Схема водородного генератора: Делаем водородный генератор: принцип работы, устройство, применение

Водородный генератор своими руками – схема, конструкция установки, чертежи

Удорожание энергоносителей стимулирует поиск более эффективных и дешевых видов топлива, в том числе на бытовом уровне. Более всего умельцев–энтузиастов привлекает водород, чья теплотворная способность втрое превышает показатели метана (38.8 кВт против 13.8 с 1 кг вещества). Способ добычи в домашних условиях, казалось бы, известен – расщепление воды путем электролиза. В действительности проблема гораздо сложнее. Наша статья преследует 2 цели:

• разобрать вопрос, как сделать водородный генератор с минимальными затратами;
• рассмотреть возможность применения генератора водорода для отопления частного дома, заправки авто и в качестве сварочного аппарата.

Краткая теоретическая часть

Водород, он же hydrogen, – первый элемент таблицы Менделеева – представляет собой легчайшее газообразное вещество, обладающее высокой химической активностью. При окислении (то бишь, горении) выделяет огромное количество теплоты, образуя обычную воду. Охарактеризуем свойства элемента, оформив их в виде тезисов:

1. Горение водорода – процесс экологически чистый, никаких вредных веществ не выделяется.
2. Благодаря химической активности газ в свободном виде на Земле не встречается. Зато в составе воды его запасы неиссякаемы.
3. Элемент добывается в промышленном производстве химическим способом, например, в процессе газификации (пиролиза) каменного угля. Зачастую является побочным продуктом.
4. Другой способ получения газообразного водорода – электролиз воды в присутствии катализаторов – платины и прочих дорогих сплавов.
5. Простая смесь газов hydrogen + oxygen (кислород) взрывается от малейшей искры, моментально высвобождая большое количество энергии.

Для справки. Ученые, впервые разделившие молекулу воды на hydrogen и oxygen, назвали смесь гремучим газом из-за склонности к взрыву. Впоследствии она получила название газа Брауна (по фамилии изобретателя) и стала обозначаться гипотетической формулой ННО.

Раньше водородом наполняли баллоны дирижаблей, которые нередко взрывались

Из вышесказанного напрашивается следующий вывод: 2 атома водорода легко соединяются с 1 атомом кислорода, а вот расстаются весьма неохотно. Химическая реакция окисления протекает с прямым выделением тепловой энергии в соответствии с формулой:

2H₂ + O₂ → 2H₂O + Q (энергия)

Здесь кроется важный момент, который пригодится нам в дальнейшем разборе полетов: hydrogen вступает в реакцию самопроизвольно от возгорания, а теплота выделяется напрямую. Чтобы разделить молекулу воды, энергию придется затратить:

2H₂O → 2H₂ + O₂ — Q

Это формула электролитической реакции, характеризующая процесс расщепления воды путем подведения электричества. Как это реализовать на практике и сделать генератор водорода своими руками, рассмотрим далее.

Создание опытного образца

Чтобы вы поняли, с чем имеете дело, для начала предлагаем собрать простейший генератор по производству водорода с минимальными затратами. Конструкция самодельной установки изображена на схеме.

Из чего состоит примитивный электролизер:

• реактор – стеклянная либо пластиковая емкость с толстыми стенками;
• металлические электроды, погружаемые в реактор с водой и подключенные к источнику электропитания;
• второй резервуар играет роль водяного затвора;
• трубки для отвода газа HHO.

Важный момент. Электролитическая водородная установка работает только от постоянного тока. Поэтому в качестве источника питания применяйте сетевой адаптер, автомобильное зарядное устройство или аккумулятор. Электрогенератор переменного тока не подойдет.

Принцип работы электролизера следующий:

1. К двум электродам, погруженным в воду, подводится напряжение, желательно от регулируемого источника. Для улучшения реакции в емкость добавляется немного щелочи либо кислоты (в домашних условиях – обычной соли).
2. В результате реакции электролиза со стороны катода, подключенного к «минусовой» клемме, станет выделяться водород, а возле анода – кислород.
3. Смешиваясь, оба газа по трубке поступают в гидрозатвор, выполняющий 2 функции: отделение водяного пара и недопущение вспышки в реакторе.
4. Из второй емкости гремучий газ ННО подается на горелку, где сжигается с образованием воды.

Чтобы своими руками сделать показанную на схеме конструкцию генератора, потребуется 2 стеклянных бутылки с широкими горлышками и крышками, медицинская капельница и 2 десятка саморезов. Полный набор материалов продемонстрирован на фото.

Из специальных инструментов потребуется клеевой пистолет для герметизации пластиковых крышек. Порядок изготовления простой:

1. Плоские деревянные палочки скрутите саморезами, располагая их концами в разные стороны. Спаяйте головки шурупов между собой и подсоедините провода – получите будущие электроды.
2. Проделайте отверстие в крышке, просуньте туда разрезанный корпус капельницы и провода, затем герметизируйте с 2 сторон клеевым пистолетом.
3. Поместите электроды в бутылку и завинтите крышку.
4. Во второй крышке просверлите 2 отверстия, вставьте трубки капельниц и накрутите на бутылку, заполненную обычной водой.

Для запуска генератора водорода налейте в реактор подсоленную воду и включите источник питания. Начало реакции ознаменуется появлением пузырьков газа в обеих емкостях. Отрегулируйте напряжение до оптимального значения и подожгите газ Брауна, выходящий из иглы капельницы.

Второй важный момент. Слишком высокое напряжение подавать нельзя — электролит, нагревшийся до 65 °С и более, начнет интенсивно испаряться. Из-за большого количества водяного пара разжечь горелку не удастся. Подробности сборки и запуска импровизированного водородного генератора смотрите на видео:

О водородной ячейке Мейера

Если вы сделали и испытали вышеописанную конструкцию, то по горению пламени на конце иглы наверняка заметили, что производительность установки чрезвычайно низкая. Чтобы получить больше гремучего газа, нужно изготовить более серьезное устройство, называемое ячейкой Стэнли Мейера в честь изобретателя.

Принцип действия ячейки тоже основан на электролизе, только анод и катод выполнены в виде трубок, вставляющихся одна в другую. Напряжение подается от генератора импульсов через две резонансные катушки, что позволяет снизить потребляемый ток и увеличить производительность водородного генератора. Электронная схема устройства представлена на рисунке:

Примечание. Подробно о работе схемы рассказывается на ресурсе http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Для изготовления ячейки Мейера потребуется:

• цилиндрический корпус из пластмассы или оргстекла, умельцы нередко используют водопроводный фильтр с крышкой и патрубками;
• трубки из нержавеющей стали диаметром 15 и 20 мм длиной 97 мм;
• провода, изоляторы.

Нержавеющие трубки крепятся к основанию из диэлектрика, к ним припаиваются провода, подключаемые к генератору. Ячейка состоит из 9 или 11 трубок, помещенных в пластиковый либо плексигласовый корпус, как показано на фото.

Под ячейку Мейера можно приспособить готовый пластиковый корпус от обычного водопроводного фильтра

Соединение элементов производится по всем известной в интернете схеме, куда входит электронный блок, ячейка Мейера и гидрозатвор (техническое название – бабблер). В целях безопасности система снабжена датчиками критического давления и уровня воды. По отзывам домашних умельцев, подобная водородная установка потребляет ток порядка 1 ампера при напряжении 12 В и обладает достаточной производительностью, хотя точные цифры отсутствуют.

Принципиальная схема включения электролизера

Реактор из пластин

Высокопроизводительный генератор водорода, способный обеспечить работу газовой горелки, выполняется из нержавеющих пластин размером 15 х 10 см, количество – от 30 до 70 шт. В них просверливаются отверстия под стягивающие шпильки, а в углу выпиливается клемма для присоединения провода.

Кроме листовой нержавейки марки 316 понадобится купить:

• резина толщиной 4 мм, стойкая к воздействию щелочи;
• концевые пластины из оргстекла либо текстолита;
• шпильки стяжные М10—14;
• обратный клапан для газосварочного аппарата;
• фильтр водяной под гидрозатвор;
• трубы соединительные из гофрированной нержавейки;
• гидроокись калия в виде порошка.

