Sự gia tăng giá tài nguyên năng lượng kích thích tìm kiếm các loại nhiên liệu hiệu quả hơn và rẻ hơn, bao gồm cả ở cấp độ hộ gia đình. Hầu hết các thợ thủ công nhiệt tình bị thu hút bởi hydro, có giá trị năng lượng cao gấp ba lần so với metan (38,8 mã lực so với 13,8 với 1 kg chất). Phương pháp chiết xuất tại nhà, dường như, được biết đến - tách nước bằng phương pháp điện phân. Trong thực tế, vấn đề phức tạp hơn nhiều. Bài viết của chúng tôi có 2 mục tiêu:
- để phân tích câu hỏi làm thế nào để tạo ra một máy phát hydro với chi phí tối thiểu;
- xem xét sử dụng máy phát hydro để sưởi ấm nhà riêng, tiếp nhiên liệu cho xe hơi và làm máy hàn.
Tóm tắt phần lý thuyết
Hydrogen, còn gọi là hydro, nguyên tố đầu tiên của bảng tuần hoàn, là chất khí nhẹ nhất có hoạt tính hóa học cao. Trong quá trình oxy hóa (nghĩa là đốt cháy), nó tỏa ra một lượng nhiệt lớn, tạo thành nước thông thường. Chúng tôi mô tả các thuộc tính của phần tử, thiết kế chúng dưới dạng luận văn:
- Đốt cháy hydro là một quá trình thân thiện với môi trường, không có chất độc hại nào được giải phóng.
- Do hoạt động hóa học của nó, khí tự do không xảy ra trên Trái đất. Nhưng trong thành phần của nước, trữ lượng của nó là vô tận.
- Nguyên tố được chiết xuất trong sản xuất công nghiệp bằng phương pháp hóa học, ví dụ, trong quá trình khí hóa (nhiệt phân) than. Thường là sản phẩm phụ.
- Một cách khác để thu được hydro khí là điện phân nước với sự có mặt của chất xúc tác - bạch kim và các hợp kim đắt tiền khác.
- Một hỗn hợp đơn giản của khí hydro + oxy (oxy) phát nổ từ tia lửa nhỏ nhất, ngay lập tức giải phóng một lượng năng lượng lớn.
Để tham khảo. Các nhà khoa học lần đầu tiên tách phân tử nước thành hydro và oxy gọi là khí nổ hỗn hợp vì xu hướng phát nổ của nó. Sau đó, nó đã nhận được tên Brown's gas (theo tên của nhà phát minh) và được chỉ định bởi công thức giả định của NGO.
Từ những điều đã nói ở trên, kết luận sau đây cho thấy chính nó: 2 nguyên tử hydro dễ dàng kết hợp với 1 nguyên tử oxy, nhưng chúng rất miễn cưỡng chia tay. Phản ứng oxy hóa hóa học tiến hành giải phóng trực tiếp năng lượng nhiệt theo công thức:
2 giờ2 + O2 → 2H2O + Q (năng lượng)
Đây là một điểm quan trọng sẽ hữu ích cho chúng ta trong phân tích sâu hơn về các chuyến bay: hydro đi vào phản ứng một cách tự nhiên từ sự đánh lửa và nhiệt được giải phóng trực tiếp. Để tách một phân tử nước, năng lượng sẽ phải được sử dụng:
2 giờ2O → 2H2 + O2 - Q
Đây là một công thức phản ứng điện phân đặc trưng cho quá trình tách nước bằng cách cung cấp điện. Làm thế nào để đưa điều này vào thực tế và tạo ra một máy phát hydro bằng tay của chính bạn, chúng tôi sẽ xem xét thêm.
Tạo nguyên mẫu
Để làm cho bạn hiểu những gì bạn đang giải quyết, trước tiên, chúng tôi khuyên bạn nên lắp ráp một máy phát hydro đơn giản với chi phí thấp. Thiết kế của một cài đặt làm tại nhà được hiển thị trong sơ đồ.
Máy điện phân nguyên thủy bao gồm những gì:
- lò phản ứng - thùng chứa bằng thủy tinh hoặc nhựa có thành dày;
- các điện cực kim loại ngâm trong lò phản ứng với nước và kết nối với nguồn điện;
- bể thứ hai hoạt động như một màn trập nước;
- Ống xả khí HHO.
Một điểm quan trọng. Nhà máy hydro điện phân chỉ hoạt động trên dòng điện trực tiếp. Do đó, sử dụng bộ chuyển đổi AC, bộ sạc xe hơi hoặc pin làm nguồn điện. Một máy phát điện sẽ không hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của máy điện phân như sau:
- Hai điện cực ngâm trong nước được cung cấp điện áp, tốt nhất là từ một nguồn có thể điều chỉnh.Để cải thiện phản ứng, một ít kiềm hoặc axit được thêm vào thùng chứa (ở nhà - muối thông thường).
- Kết quả của phản ứng điện phân, hydro sẽ được giải phóng từ phía cực âm được kết nối với thiết bị đầu cuối minusus và oxy sẽ được tạo ra gần cực dương.
