuację, czyniąc popularną ideę elektrolizy wody w domu. Zastanów się, jakie są urządzenia do rozszczepiania wody (elektrolizery) i jaki jest ich projekt, a także jak zrobić prosty aparat własnymi rękami.
Czym jest komórka, jej cechy i zastosowanie
Tak zwane urządzenie do tego samego procesu elektrochemicznego, który wymaga zewnętrznego źródła zasilania. Strukturalnie, urządzenie to jest wanną wypełnioną elektrolitem, w której umieszczone są dwie lub więcej elektrod.
Główną cechą takich urządzeń jest wydajność, często parametr ten jest wskazany w nazwie modelu, na przykład w stacjonarnych urządzeniach do elektrolizy SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (elektrolizery z blokiem membranowym) itp. W tych przypadkach liczby wskazują na produkcję wodoru (m3 / h).
Jeśli chodzi o inne cechy, zależą one od konkretnego typu urządzenia i zakresu zastosowania, na przykład, gdy woda jest elektrolizowana, następujące parametry wpływają na wydajność instalacji:
- Poziom napięcia (minimalny potencjał elektrody), powinien wynosić od 1, 8 do 2 woltów, mniejsza wartość „nie uruchomi” procesu, a większa prowadzi do nadmiernego wydatkowania energii na ogrzewanie elektrolitu. Jeśli na przykład źródło zasilania jest wykorzystywane jako źródło, sensowne jest podzielenie pojemności kąpieli na 7 komórek o 14 woltów, zgodnie z rysunkiem 2.
Rys. 2. Układ płytek w kąpieli elektrolizera
Zatem, stosując 14 woltów na wyjściach, otrzymujemy 2 wolty na każdej komórce, z różnymi potencjałami na płytach po każdej stronie. Elektrolizery, w których stosuje się podobny system płytek łączących, nazywane są suchymi.
- Odległość między płytami (między przestrzeniami katodowymi i anodowymi), im mniejsza, tym mniejszy opór, aw konsekwencji więcej prądu przepłynie przez roztwór elektrolitu, co doprowadzi do zwiększenia produkcji gazu.
- Wymiary płyty (czyli obszar elektrod) są wprost proporcjonalne do prądu płynącego przez elektrolit, a zatem mają również wpływ na wydajność.
- Stężenie elektrolitu i bilans cieplny.
- Charakterystyka materiału używanego do produkcji elektrod (złoto jest idealnym materiałem, ale zbyt drogie, więc stal nierdzewna jest stosowana w domowych programach).
- Zastosowanie katalizatorów procesowych itp.
Jak wspomniano powyżej, ten typ instalacji może być wykorzystany jako generator wodoru do produkcji chloru, aluminium lub innych substancji. Są one również używane jako urządzenia, za pomocą których woda jest czyszczona i dezynfekowana (UPEV, VGE) i przeprowadzana jest analiza porównawcza jej jakości (Tesp 001).
Interesują nas przede wszystkim urządzenia wytwarzające brązowy gaz (wodór z tlenem), ponieważ to właśnie ta mieszanina ma wszystkie perspektywy wykorzystania jako alternatywny nośnik energii lub dodatek do paliwa. Przyjrzymy się im nieco później, ale na razie przejdźmy do projektu i zasady działania najprostszego elektrolizera, który dzieli wodę na wodór i tlen.
Urządzenie i szczegółowa zasada pracy
Urządzenia do produkcji gazu detonującego, ze względów bezpieczeństwa, nie oznaczają jego akumulacji, tzn. Mieszanina gazu jest spalana natychmiast po otrzymaniu. To nieco upraszcza projekt. W poprzedniej sekcji dokonaliśmy przeglądu głównych kryteriów, które wpływają na wydajność urządzenia i nakładają pewne wymagania dotyczące wykonania.
Zasada działania urządzenia jest pokazana na fig. 4, źródło stałego napięcia jest podłączone do elektrod zanurzonych w roztworze elektrolitu. W rezultacie prąd przechodzi przez niego, którego napięcie jest wyższe niż punkt rozkładu cząsteczek wody.