Пластины нужно собрать в единый блок, изолировав друг от друга резиновыми прокладками с вырезанной серединой, как показано на чертеже. Получившийся реактор плотно стянуть шпильками и подключить к патрубкам с электролитом. Последний поступает из отдельной емкости, снабженной крышкой и запорной арматурой.

Примечание. Мы рассказываем, как сделать электролизер проточного (сухого) типа. Реактор с погружными пластинами изготовить проще – резиновые прокладки ставить не нужно, а собранный блок опускается в герметичную емкость с электролитом.

Схема водородной установки мокрого типа

Последующая сборка генератора, производящего водород, выполняется по той же схеме, но с отличиями:

1. На корпусе аппарата крепится резервуар для приготовления электролита. Последний представляет собой 7—15% раствор гидроокиси калия в воде.
2. В «бабблер» вместо воды заливается так называемый раскислитель – ацетон либо неорганический растворитель.
3. Перед горелкой обязательно ставится обратный клапан, иначе при плавном выключении водородной горелки обратный удар разорвет шланги и «бабблер».

Для питания реактора проще всего задействовать сварочный инвертор, электронные схемы собирать не нужно. Как устроен самодельный генератор газа Брауна, расскажет домашний мастер в своем видео:

Выгодно ли получать водород в домашних условиях

Ответ на данный вопрос зависит от сферы применения кислородно-водородной смеси. Все чертежи и схемы, публикуемые различными интернет-ресурсами, рассчитаны на выделение газа HHO для следующих целей:

• использовать hydrogen в качестве топлива для автомобилей;
• бездымно сжигать водород в отопительных котлах и печах;
• применять для газосварочных работ.

Главная проблема, перечеркивающая все преимущества водородного топлива: затраты электричества на выделение чистого вещества превышают количество энергии, получаемое от его сжигания. Что бы ни утверждали приверженцы утопичных теорий, максимальный КПД электролизера достигает 50%. Это значит, что на 1 кВт полученной теплоты затрачивается 2 кВт электроэнергии. Выгода – нулевая, даже отрицательная.

Вспомним, что мы писали в первом разделе. Hydrogen – весьма активный элемент и реагирует с кислородом самостоятельно, выделяя уйму тепла. Пытаясь разделить устойчивую молекулу воды, мы не можем подвести энергию непосредственно к атомам. Расщепление производится за счет электричества, половина которого рассеивается на подогрев электродов, воды, обмоток трансформаторов и так далее.

Важная справочная информация. Удельная теплота сгорания водорода втрое выше, чем у метана, но – по массе. Если сравнивать их по объему, то при сжигании 1 м³ гидрогена выделится всего 3.6 кВт тепловой энергии против 11 кВт у метана. Ведь водород – легчайший химический элемент.

Теперь рассмотрим гремучий газ, полученный электролизом в самодельном водородном генераторе, как топливо для вышеперечисленных нужд:

1. Конечная цена установки, низкая производительность и КПД делает крайне невыгодным сжигание водорода для отопления частного дома. Чем «наматывать» счетчик электролизером, проще поставить любой из электрокотлов – ТЭНовый, индукционный либо электродный.
2. Чтобы заменить 1 л бензина для автомобиля, потребуется 4766 литров чистого водорода или 7150 л гремучего газа, треть которого составляет кислород. Самый завравшийся изобретатель в интернете еще не сделал электролизер, способный обеспечить подобную производительность.
3. Газосварочный аппарат, сжигающий hydrogen, компактнее и легче баллонов с ацетиленом, пропаном и кислородом. Плюс температура пламени до 3000 °С позволяет работать с любыми металлами, стоимость получения горючего здесь особой роли не играет.

Для справки. Чтобы сжигать гидроген в отопительном котле, придется основательно переработать конструкцию, поскольку водородная горелка способна расплавить любую сталь.

Заключение

Гидроген в составе газа ННО, полученный из самодельного водородного генератора, пригодится для двух целей: экспериментов и газосварки. Даже если отбросить низкий КПД электролизера и затраты на его сборку вместе с потребляемым электричеством, на обогрев здания попросту не хватит производительности. Это касается и бензинового двигателя легковой машины.

Принцип работы и преимущества генератора водорода: функциональные особенности

По ряду объективных причин водород практически не встречается на Земле в свободном виде. При этом водород необходим для решения множества производственных задач, он используется в лабораторных исследованиях, пищевой и химической промышленности. Чтобы получить чистый газ приходится работать с соединениями, в которых присутствуют молекулы водорода, задействовав соответствующую химическую реакцию. Наиболее распространенные методики выделения водоворота в промышленности:

• высокотемпературная обработка метана;
• реакция разложения сероводорода;
• взаимодействие концентрированных кислот и металлов;
• реакция разложения гидрида натрия;
• электролитическое разложение воды.

Выбор способа выработки водорода обусловлен техническими условиями производства. При этом наиболее универсальным методом считается электролиз дистиллированной воды.

Далее будет описана схема, как работает генератор водорода и какие преимуществами он обладает.

Функциональные особенности электролитических генераторов

Сырьем для продуцирования водорода выступает дистиллят глубокой очистки. Поскольку даже небольшое количество примесей, растворенных в воде, влияют на качество и чистоту готового продукта, на предварительном этапе вода пропускается через деионизационный фильтр. Дальнейшая последовательность выделения водорода состоит из следующих этапов:

• Дистиллят поступает в электролизер — устройство, в котором совершается расщепления молекул воды под воздействием электрического тока. Так как дистиллированная вода, лишенная солей, не является токопроводящей средой, задачу электролита выполнят ионообменная мембрана.
• Образовавшийся кислород выводится из системы и может быть использован в работе при решении других производственных задач;
• Водород осушается от влаги и проходит через дополнительную очистку от остаточного молекулярного кислорода.

Набор и производительность оборудования, входящего в состав генерирующего комплекса, подбирается индивидуально, в зависимости от технологических требований производства. Опционально установка может комплектоваться системой охлаждения, агрегатом для предварительной подготовки воды и другими модулями.

Наша продукция

Смотреть каталог

Какими преимуществами обладают генераторы водорода

Если сравнивать с традиционным способом подачи водорода посредством сменных баллонов, применение генераторных установок обладает рядом существенных преимуществ. Прежде всего речь идет о снижении затрат на доставку и хранение запасов водорода. Также следует упомянуть о таких особенностях:

• Полученный электролизом водород после просушивания и фильтрации обладает степенью очистки в пределах 99,9998%, позволяющей использовать газ для любых производственных и научных задач.
• Процесс выработки газа автоматизирован. Рабочие режимы системы поддаются тонкой настройке, а качество полученного водорода постоянно контролируется оператором.
• Водород производится в требуемых объемах, отсутствует необходимость в хранении излишков.
• Риск создания пожароопасной ситуации сведен к минимуму.

Производительность генератора, в зависимости от модели электролизера, может варьироваться в пределах 2,8–3500 Нм3/час, а исходящее давление готового водорода: 6–10 БАР. Данные параметры соответствуют требованиям большинства технологических процессов, а значит в при внедрении генератора в производственную линию предварительная адаптация и перенастройка оборудования не потребуются.

Читайте также

Рейтинг лучших генераторов (ионизаторов) водородной воды 2020

Прежде, чем приступить к обзору генераторов и их свойств разберемся, что же такое водородная вода и в чем ее основные преимущества.

Что такое водородная вода?

Водородная вода — это обычная питьевая вода, но обогащенная дополнительными молекулами водорода. 

Впервые такую схему придумали и запатентовали японцы, которые путем долгих научных исследований доказали, что водородная вода гораздо полезнее, чем обычная или газированная.   

Что же происходит с организмом при употреблении водородной воды?

Попадая внутрь организма человека, такой тип воды насыщает клетки активным водородом и улучшает все обменные процессы, выводит свободные радикалы (“отходы” от клеток, которые образуются в результате химических процессов) из организма и повышает регуляцию антиоксидантов.Как получить живую воду

Все вышеописанные процессы способствуют укреплению иммунитета, помогают организму бороться с инфекциями и вирусами, что особенно актуально в настоящее время. Благодаря водороду нормализуется обмен веществ в организме, что препятствует появлению лишнего веса и угревой сыпи. “Чистка” от ненужного освобождает организм от дополнительной нагрузки и повышает его выносливость.