- Trộn, cả hai khí qua một ống đi vào bẫy nước thực hiện 2 chức năng: tách hơi nước và ngăn đèn flash trong lò phản ứng.
- Từ bể thứ hai, khí nổ của NNO được đưa đến đầu đốt, nơi nó được đốt để tạo thành nước.
Để thực hiện thiết kế máy phát điện được hiển thị trong sơ đồ bằng tay của chính bạn, bạn sẽ cần 2 chai thủy tinh có cổ và mũ rộng, một ống nhỏ giọt y tế và 2 tá ốc vít. Một bộ đầy đủ các tài liệu được hiển thị trong ảnh.
Trong số các công cụ đặc biệt, cần có súng bắn keo để bịt kín các nắp nhựa. Quy trình sản xuất rất đơn giản:
- Vặn que gỗ phẳng bằng vít tự khai thác, đặt đầu của chúng theo các hướng khác nhau. Hàn các đầu vít với nhau và kết nối các dây - có được các điện cực trong tương lai.
- Tạo một lỗ trên nắp, chèn vỏ cắt của ống nhỏ giọt và dây ở đó, sau đó bịt kín hai bên bằng súng bắn keo.
- Đặt các điện cực trong chai và vặn trên nắp.
- Trong nắp thứ hai, khoan 2 lỗ, chèn các ống nhỏ giọt và vặn vào một chai chứa đầy nước.
Để khởi động máy tạo hydro, đổ nước muối vào lò phản ứng và bật nguồn điện. Sự khởi đầu của phản ứng được đánh dấu bằng sự xuất hiện của bọt khí trong cả hai bình chứa. Điều chỉnh điện áp đến giá trị tối ưu và đốt lửa để khí Brown thoát ra khỏi kim nhỏ giọt.
Giới thiệu về tế bào hydro Meyer
Nếu bạn đã thực hiện và thử nghiệm thiết kế được mô tả ở trên, thì bằng cách đốt ngọn lửa ở cuối kim bạn có thể nhận thấy rằng hiệu suất cài đặt là cực kỳ thấp. Để có được khí nổ hơn, bạn cần chế tạo một thiết bị nghiêm trọng hơn, được gọi là tế bào Stanley Meyer để vinh danh nhà phát minh.
Nguyên lý hoạt động của tế bào cũng dựa trên sự điện phân, chỉ có cực dương và cực âm được chế tạo dưới dạng các ống được chèn vào nhau. Điện áp được cung cấp từ máy phát xung thông qua hai cuộn dây cộng hưởng, cho phép giảm mức tiêu thụ hiện tại và tăng năng suất của máy phát hydro. Mạch điện tử của thiết bị được hiển thị trong hình:
Ghi chú. Chi tiết về hoạt động của sơ đồ được mô tả trên tài nguyên http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
Để tạo một tế bào Meyer, bạn sẽ cần:
- vỏ hình trụ làm bằng nhựa hoặc plexiglass, thợ thủ công thường sử dụng bộ lọc nước có nắp và vòi phun;
- ống thép không gỉ có đường kính 15 và 20 mm, dài 97 mm;
- dây điện, cách điện.
Các ống chống ăn mòn được gắn vào đế của chất điện môi, dây kết nối với máy phát được hàn với chúng. Tế bào bao gồm 9 hoặc 11 ống được đặt trong hộp nhựa hoặc tấm mica, như trong ảnh.
Các yếu tố được kết nối theo tất cả các sơ đồ được biết đến trên Internet, bao gồm một đơn vị điện tử, một tế bào Meyer và khóa nước (tên kỹ thuật là bọt khí). Vì lý do an toàn, hệ thống được trang bị các cảm biến cho áp suất và mực nước quan trọng. Theo đánh giá của các thợ thủ công tại nhà, việc lắp đặt hydro như vậy tiêu thụ dòng điện 1 ampere ở điện áp 12 V và có hiệu suất đủ, mặc dù số lượng chính xác không có sẵn.
Lò phản ứng tấm
Một máy phát hydro hiệu suất cao có khả năng đảm bảo hoạt động của đầu đốt gas được làm bằng các tấm không gỉ có kích thước 15 x 10 cm, số lượng từ 30 đến 70 chiếc. Các lỗ để siết chặt đinh tán được khoan trong chúng, và một đầu nối để nối dây được cắt ra ở góc.
Ngoài tấm kim loại cấp 316, bạn sẽ cần mua:
- Cao su dày 4 mm chịu kiềm;
- tấm cuối làm bằng plexiglass hoặc textolite;
- thanh buộc M10-14;
- kiểm tra van cho thiết bị hàn khí;
- lọc nước dưới ống thủy phân;
- kết nối đường ống từ thép không gỉ;
- kali hydroxit ở dạng bột.
Các tấm phải được lắp ráp thành một đơn vị duy nhất, cách ly với nhau bằng các miếng đệm cao su có đường cắt ở giữa, như thể hiện trong bản vẽ. Kéo chặt lò phản ứng kết quả bằng đinh tán và kết nối với vòi phun điện phân. Loại thứ hai đến từ một thùng chứa riêng biệt được trang bị nắp và van ngắt.