W wyniku tego procesu elektrochemicznego katoda uwalnia wodór, a anoda wytwarza tlen w stosunku 2 do 1.
Rodzaje elektrolizerów
Krótki przegląd cech konstrukcyjnych głównych typów urządzeń do rozszczepiania wody.
Suche
Konstrukcja urządzenia tego typu została pokazana na rysunku 2, jego cechą jest to, że manipulując liczbą komórek, możliwe jest zasilanie urządzenia ze źródła o napięciu znacznie przekraczającym minimalny potencjał elektrody.
Przepłyń
Uproszczone urządzenie tego typu urządzeń można znaleźć na rysunku 5. Jak widać, projekt obejmuje wannę z elektrodami „A”, całkowicie wypełnioną roztworem i zbiornikiem „D”.
Zasada działania urządzenia jest następująca:
- wlot elektrochemicznego gazu procesowego wraz z elektrolitem jest wyciskany do zbiornika „D” przez rurę „B”;
- w zbiorniku „D” gaz jest oddzielany od roztworu elektrolitu, który jest odprowadzany przez zawór wylotowy „C”;
- elektrolit jest zawracany do kąpieli hydrolizującej przez rurę „E”.
Membrana
Główną cechą tego typu urządzenia jest zastosowanie stałego elektrolitu (membrany) na bazie polimeru. Projekt urządzeń tego typu można znaleźć na rysunku 6.
Główną cechą takich urządzeń jest podwójny cel membrany, nie tylko przenosi protony i jony, ale także na poziomie fizycznym oddziela obie elektrody i produkty procesu elektrochemicznego.
Membrana
W tych przypadkach, gdy dyfuzja produktów elektrolizy między komorami elektrod jest niedopuszczalna, stosowana jest porowata membrana (która nadaje nazwę takim urządzeniom). Materiałem może być ceramika, azbest lub szkło. W niektórych przypadkach, aby stworzyć taką membranę, można użyć włókien polimerowych lub wełny szklanej. Rysunek 7 przedstawia najprostszą wersję przyrządu membranowego do procesów elektrochemicznych.
Wyjaśnienie:
- Wylot tlenu.
- Kolba w kształcie litery U.
- Wylot wodoru.
- Anoda.
- Katoda.
- Przysłona.
Alkaliczny
Proces elektrochemiczny jest niemożliwy w wodzie destylowanej, jako katalizator stosuje się stężony roztwór alkaliów (użycie soli jest niepożądane, ponieważ wydziela się chlor). Na tej podstawie zasadowe można nazwać większością urządzeń elektrochemicznych do rozszczepiania wody.
Na forach tematycznych zaleca się stosowanie wodorotlenku sodu (NaOH), który, w przeciwieństwie do sody oczyszczonej (NaHCO 3 ), nie powoduje korozji elektrody. Zauważ, że ta druga ma dwie istotne zalety:
- Możesz użyć żelaznych elektrod.
- Żadne szkodliwe substancje nie są uwalniane.
Jednak jedną z głównych wad jest to, że wszystkie sody oczyszczone jako katalizator nie przynoszą korzyści. Jego stężenie w wodzie nie przekracza 80 gramów na litr. Zmniejsza to mrozoodporność elektrolitu i jego przewodzenie prądu. Jeśli nadal można znieść pierwszy w ciepłym sezonie, drugi wymaga zwiększenia powierzchni płytek elektrod, co z kolei zwiększa rozmiar konstrukcji.
Elektrolizer do produkcji wodoru: rysunki, schemat
Zastanów się, jak możesz stworzyć potężny palnik gazowy, pracujący z mieszaniny wodoru i tlenu. Schemat takiego urządzenia można zobaczyć na rysunku 8.
Wyjaśnienie:
- Dysza palnika
- Rura gumowa.
- Drugie uszczelnienie wodne.
- Pierwsze uszczelnienie wodne.
- Anoda.
- Katoda.
- Elektrody.
- Kąpiel elektrolityczna.
Rysunek 9 przedstawia schemat zasilania zasilacza elektrolizera naszego palnika.
Potrzebujemy następujących części do potężnego prostownika:
- Tranzystory: VT1 - MP26B; VT2 - P308.