Водородную воду часто назначают врачи, косметологи и диетологи. А многие знаменитости рассказывают в социальных сетях, как благодаря ей избавились от аллергии, сбросили лишние килограммы, улучшили самочувствие, повысили уровень выносливости и “очистили” организм.

Поэтому, как видим, такой тип воды не только стремительно набирает популярность, но и активно вводится в повседневную жизнь. Ее часто предлагают в кафе и ресторанах, санатории и дома отдыха назначают процедуры с водородной водой, а в spa-салонах она давно входит в перечень услуг.

Теперь, как мы разобрались с полезными свойствами водородной воды, переходим к тому, как ее получить или, иначе говоря, сгенерировать.

Виды генераторов водородной воды

Для начала следует сказать, что водородная вода может попадать в наш организм несколькими способами:

Виды генераторов водородной воды для питья

1. Мобильный генератор водородной воды. 

Данный вид генератора представляет собой устройство размером с бутылку или большой стакан, с встроенным механизмом для обогащения воды водородом, ощелачивания и минерализации.VIONE ENERGY
Также стоит отметить, что мобильный портативный генератор водородной воды является одним из наиболее популярных устройств для насыщения воды водородом. Ионизатор можно удобно переносить в рюкзаке или сумке.

2. Стационарный генератор водородной воды.

Если вам ежедневно необходим большой объем живой ионизированной воды, которую можно использовать не только для питья, но и для возвращения природных свойств продуктам, дезинфекции и других бытовых нужд, то стационарный генератор водородной воды станет для вас лучшим выбором.Такие генераторы стоят дороже мобильных ионизаторов, но обладают большим набором функций.

VIONE HOME

3. Генераторы водородной воды для косметических процедур:

• Минеральные шарики для ионизации водосодержащих косметических средств.  Ионизатор “Biospectre Ball” насыщает косметическое средство активными ионами водорода и ощелачивает, приближая к физиологической рН среде человека. В результате этого активируются клетки кожи, тем самым запуская процессы их обновления и регенерации.

• Уникальный активатор для водосодержащих косметических средств “Biospectrum Cosmetics”. При нахождении водосодержащих косметических средств в ячейках устройства, они насыщаются активными ионами водорода, меняют свою структуру и благотворно влияют на кожу.

Как выбрать генератор водородной воды?

Мы с вами разобрались, что такое водородная вода, чем она полезна, и с помощью каких устройств ее можно получить. Сейчас остается лишь понять, как правильно выбирать хороший генератор, который полностью закроет ваши потребности в водородной ионизированной воде.

Для этого возьмем конкретные модели и путем сравнения определим наиболее приоритетные характеристики. Мы решили рассмотреть не только варианты подключаемых к водопроводу ионизаторов, но и переносные кувшины, в которых можно ионизировать воду. Их основное преимущество в большом объеме: такой кувшин вмещает в себя около 2 литров воды. 

Сравнение стационарных генераторов водородной воды

Также, помимо вышеуказанных характеристик, важно хорошо понимать и учитывать мощность и функционал устройства, гарантийный срок, вместимость, прочность корпуса, дизайн и т.п. под ваши потребности.

Далее от темы стационарных генераторов плавно перейдем к портативным ионизаторам и составим независимый рейтинг на основе мнения независимых экспертов, которые их лично оценили. 

Рейтинг мобильных генераторов водородной воды

Подобрать и купить правильный генератор очень сложно, поэтому наши независимые эксперты провели общий обзор и тестирование нескольких ионизаторов генераторов водородной воды и составили честный рейтинг.

На первом месте нашего рейтинга находится ионизатор “VIONE ENERGY”. 

Устройство представляет собой небольшой сосуд с емкостью для воды и механизмом ионизации. Водородная бутылка выполнена из закаленного стекла и содержит биоразлагаемые пластиковые элементы, что очень важно в нынешней экологической ситуации, так как она не наносит вред окружающей среде. 

Также бутылка отлично сидит в руке, не выскальзывает, а ее объем позволяет удобно обхватить пальцами или вставлять в боковой карман рюкзака.

Рейтинг мобильных генераторов водородной воды

Наших экспертов порадовал срок эксплуатации бутылки: доказано, что при включении 7 раз в день, устройства хватит на 7 лет службы. Заряжать такую бутылку можно в розетке или через USB-провод. 

Второе место рейтинга занимает модель Vione Mineral Bottle Sport.

Данная модель хороша своим небольшим весом, что облегчает ее использование: можно просто забросить в спортивную сумку или рюкзак. Также эксперты оценили дизайн, простую удобную форму и наличие держателя.

Что касается технических характеристик, то бутылка Vione Mineral Bottle Sport обладает рядом характеристик, которые можно оценить как “значительно выше нормы”. Используя эту бутылку, можно значительно быстрее восстанавливаться после интенсивных тренировок. 

Из нюансов можно выделить необходимость замены минеральных шариков 1 раз в 4-6 месяцев. 

На третьем месте расположилась уникальная модель ионизатора Vione Hydrogen Mug. 

Данная модель предназначена для ионизации не только питьевой воды, но и любых других водосодержащих жидкостей. Сама кружка для жидкости выполнена из особого сплава металлов авторской разработки профессора Хачатряна. Что еще уникально, так это то, что срок эксплуатации кружки не ограничен. Главное — правильно ухаживать за кружкой и регулярно очищать ее особым способом.   

Четвертое место рейтинга — Vione Mineral Bottle.

Данная модель выполнена из особого прочного и экологичного пластика — тритана. Имеет объем 500 мл. или 680 мл. на выбор. Эксперты также отметили привлекательный дизайн и удобство держать бутылку в руке. Также требует замены минеральных шариков 1 раз в 4-6 месяцев. 

Пятое место рейтинга — минеральная палочка Vione mineral.

Этот портативный ионизатор покорил экспертов своей простотой использования и ухода. Просто погрузите его в любую емкость с водой и через 15-20 получите живую ионизированную воду. 

Единственным недостатком является ограниченный срок эксплуатации  — 4-6 месяцев, ведь заменить в ней минеральные шарики нельзя. 

Сравнение технических характеристик образцов портативных генераторов

На этом наш независимый обзор заканчивается. Помните, что среди прочих характеристик необходимо выбирать качественный и безопасный материал, приятный дизайн и приемлемую цену. 

Тогда товар вам точно понравится и будет долго радовать своими свойствами и приносить только пользу. 

Таким образом, мы разобрались в основных вопросах, которые касаются водородной воды, узнали ее основные свойства, преимущества и методы применения. Изучили основы выбора правильного и приемлемого по цене генератора водородной воды. Сравнили несколько моделей и ознакомились с рейтингом наших экспертов.

Далее — дело за вами. Выбирайте здоровый образ жизни, заботьтесь о своем эмоциональном и физическом состоянии. Следите за самочувствием и естественной красотой. Ведь, как выяснилось, сделать это очень просто: достаточно лишь вместо обычной питьевой воды употреблять водородную полезную воду, которая на долгие годы сбережет ваше здоровье и привлекательность.

Выбирайте лучшие портативные и стационарные генераторы водородной воды VIONE по самым низким ценам в Москве и других городах России у нас на сайте! 

Первый в России электролизный генератор сверхчистого водорода создали в Подмосковье

В наукограде Черноголовка создали генератор водорода для водородной заправочной станции центра компетенций Национальной технологической инициативы «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики (ИПХФ) РАН, сообщает пресс-служба Министерства инвестиций, промышленности и науки Подмосковья.

«Установку производительностью шесть кубометров сверхчистого водорода в час разработали специалисты компании «Поликом»», — говорится в сообщении.

Это первый генератор водорода, построенный в России на принципах современной бесщелочной технологии электролиза. Новая установка имеет целый ряд преимуществ перед устаревшими щелочными электролизерами – она более безопасна, гораздо более проста в обслуживании, а конечный продукт не имеет примесей кислорода и щелочи, и соответственно не нуждается в дополнительной очистке.