Ghi chú. Chúng tôi cho biết làm thế nào để tạo ra một máy điện phân loại dòng chảy (khô). Việc chế tạo lò phản ứng với các tấm ngâm sẽ dễ dàng hơn - bạn không cần phải đặt các miếng đệm cao su, và bộ phận lắp ráp được hạ xuống trong một hộp kín có chất điện phân.
Việc lắp ráp tiếp theo của một máy phát sản xuất hydro được thực hiện theo cùng một cách, nhưng với sự khác biệt:
- Trên vỏ của thiết bị được gắn một bể để chuẩn bị chất điện phân. Thứ hai là dung dịch kali hydroxit 7-15% trong nước.
- Thay vì nước, cái gọi là chất khử oxy - acetone hoặc dung môi vô cơ - được rót vào bọt bong bóng.
- Một van kiểm tra phải được đặt ở phía trước đầu đốt, nếu không, khi đầu đốt hydro được tắt một cách trơn tru, một cú đánh ngược sẽ phá vỡ các ống và bọt bong bóng.
Có lợi nhuận khi có hydro ở nhà không
Câu trả lời cho câu hỏi này phụ thuộc vào phạm vi của hỗn hợp oxy-hydro. Tất cả các bản vẽ và sơ đồ được xuất bản bởi các tài nguyên trực tuyến khác nhau được thiết kế để sản xuất khí HHO cho các mục đích sau:
- sử dụng hydro làm nhiên liệu cho ô tô;
- đốt cháy không khói hydro trong lò hơi và bếp lò;
- áp dụng cho hàn khí.
Vấn đề chính vượt qua tất cả các lợi thế của nhiên liệu hydro: chi phí điện cho việc giải phóng vật chất tinh khiết vượt quá lượng năng lượng nhận được từ quá trình đốt cháy. Dù các tín đồ của các lý thuyết không tưởng tuyên bố, hiệu suất tối đa của máy điện phân đạt tới 50%. Điều này có nghĩa là 1 kW nhiệt đã tiêu thụ 2 kW điện. Lợi ích là không, thậm chí là tiêu cực.
Nhớ lại rằng chúng tôi đã viết trong phần đầu tiên. Hydrogen là một nguyên tố rất tích cực và tự nó phản ứng với oxy, tạo ra rất nhiều nhiệt. Cố gắng tách một phân tử nước ổn định, chúng ta không thể mang năng lượng trực tiếp đến các nguyên tử. Việc phân tách được thực hiện bằng điện, một nửa trong số đó bị tiêu tan bằng cách làm nóng các điện cực, nước, cuộn dây máy biến áp, v.v.
Thông tin cơ bản quan trọng. Nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy hydro cao gấp ba lần so với metan, nhưng - tính theo khối lượng. Nếu chúng ta so sánh chúng theo thể tích, thì khi đốt cháy 1 m³ hydro, chỉ có 3,6 kW năng lượng nhiệt sẽ được giải phóng so với 11 kW đối với metan. Xét cho cùng, hydro là nguyên tố hóa học nhẹ nhất.
Bây giờ hãy xem xét khí nổ thu được bằng cách điện phân trong một máy phát hydro tự chế, làm nhiên liệu cho các nhu cầu trên:
- Giá lắp đặt cuối cùng, năng suất và hiệu quả thấp khiến việc đốt cháy hydro để sưởi ấm nhà riêng là vô cùng không có lợi. Việc đặt bất kỳ nồi hơi điện nào là dễ dàng hơn - TEN, cảm ứng hoặc điện cực - hơn là để gió gió Đồng hồ đo với máy điện phân.
- Để thay thế 1 lít xăng cho xe hơi, sẽ cần 4.766 lít hydro tinh khiết hoặc 7.150 lít khí kích nổ, một phần ba trong số đó là oxy. Nhà phát minh tệ hại nhất trên Internet vẫn chưa tạo ra một máy điện phân có khả năng cung cấp hiệu suất tương tự.
- Một thiết bị hàn khí đốt hydro là nhỏ gọn và nhẹ hơn so với xi lanh với acetylene, propane và oxy. Thêm vào đó, nhiệt độ ngọn lửa lên tới 3000 ° C cho phép bạn làm việc với bất kỳ kim loại nào, chi phí lấy nhiên liệu ở đây không đóng vai trò đặc biệt.
Để tham khảo. Để đốt cháy hydro trong lò hơi, bạn sẽ phải thiết kế lại hoàn toàn cấu trúc, vì một lò đốt hydro có thể làm chảy bất kỳ loại thép nào.
Phần kết luận
Hydro trong thành phần của khí NGO thu được từ máy tạo hydro tự chế rất hữu ích cho hai mục đích: thí nghiệm và hàn khí.Ngay cả khi chúng ta loại bỏ hiệu suất thấp của máy điện phân và chi phí lắp ráp nó cùng với điện tiêu thụ, đơn giản là không đủ năng suất để làm nóng tòa nhà. Điều này cũng áp dụng cho động cơ xăng của một chiếc xe khách.