- Tyrystory: VS1 - KU202N.
- Diody: VD1-VD4 - D232; VD5 - D226B; VD6, VD7 - D814B.
- Kondensatory: 0, 5 mikrofaradu.
- Rezystory zmienne: R3 -22 kΩ.
- Rezystory: R1 - 30 kΩ; R2 - 15 kΩ; R4 - 800 Ohm; R5 - 2, 7 kΩ; R6 - 3 kΩ; R7 - 10 kΩ.
- PA1 - amperomierz o skali pomiaru co najmniej 20 A.
Krótkie instrukcje dotyczące szczegółów elektrolizera.
Wanna może być wykonana ze starej baterii. Płyty należy ciąć 150x150 mm żelaza dachowego (grubość blachy 0, 5 mm). Aby pracować z opisanym powyżej zasilaczem, należy zamontować ogniwo elektrolityczne dla 81 ogniw. Rysunek, na którym przeprowadzana jest instalacja, przedstawiono na rysunku 10.
Należy pamiętać, że konserwacja i zarządzanie takim urządzeniem nie powoduje trudności.
Elektrolizer do samochodów DIY
W Internecie można znaleźć wiele systemów HHO, które, jeśli uważasz, że autorzy, mogą zaoszczędzić od 30% do 50% paliwa. Takie stwierdzenia są zbyt optymistyczne i co do zasady nie są poparte żadnymi dowodami. Uproszczony schemat takiego systemu pokazano na rysunku 11.
Teoretycznie takie urządzenie powinno zmniejszyć zużycie paliwa z powodu jego całkowitego wypalenia. Aby to zrobić, mieszanka Brown jest podawana do filtra powietrza układu paliwowego. Jest to wodór z tlenem, uzyskiwany z elektrolizera zasilanego z wewnętrznej sieci samochodu, co zwiększa zużycie paliwa. Błędne koło.
Oczywiście można zastosować regulator prądu, bardziej wydajny zasilacz impulsowy lub inne sztuczki mogą być wykorzystane do zmniejszenia poboru mocy. Czasami w Internecie są oferty zakupu niskonapięciowego zasilacza dla elektrolizera, co jest ogólnie rzecz biorąc nonsensem, ponieważ wydajność procesu zależy bezpośrednio od siły prądu.
To jest jak system Kuzniecow, którego aktywator wody został utracony, a patentu brakuje, itp. W powyższych filmach, gdzie mówią o niezaprzeczalnych zaletach takich systemów, praktycznie nie ma uzasadnionych argumentów. Nie oznacza to, że pomysł nie ma prawa istnieć, ale podane oszczędności są „nieco” przesadzone.
Elektrolizer do samodzielnego ogrzewania w domu
Wykonanie domowego elektrolizera do ogrzewania domu w tym momencie nie ma sensu, ponieważ koszt wodoru uzyskanego przez elektrolizę jest znacznie droższy niż gazu ziemnego lub innych nośników ciepła.
Należy również pamiętać, że temperatura spalania wodoru nie wytrzyma żadnego metalu. Prawda jest taka, że istnieje rozwiązanie opatentowane przez Stena Martina, które pozwala obejść ten problem. Należy zwrócić uwagę na kluczowy punkt, pozwalający odróżnić przyzwoity pomysł od oczywistego nonsensu. Różnica między nimi polega na tym, że pierwszy wydaje patent, a drugi znajduje zwolenników w Internecie.
Może to być koniec artykułu na temat elektrolizerów do użytku domowego i przemysłowego, ale sensowne jest dokonanie krótkiego przeglądu firm produkujących te urządzenia.
Przegląd producentów elektrolizerów
Wymieniamy producentów, którzy produkują ogniwa paliwowe oparte na elektrolizerach, niektóre firmy produkują również urządzenia gospodarstwa domowego: NEL Hydrogen (Norwegia, na rynku od 1927), Hydrogenics (Belgia), Teledyne Inc (USA), Uralkhimmash (Rosja), RusAl (Rosja, znacznie poprawiła technologię Soderberga, RutTech (Rosja).