Новый отечественный электролизный генератор не уступает зарубежным аналогам, а локализация производства в РФ обеспечит более высокую доступность оборудования для отечественных потребителей. Таким образом, установка подмосковной компании может стать ключевым инструментом создания водородной инфраструктуры в России.

Сегодня специалисты компании «Поликом» и центра компетенций НТИ при ИПХФ РАН работают над реализацией проекта автономной заправочной станции для водородного транспорта. Использование водородных топливных элементов позволит существенно сократить потребление ископаемых углеводородных топлив, а также значительно продвинуться в решении экологической проблемы загрязнения атмосферы городов вредными для здоровья человека составляющими выхлопных газов.

Кроме того, водород уже используется на электростанциях для охлаждения мощных электрогенераторов, его применяют в металлургии для получения сверхчистых металлов, в производстве полупроводников, стекольной и пищевой промышленности.

«Актуальность альтернативной энергетики, в том числе водородной, и в России, и в мире в целом, растет с каждым годом. При этом наукоград Черноголовка является одним из главных российских центров компетенций в сфере водородной энергетики. Поэтому продукт подмосковной компании уже сегодня будет востребован на локальном уровне, а в дальнейшем получит необходимую поддержку в продвижении на глобальных профильных рыках. В перспективе, безусловно, эта технология имеет огромный потенциал», — подчеркнула министр инвестиций, промышленности и науки Московской области Екатерина Зиновьева.

Программа «Старт»: как инновационным предприятиям принять участие в конкурсе в 2021 году>>

Генераторы водорода — Краснодарский Компрессорный Завод

Промышленные генераторы водорода Титан безопасны, надёжны, автоматизированы. Легко монтируются и интегрируются в Вашу инфраструктуру. Вырабатывают газы на месте, избавляя Вас от постоянной закупки и транспортировки на предприятие. Водородные генераторы применяются для снабжения потребителей сверхчистым водородом и кислородом при особых требованиях к газу, для резервирования и использования в различных областях, включая охлаждение электростанций, обработку металлов, производство флоат-стекла, производство химических веществ и полупроводников, для других целей.

Наши генераторы водорода легко могут быть использованы в системах с резервированием.

Ультрачистый газ

Генерация сверхчистого (99,9998%) газа с непрерывным контролем чистоты увеличивает срок службы оборудования, сохраняя значительные затраты на обслуживание и замену.

Проверенная надежность

Прочные технологические компоненты из нержавеющей стали максимально увеличивают срок службы системы. Длительный срок службы составляет более 25 лет.

Производство газа на месте (по запросу)

— Регулируемое оператором давление до 10 бар.
— Максимальная производительность вырабатываемого водорода — до 80 м3/час

Безопасная, автоматическая эксплуатация

— Полностью автоматическая работа с бортовой диагностикой;
— Минимальное количество газа в системе и отсутствие искрящих компонентов;
— Источник бесперебойного питания (ИБП) обеспечивает контроль системы в случае отключения электроэнергии;
— Удаленный мониторинг и управление работой;
— Побочный продукт (кислород) безопасно выводится за пределы предприятия или может быть использован в Ваших производственных процессах;

Комплексная установка

Каждая система водородного генератора TITAN полностью собрана и смонтирована на раме, что обеспечивает беспроблемную доставку и простую установку.

Полностью протестирован

Каждое устройство проходит заводские испытания на соответствие международным стандартам и превышает отраслевые нормы.

Индивидуальное исполнение

Индивидуальные решения для производства водорода, доступные для оптимальной интеграции с существующей инфраструктурой предприятия. Возможно исполнение для работы под открытым небом — в блок-боксе.

Модельный ряд генераторов водорода Титан:

Принцип работы генератора водорода и кислорода

Генераторы ТИТАН производят водород и кислород посредством электролиза воды. Системы генераторов ТИТАН строятся на основе пакета электрохимических элементов (называемых модулем), в которых происходят механические, термические, электрические и химические процессы. Платформа генератора содержит один модуль. Для очищения производимого водорода используются вспомогательные компоненты, объединяющие различные технологии в интегрированную автоматически контролируемую систему. Для работы генераторов водорода требуются только деминерализованная вода и  электроэнергия. Основной процесс генератора – электрохимическое разложение воды на ее основные элементы. Процесс имеет место внутри гальванического элемента или камеры, разделенной на положительную и отрицательную стороны, где электрический ток протекает между металлическими электродами через проводящий жидкий электролит. При электролизе щелочной воды 30% веса электролита составляет гидроксид калия (KOH). Положительный электрод называется анодом, а отрицательный – катодом. 

Половины элемента разделены смоченной мембраной, которая позволяет электрическому току течь (посредством электролита), но предотвращает перенос выделяющихся газов из одной стороны в другую. Когда подается напряжение постоянного тока, ток протекает через жидкость, контактирующую с электродами, и выделяются газы.

Чистая вода расходуется внутри элемента. Электролит добавляется для минимизации электрического сопротивления и для содействия реакции посредством обеспечения избытка гидроксильных ионов (см. анодную реакцию выше), но не расходуется в процессе. Количества газа, выделяемого на каждом электроде, находится в прямой зависимости от количества постоянного тока, протекающего через элемент.

Заказ генератора водорода

Для заказа оборудования для получения водорода и кислорода – заполните опросный лист на оборудование для разделения газов
и пришлите его на [email protected] или на факс +7(861)279-06-09.

отличия ионизаторов (электролизеров) от генераторов водородной воды

Содержание:

1. Виды приборов, обогащающих воду водородом
2. Сравнение ионизаторов и генераторов водородной воды
3. Материалы о принципах работы электролизеров и генераторов водородной воды

Виды приборов, обогащающих воду водородом

Сейчас на рынке представлены несколько типов приборов, обогащающих воду водородом:

• ионизаторы, они же электролизеры или активаторы
• генераторы водородной воды с протонообменной мембраной
• генераторы водородной воды без протонообменной мембраны

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.

Приборы стоят недешево, поэтому важно выбрать оптимальный для себя прибор.

Сравнение ионизаторов и генераторов водородной воды

Основные сходства и различия ионизаторов (электролизеров) воды и генераторов водородной воды представлены в таблице:

Материалы о принципах работы электролизеров и генераторов водородной воды

Подробно принцип работы электролизеров (ионизаторов, активаторов) рассматривался здесь: «что такое ионизатор? Принцип его работы», а как работает генератор водородной воды с протонообменной мембраной описывалось в статье «Для чего нужна SPE/PEM мембрана».

Положительный эффект для здоровья объясняется только содержанием растворенного молекулярного водорода в воде. Об исследованиях на эту тему можно прочесть на странице «вопросы-ответы» в разделе «Есть ли научная работа, которая показывает, что полезен именно водород? Я думаю, что полезна щелочь и низкий ОВП».

Краткие выводы из вышеупомянутых статей:

Ни щелочность, ни показатель ОВП сами по себе не говорят полезности воды.

В то же время растворение водорода в воде приводит к снижению ОВП, но это косвенный и неизбирательный показатель — ОВП может понижаться и от растворения в воде других, в том числе и вредных веществ.

Для получения лучшего положительного эффекта для здоровья лучше всего насыщать чистую воду чистым водородом, не допуская примешивания или образования других веществ.

Электролизеры (ионизаторы) могут работать только с солевыми растворами, для чего воду для ионизаторов могут даже специально обрабатывать — растворять в ней соли.

Если изначально в воде есть ионы хлора, то в результате работы электролизеров образуются хлор, гипохлорит, хлорат. Поэтому нужно тщательно следить за составом воды.

Генераторы водородной воды без протонообменной мембраны являются фактически простейшими электролизерами.

Генераторы воды с протонообменной мембраной могут работать с водой без примесей — вплоть до деионизированной воды и в процессе генерации водорода образуется только чистый водород без примесей.

Электроды и электролизеров и генераторов водородной воды с протонообменной мембраной должны быть инертными. Это может быть, например, Pt (платина), Ir (иридий), иначе электрод растворится, прежде чем начнутся другие реакции.

Платина или иридий очень дороги, поэтому электроды делают с покрытием из платины и качество этого покрытия принципиально важно.

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

1. Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
2. Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
3. Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
4. Минимальный срок службы – 15 лет.
5. КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие инструменты:

• ножовку по металлу;
• дрель с набором свёрл;
• набор гаечных ключей;
• плоская и шлицевая отвёртки;
• угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
• мультиметр и расходомер;
• линейка;
• маркер.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

1. Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
2. В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
3. С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
4. Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
5. В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
6. Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
7. После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
8. Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
9. После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
10. С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
11. Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
12. На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

Рекомендации по эксплуатации котла на водороде

1. Самостоятельно модернизировать подобное оборудование, даже при наличии подробного и профессионального инженерного чертежа – категорически запрещается. Это может поспособствовать вероятности утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что довольно опасно.
2. Рекомендуется смонтировать специальные датчики температурного режима внутри теплообменника, это даст возможность следить за вероятным превышением уровня температуры нагрева воды.
3. В саму конструкцию горелки можно включить запорную арматуру, которая будет подключена непосредственно к самому датчику температуры. Необходимо также обеспечить нормированное охлаждение котла.
4. И наконец, на чем необходимо сделать особое ударение это безопасность. Необходимо помнить о том, что смесь водорода и кислорода не зря назвали гремучей. ННО это опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может повлечь взрыв. Следуйте правилам безопасности и будьте предельно аккуратны в экспериментах с водородом.

При правильном обращении водородный котел может прослужить не 15 лет, как это обычно положено, а 20 или даже 30. Однако помните, что чем больше мощность котла, тем больше расход электроэнергии!

Эффективное производство газа HHO в домашних условиях

Преобразование воды в свободный топливный газ HHO может быть крайне неэффективным, если для сложного электролиза воды используются обычные средства. В этом посте мы пытаемся исследовать схему, которая могла бы извлекать этот газ из воды с минимальными затратами энергии и с высокой эффективностью.

Технические характеристики

Я хочу использовать эту схему ШИМ-контроллера двигателя для управления водородом при производстве ячейки hho на тестовом генераторе.

Наддув Hho на двигателях автомобилей также может быть протестирован, поэтому я хочу использовать стандартную схему ШИМ, которая сможет протестировать производство hho как для малых, так и для более крупных двигателей.

Было бы целесообразно начать с начала и использовать, например, более мощный МОП-транзистор 12 В 55 А плюс дополнительную защиту на стороне нагрузки? Что ты посоветуешь?

И последнее, но не менее важное: осведомлены ли вы о производстве газа hho путем использования цепи резонансной частоты для создания гармонического резонанса или колебаний с помощью микросхемы таймера 555 и регулируемого потенциометра в цепи для установки частота контура на собственной частоте воды в ячейке hho, которая действует как водяная крышка и диссоциирует молекулы воды на газовую смесь водорода и кислорода без использования какого-либо электролита в ячейке hho для проводимости.Или, если вы знаете схему, которая хорошо работает в этом отношении, не могли бы вы сообщить мне, где я смогу ее найти.

Спасибо за ваши ценные знания в области электроники и бескорыстный вклад, мы все очень благодарим вас за это. С уважением, Даан

Обрезка видео:

Конструкция

Возможно, вы знакомы с тем, как работает прибор на топливных элементах Стэнли Мейера и как он может генерировать газ HHO с минимальным потреблением.

Согласно теории, предложенной Стэнли Мейером (изобретателем схемы газогенератора HHO), его устройство можно было использовать для генерации газа HHO с гораздо большей эффективностью, так что мощность, используемая для генерации, могла быть намного меньше, чем мощность, производимая при зажигании газа и для преобразования результатов в конкретное желаемое механическое воздействие.

Приведенное выше утверждение явно противоречит стандартным законам термодинамики, согласно которым никакое преобразование энергии из одной формы в другую не может превышать исходную форму, фактически преобразованная энергия всегда будет меньше, чем исходный источник энергии.

Однако у ученого, похоже, есть доказательства, которые фактически подтверждают его утверждение о способности его изобретения к сверхединичности.

Как и большинство из вас, я лично очень уважаю законы термодинамики и, скорее всего, буду придерживаться их и мало верю в такие пустые утверждения, сделанные многими исследователями, независимо от того, какие доказательства они могут представить, они могут кто знает, можно манипулировать или подделывать с помощью множества скрытых методов.

Сказав это, всегда очень весело анализировать, исследовать и проверять обоснованность таких утверждений и выяснять, есть ли в них какие-либо следы истины, в конце концов, научный закон может быть нарушен только другим научным законом, который может быть нарушен. более оснащенный, чем традиционный аналог.

HHO посредством электролиза

Что касается образования газа HHO, мы все знаем об основных принципах, что его можно просто получить путем электролиза воды, а полученный газ будет иметь свойство быть чрезвычайно легковоспламеняющимся и легко воспламеняющимся. способен генерировать энергию в виде взрыва при внешнем воспламенении.

Мы также знаем, что электролиз воды можно проводить, применяя разность потенциалов (напряжение) внутри воды, вставляя два электрода, подключенных к внешней батарее или источнику питания постоянного тока.Процесс вызовет эффект электролиза внутри воды, генерирующий кислород и водород над двумя погруженными электродами.

Наконец, образовавшийся газообразный кислород и водород вместе можно пропустить по трубам, соответствующим образом выведенным из емкости для электролиза, в другую камеру для сбора.

Собранный газ затем может быть использован для выполнения механического воздействия посредством внешнего возгорания. Например, этот газ обычно и широко используется для улучшения автомобильных двигателей путем подачи его в камеру сгорания через воздухозаборную трубу для повышения эффективности оборотов двигателя примерно на 30% или даже больше.

Закон термодинамики

Однако противоречие и сомнения относительно концепции начинают возникать, когда мы изучаем закон термодинамики, который просто отвергает вышеуказанную возможность, потому что согласно закону энергия, необходимая для электролиза, будет намного выше, чем полученная энергия. через зажигание газа HHO.

Это означает, что, если предположим, например, для процедуры электролиза требуется разность потенциалов 12 В при токе 5 ампер, потребление может быть рассчитано как около 12 x 5 = 60 Вт, и когда образовавшийся газ из системы воспламенится, это не произойдет. Он не дает эквивалентной мощности 60 Вт, а, возможно, лишь малой части этой мощности, около 20 или 40 Вт.

Концепция Стэнли Мейера

Однако, по словам Стэнли Мейера, его устройство на топливных элементах HHO опиралось на новаторскую теорию, которая способна обходить термодинамический барьер без противоречия ни одному из правил.

Его новаторская идея заключалась в использовании резонансной техники для разрыва связи h3O в процессе электролиза. Электронная схема (довольно низкотехнологичная по сравнению с теми, которые у нас есть сегодня), которая использовалась для электролиза, была разработана, чтобы заставить молекулы воды колебаться на их резонансной частоте и распадаться на газ HHO.

Этот метод позволял потреблять минимальную энергию (в амперах) для генерации газа HHO, тем самым давая гораздо более высокий коэффициент эквивалентного выделения энергии во время воспламенения газа HHO.

Эффект резонанса

Однако мудрый аналитик и исследователь быстро понял технику, использованную Стэнли Мейером, и после тщательной проверки схемы полностью исключил какой-либо резонансный эффект в процессе, по его словам, слово «резонанс» «использовался Стэнли только для того, чтобы ввести массы в заблуждение, чтобы действительная концепция или теория его системы могла оставаться скрытой и запутанной.

Я ценю вышеизложенное открытие и согласен с тем фактом, что в наиболее эффективных топливных элементах HHO, изобретенных до сих пор, не требуется никакого резонансного эффекта.

Секрет заключается в простом введении высокого напряжения в воду через электроды … и это не обязательно должно вызывать колебания, для инициирования генерации больших количеств HHO требуется простой постоянный ток, увеличенный до огромной степени.

Как эффективно генерировать газ HHO

Следующая простая схема может использоваться для преобразования воды в газ HHO в больших количествах с использованием минимального тока для получения результатов.

Когда дело доходит до генерации высокого напряжения, нет ничего проще, чем использовать трансформатор CDI, что можно увидеть на приведенной выше диаграмме.

Использование напряжения CDI

В основном это схема CDI, которая должна использоваться в автомобилях для улучшения их характеристик, я подробно обсуждал это в одной из моих предыдущих статей, как сделать улучшенный CDI, вы можете пройти через публикацию для лучшее понимание дизайна.

Та же самая идея была использована для предлагаемой генерации газа HHO с максимальной эффективностью.

Как это работает

Давайте попробуем понять, как работает схема и как она способна генерировать большие напряжения для расщепления воды на газ HHO.

Схему можно разделить на 3 основных каскада: нестабильный каскад IC 555, каскад повышающего трансформатора и каскад емкостного разряда с использованием автомобильного трансформатора CDI.

При включении питания микросхема IC 555 начинает колебаться, и на ее выводе 3 генерируется соответствующая частота, которая используется для переключения подключенного транзистора TIP122.

Этот транзистор, оснащенный повышающим трансформатором, начинает подавать мощность в первичную обмотку с приложенной скоростью, которая соответствующим образом повышается до 220 В через вторичную обмотку трафарета.

Это повышенное напряжение 220 В используется в качестве напряжения питания для CDI, но реализуется, сначала сохраняя его внутри конденсатора, и как только напряжение конденсатора достигает минимального заданного порогового значения, оно запускается через первичную обмотку CDI с помощью переключения. Схема SCR

Сброшенные 220 В внутри первичной обмотки катушки CDI обрабатываются и повышаются до огромных 20000 вольт или выше катушкой CDI и выводятся через показанный кабель высокого напряжения.

Потенциал 100 кОм, связанный с IC 555, может использоваться для регулирования времени срабатывания конденсатора, который, в свою очередь, определяет, какой ток может подаваться на выходе трансформатора CDI.

Выходной сигнал катушки CDI теперь может быть введен в воду для процесса электролиза и для генерации HHO.

Простую экспериментальную установку для того же можно увидеть на следующей диаграмме:

Установка генератора HHO

В приведенной выше установке газового генератора HHO мы видим два идентичных резервуара, которые должны состоять из Из пластика можно увидеть левый сосуд, состоящий из двух параллельных полых трубок из нержавеющей стали и двух стержней из нержавеющей стали, вставленных в эти полые трубки.

Две трубки электрически связаны друг с другом, как и стержни, но трубка и стержни строго не должны касаться друг друга.

Здесь стержни и трубки становятся двумя электродами, погруженными в сосуд, наполненный водой.

На крышке этого сосуда есть два вывода для подключения погруженных электродов к высокому напряжению от цепи генератора высокого напряжения, как объяснялось в предыдущем разделе этого поста.

При включении высокого напряжения в цепи вода, захваченная внутри трубок (между внутренними стенками трубок и стержнями), быстро подвергается электролизу под высоким напряжением и с поразительной скоростью превращается в газ HHO.

Однако этот газ, образующийся внутри левого резервуара, необходимо транспортировать в какой-либо внешний резервуар для использования по назначению.

Это осуществляется через соединительную трубку через другую емкость справа.

Коллекторный сосуд справа также заполнен водой, так что газ может выходить в камеру, но только тогда, когда он всасывается и используется внешней системой сгорания. Эта установка важна для предотвращения случайных взрывов и / или пожара внутри сосуда-коллектора.

Можно предположить, что описанные выше процедуры в сочетании с высоким напряжением способны эффективно генерировать большие количества готового к использованию газа HHO, обеспечивая выход, который может быть в 200 раз больше потребляемой входной мощности.

В следующем посте мы узнаем, как ту же настройку можно использовать в автомобильных системах зажигания для повышения эффективности использования топлива до 40%

ОБНОВЛЕНИЕ:

Если вы чувствуете, что описанный выше метод катушки CDI является слишком сложный, то вместо этого вы можете использовать простую схему инвертора для достижения желаемых результатов. Обязательно используйте трансформатор 6–0–6 В / 220 В на 5 ампер для эффективного преобразования.

Просто погрузите выходные провода трансформатора в воду через мостовой выпрямитель, примерно так.

Как сделать схему топливных элементов HHO в автомобилях для повышения топливной экономичности

В этом посте мы попытаемся исследовать образование газа HHO в автомобилях для увеличения их пробега примерно на 50% или более, что означает сокращение расхода бензина или дизельного топлива на такую ​​же величину.

В предыдущем посте я попытался представить инновационный дизайн высоковольтного слаботочного генератора, который можно было бы использовать для расщепления воды на газ HHO (путем разложения связи h3O на две части водорода и одну часть кислорода).

Использование высокого напряжения для электролиза позволяет разрушать молекулы воды грубой силой без необходимости применения более высоких значений тока (ампер), что, в свою очередь, делает процедуру чрезвычайно эффективной.

Мы можем понять приведенную выше логику, проанализировав следующий пример:

Более высокое напряжение более эффективно

Предположим, у нас есть аккумулятор на 12 В, способный обеспечить максимальный ток 7.5 ампер, если мы будем использовать эту батарею для электролиза, мы, вероятно, будем использовать ее очень неэффективно, и мощность, необходимая для электролиза, легко превысит мощность накопленного газа HHO в мегаджоулях.

Однако, если усилить тот же 12 В / 7 Ач, чтобы, скажем, около 20 000 напряжений при токе всего 5 мА, можно было бы получить лучшие результаты (многие люди могут не согласиться с этим).

Более того, поскольку это высокое напряжение является импульсным с использованием схемы ШИМ, резкое увеличение и уменьшение импульсов увеличивает уровень эффективности процесса.

Многие критики спорят и не обосновывают использование высокого напряжения для повышения эффективности, однако следующие несколько примеров предоставляют нам достаточные логические доказательства того, почему высокое напряжение может быть более эффективным, чем использование высокого тока для электролиза воды.

Пропускание низкого напряжения и высокого потенциала тока через очень высокое сопротивление может быть бесполезным, потому что ток будет ограничен высоким сопротивлением и мало повлияет на процесс.Поскольку чистая вода может быть известна своим значением сопротивления (чистая вода может иметь сопротивление до 200 кОм или даже больше), большой ток при низком напряжении будет совершенно неэффективен.

Напротив, более высокое напряжение было бы достаточно сильным, чтобы разорвать высокое сопротивление воды, и было бы сравнительно более эффективным, даже если бы проходило гораздо меньшее количество электронов, но, тем не менее, мы бы увидели, что электроны пересекаются с большей эффективностью.

Оценка на практических примерах

Просто попробуйте подать напряжение 12 В / 100 А через резистор 200 кОм и проверить ток с помощью амперметра, согласно закону Ома он будет около I = 12/200000 = 0.00006 ампер или 0,06 мА, напротив, если используется 20000 вольт, мы обнаружим, что он способен выдавать I = 20000/200000 = 0,1 ампер или 100 мА, что выглядит очень впечатляюще, хотя мы не хотели бы использовать 100 мА для электролиза. Во избежание взрывов или распыления воды мы можем ожидать, что для этого процесса будет вполне достаточно около 10 мА.

Другой пример, который выглядит весьма уместным для рассматриваемого объекта, — это само наше тело, мы испытываем смертельный шок, когда сталкиваемся с высоким напряжением переменного тока любой частью нашего тела, но, напротив, если мы касаемся входа с более низким потенциалом, такого как 12 В. Переменным током мы можем ничего не почувствовать, независимо от того, насколько высока сила тока источника.

Приведенный выше пример является авторитетным доказательством силы высокого напряжения с точки зрения его способности разрывать через проходы с высоким сопротивлением, то же самое может быть верно и для молний, ​​которые имеют миллионы вольт и поэтому способны выбивать огромный атмосферный барьер и достичь поверхности земли.

Сказав это, при предлагаемом использовании газа HHO в автомобилях нужно быть осторожным, чтобы не подавать высокое напряжение с высоким током, иначе это может привести к взрыву внутри воды и привести к распылению молекул воды, что определенно не является электролиз.

Установка топливных элементов HHO в автомобили для повышения их топливной экономичности

Здесь мы поговорим об использовании идеи топливных элементов HHO в мотоцикле и изучим процедуру его установки и интеграции с двигателем мотоцикла.

В нашей предыдущей публикации мы обсуждали, как газ HHO может быть произведен с использованием цепи катушки высокого напряжения CDI, мы будем использовать ту же конструкцию для предлагаемой реализации и для повышения топливной экономичности мотоцикла.

Поскольку ваш мотоцикл уже будет иметь систему зажигания CDI, это может значительно упростить нам задачу, поскольку мы могли бы просто позаимствовать ее функцию для обсуждаемой цели.

Однако мы должны быть осторожны с некоторыми вещами: совместное использование импульса высокого напряжения от существующего CDI не должно препятствовать фактическому зажиганию велосипеда, для которого изначально установлена ​​катушка CDI.

Во-вторых, мы не хотим, чтобы генератор автомобиля работал слишком усердно для компенсации совместного использования искр CDI с нашим топливным элементом HHO.

Использование искрогасителя

Вышеуказанным ситуациям можно противодействовать, используя искрогаситель или искрогаситель. Это устройство обычно используется последовательно с входом высокого напряжения от CDI, прежде чем он входит в свечу зажигания.

Как следует из названия, искрогаситель используется для подавления чрезмерного напряжения, достигающего свечи зажигания, тем самым помогая нейтрализовать генерацию ненужных радиочастотных помех и шумов.

Это означает, что в нормальных условиях свеча зажигания будет тратить много энергии из-за короткого замыкания высокого напряжения на искровом промежутке, который, по-видимому, выглядит довольно маленьким по сравнению с огромным напряжением, которое на нее подается.

Использование подавителя гарантирует, что избыточное напряжение, которое в противном случае было бы потрачено впустую в свече зажигания, теперь ограничивается и преобразуется в тепло, что снова является потраченной впустую энергией, если она не используется для какой-либо полезной цели.

Использование резистора искрогасителя и отвод избыточной энергии от катушки CDI к элементу HHO представляется разумным шагом.

Принципиальная схема

На приведенной выше диаграмме можно увидеть простую для понимания установку для производства «газа HHO по запросу».

Электроды изготовлены из пластин из нержавеющей стали хорошего качества, которые надлежащим образом расположены в виде сетки через пересечение лицом к лицу, но не соприкасаются друг с другом.

Использование пищевой соды для повышения эффективности

В воду добавлено немного пищевой соды, чтобы ускорить процесс электролиза и помочь электронам течь с большей эффективностью.

В левом контейнере мы видим вентиляционную трубу, она вводится, чтобы позволить воздуху проходить внутрь емкости, поскольку вода электролизуется в газ HHO.Эта вентиляционная труба предотвращает образование вакуума в емкости во время электролиза.

Поскольку входное высокое напряжение поступает от катушки CDI мотоцикла или свечи зажигания, мы можем предположить, что оно синхронизировано с оборотами двигателя и соответствует скорости автомобиля. Таким образом, вероятность образования непропорционального количества HHO внутри камеры сгорания контролируется автоматически, что делает процедуры более безопасными и здоровыми для двигателя транспортного средства.

Выход газа HHO из барботажной камеры непосредственно интегрирован с воздухозаборным каналом камеры сгорания мотоцикла.

После того, как вышеуказанная установка будет установлена ​​и запущена, можно было бы ожидать немедленного улучшения характеристик двигателя мотоцикла и можно было бы наблюдать резкое снижение расхода основного топлива.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: ПРЕДЛАГАЕМОЕ РУКОВОДСТВО ПО КОНСТРУКЦИИ HHO GAS IN MOTORCYCLE ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕ ПРОВЕРЕНО АВТОРОМ НА ПРАКТИЧЕСКОЙ ПРОВЕДЕНИИ ПРОВЕДЕНИЯ КРАЙНЕЙ ОСТОРОЖНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ПРИНИМАЮТСЯ ВНИМАНИЕ! АВТОР НЕ НЕСЕТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ В СЛУЧАЕ АВАРИИ ИЛИ СБОЯ ПРОЕКТА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

Как работает водородный генератор?

Генератор водорода использует протонообменную мембрану (PEM) для производства газообразного водорода высокой чистоты из воды. Ячейка PEM была первоначально разработана НАСА и широко используется в промышленных и лабораторных приложениях.

Производство газообразного водорода

Водород — самый распространенный элемент во Вселенной, хотя в газообразном состоянии он не встречается на Земле в природе и должен производиться. В промышленности H ₂ (g) производится в больших масштабах с помощью процесса, называемого паровым риформингом, для отделения атомов углерода и водорода от углеводородного топлива.Водород используется в лаборатории для различных лабораторных применений, таких как газовая хроматография (ГХ) в качестве топлива или газа-носителя и ICP-MS в качестве газа для столкновений, в химической промышленности для синтеза аммиака, циклогексана и метанола и в пищевой промышленности для гидрирование масел с образованием жиров.

Значительные исследования и разработки предоставили более безопасные, экологичные, более эффективные и рентабельные средства производства газообразного водорода по запросу для лабораторных, производственных и промышленных применений.Безопасность повысилась настолько, что в настоящее время газообразный водород используется в некоторых транспортных средствах в качестве чистого «экологически чистого» топлива, при этом газ вырабатывается из воды, а побочным продуктом его сгорания является вода.

В этой статье представлены ответы на несколько вопросов по охране труда и здоровья, собранные из лабораторий здравоохранения, окружающей среды, промышленности, тестирования, медицинских и исследовательских лабораторий по всему миру, в отношении безопасного использования генераторов водорода на рабочем месте.

Улучшите свою лабораторию с помощью генератора водорода

Как работает водородный генератор?

Электролиз воды — лучший метод получения газообразного водорода высокой чистоты по запросу.Важнейшим элементом генератора является ячейка электролизера, в которой протекает реакция электролиза. Ячейка состоит из двух электродов (анода и катода), разделенных ионообменной мембраной. Для получения водорода высочайшей чистоты до 99,9995% на электродах используется платиновый катализатор.

Когда на электроды ячейки электролизера подается постоянное напряжение, происходят следующие реакции: —

Иллюстрация электролиза в ячейке PEM

На аноде (положительно заряженном электроде) молекулы воды теряют два электрона, образуя молекулу кислорода и четыре иона водорода.

Анод 2H ₂ O — 4e = O ₂ + 4 H +

Кислород, который образуется в этой половине реакции, безопасно сбрасывается в атмосферу через заднюю часть генератора. Четыре образовавшихся иона водорода проходят через ионообменную мембрану (притягиваются отрицательно заряженным катодом) и собирают четыре электрона, превращая их в две молекулы водорода.

Катод 4H + + 4e = 2H ₂

Образующийся водород отделяется от кислорода ионообменной мембраной, непроницаемой для молекулярного кислорода.

Генераторы газообразного водорода — это безопасная, удобная и, как правило, более экономичная альтернатива использованию баллонов высокого давления H ₂ . Генератор водорода будет обеспечивать водород постоянной чистоты, исключая риск изменения качества газа, что может повлиять на результаты анализа.

Генератор также производит газ по запросу круглосуточно, а это значит, что вам не нужно беспокоиться о том, что газ закончится в неподходящий момент. Водородный генератор освободит больше вашего времени, так как вам не нужно будет тратить время на заказ и замену запасных баллонов.

Водородный генератор является экологически чистой альтернативой баллонам, поскольку после его установки генератору не нужно будет покидать лабораторию, обеспечивая газ для лабораторных применений, при этом все техническое обслуживание проводится в лаборатории. Генератор также снижает углеродный след вашей лаборатории, поскольку нет необходимости в грузовиках для доставки запасных баллонов и удаления пустых баллонов.

Газ-носитель водорода

Многие лаборатории сейчас переходят на водород в качестве газа-носителя в качестве альтернативы гелию , цена на который на растет с каждым годом на .Использование водорода-газа-носителя может сократить среднее время анализа, увеличивая пропускную способность пробы, поскольку водород имеет вязкость, которая примерно вдвое меньше, чем у гелия. Многие лаборатории могут рассчитывать вдвое сократить время анализа, если перейдут на водородный газ-носитель.

Использование расходных материалов, таких как колонки, также можно сократить при использовании газообразного водорода из-за более низкой температуры элюирования продуктов, что означает, что можно использовать более низкие температуры печи, а в ГХ-МС частота очистки источника ионов может быть значительно снижена. при использовании водородного газа-носителя, поскольку водород постоянно очищает компоненты ионного источника, что сокращает время простоя.

Во многих приложениях можно использовать водород в качестве альтернативы газу-носителю гелию, например, Анализ FAMEs в пищевых продуктах, Детальный анализ углеводородов (DHA), и SIMDIST в нефти и газе, а также такие методы, как EPA 8270 для анализа окружающей среды. Подробная информация о ключевых шагах по замене газа-носителя изложена в здесь .

Как я могу перейти с цилиндров на генератор с ограниченным временем простоя?

Переключение обычно происходит без проблем.Если вы переключаетесь с баллонов с газообразным водородом на генератор, существующие трубки можно отсоединить от баллона и подсоединить к генератору с помощью фитингов SwageLok. Если вы меняете с гелия на водород , всегда следует использовать новые трубки.

Безопасен ли водородный генератор?

Пиковый водородный генератор хранит менее 300 куб. См газа по сравнению с баллонами, в которых хранится до 9000 л при чрезвычайно высоком давлении (~ 2000–3000 фунтов на квадратный дюйм). Генераторы пикового водородного газа серии серии производят газ по запросу, что означает, что при регулируемом потоке (0.5 л макс.) И давление (макс. 120 фунтов на кв. Дюйм).

Насколько безопасен генератор?

A Peak Precision H _{2 Газогенератор} оснащен непрерывной внутренней и внешней проверкой утечек в дополнение к функции автоматического отключения.

• Полная диагностическая проверка при запуске.
• Постоянная проверка герметичности по давлению во время работы.
• Автоматическое отключение путем изоляции ячейки поколения h3
• Звуковая и визуальная сигнализация
• Принудительная вентиляция по всему генератору
• Низкое содержание водорода в системе (<0.3 л макс.)

В случае внутренней утечки генератор прекратит добычу газа и предупредит персонал лаборатории через сенсорный экран HMI, который выдаст предупреждение, а также звуковой сигнал. Если есть утечка за пределами генератора, или если его мощность превышена в течение 20 минут, генератор отключится, чтобы предотвратить накопление газообразного водорода в лабораторных условиях или в приборе. Система также отключится, если внутреннее давление превысит 120 фунтов на квадратный дюйм.

Генераторы водородного газа устраняют риски безопасности, связанные с работой с баллонами высокого давления.Наслаждайтесь беспроблемным анализом ГХ без необходимости замены резервуаров и простоев.

Наши сотрудники по безопасности обеспокоены скоплением газа H

₂ и взрывом в лаборатории. Возможно ли это с газогенератором H ₂ ?

Водород воспламеняется при содержании в воздухе от 4,1% до 78%. Например, лаборатория размером 5 м x 4 м x 2,5 м имеет объем 50 000 л. Для достижения нижнего взрывоопасного уровня (НПВ) 4,1% газообразного водорода нам потребуется 2050 л газообразного водорода, выпущенного в это лабораторное пространство. за 1 мгновение.

В баллоне среднего размера «G» H ₂ содержится 9000 л газа. В случае утечки в баллоне для достижения нижнего предела взрываемости в этой лаборатории потребуется только 25% от его общего объема.

Генератор Peak Precision Hydrogen Trace 500cc производит 0,5 л в минуту. Чтобы достичь нижнего предела взрываемости с помощью этого газогенератора, он должен находиться в полностью закрытом пространстве, не подключаться к ГХ / приложению, иметь серьезную утечку и полностью отказываться от всех функций безопасности.Даже в этом крайне маловероятном сценарии генератору потребуется проработать 67 часов (~ 3 дня), чтобы достичь нижнего предела взрываемости.

Проводились ли какие-либо испытания для оценки безопасности генераторов водорода?

Генераторы водорода

Peak имеют маркировку CE и CSA и прошли внешние испытания в соответствии со стандартами IEC для лабораторного использования и требованиями безопасности на остаточный риск взрыва. Оценка проводилась при наихудшем сценарии путем испытаний на разбавление и неработающего вентилятора.Испытания показали, что опасности взрыва не существует, потому что нижний предел взрываемости, равный 4,1% водорода, не был достигнут при наихудших условиях внутри или снаружи генератора.

Где мне установить генератор?

Генератор можно безопасно разместить в лаборатории на столе, на полу или под автоматическим пробоотборником ГХ. Многослойная конструкция линейки Peak Precision позволяет размещать генераторы рядом с ГХ или другими приложениями. Генератор для работы должен располагаться на ровной ровной поверхности.

Газогенератор Peak Precision в лаборатории

Блок газогенераторов серии Precision в масштабе

Можно ли поставить генератор в шкаф?

Вокруг генератора должен поддерживаться достаточный воздушный поток, чтобы система вентиляции работала эффективно. Если генератор хранится в замкнутом пространстве, окружающая среда должна контролироваться с помощью кондиционера или вытяжного вентилятора. Необходимо предусмотреть возможность изменения объема воздуха в помещении 5 раз в час.

Задняя часть генератора при работе нагревается на ощупь — рекомендуется минимальное расстояние 15 см (6 дюймов) от других тел.

Вентиляционные отверстия не должны быть закрыты или подключены к какому-либо приложению. В генератор встроен безопасный принудительный отвод отработанных газов для предотвращения любого внутреннего газа или повышения давления.

Могу ли я разместить генератор вне лаборатории?

Это возможно при соблюдении рекомендуемых условий окружающей среды, необходимых для нормальной работы.Уменьшение длины трубопроводов снизит затраты, если они еще не установлены, и риск любых потенциальных утечек в трубопроводе останется незамеченным, что повысит безопасность установки. По возможности генератор следует размещать рядом или близко (<10 м) от ГХ / приложения.

Требуется ли вентиляция моих ГХ?

Если заказчик желает использовать вытяжной вентилятор или соединить трубку между выхлопом генератора и вытяжным шкафом, это возможно, но любой водород, выпущенный из ГХ, будет быстро рассеиваться в воздухе и не представляет опасности для лаборатории. персонал или окружающая среда.Если к выпускным отверстиям генератора прикреплены трубки, очень важно часто контролировать это, так как любые перегибы могут вызвать скопление газа и вызвать дополнительные проблемы со здоровьем и безопасностью. Нижний предел взрываемости (НПВ) водорода составляет 4,1%, и показано, что он не достигается генератором водородного газа Peak. Большая часть лабораторной среды не будет полностью герметичной, с кондиционированием воздуха, допускающим движение воздуха. Если у вас есть какие-либо вопросы, Peak предлагает бесплатные оценки объекта, опросы по установке и демонстрации.

Потребуются ли мне датчики водорода в лаборатории или печи ГХ?

В лаборатории количество водорода, произведенного / выброшенного в лабораторию, недостаточно для накопления и достижения нижнего предела взрываемости водорода. Риск значительного скопления газа в термостате ГХ также чрезвычайно низок, поскольку предусмотрены как функция аварийного отключения генератора водорода для защиты от утечек, так и функция аварийного отключения на входе в ГХ.

Если ваша лаборатория, правительство штата или бизнес-политика требует регулирования, датчиков или мониторинга, Peak может предложить датчики мониторинга как в помещении, так и в печи ГХ для полного спокойствия.

Звучит технически: Насколько сложно обслуживать генераторы газообразного водорода?

Техническое обслуживание очень простое, экономичное и не требует регулярного технического обслуживания инженера. Просто наполняйте резервуар деионизированной воды еженедельно. Профилактическое обслуживание (PM) требуется два раза в год — требуется замена картриджа деионизатора.

Peak также предлагает обучение пользователей, учебные пособия по Skype, PowerPoints, подробные руководства пользователя, круглосуточную техническую поддержку по телефону и поддержку на местах. Щелкните здесь , чтобы связаться.

Сколько ГХ может обеспечить один водородный генератор?

Как правило, 100 куб.см обеспечит два детектора ПИД. Конечно, необходимый генератор будет зависеть от расхода, типа газа-носителя, колонки, других детекторов и уникальных методов.

Ваш калькулятор потребности в газе можно найти здесь .

или , свяжитесь с нами для получения консультационного решения.

ROI — действительно ли это будет рентабельно?

Расчет стоимости газа, стоимости доставки, арендной платы за баллон, времени простоя персонала, администрирования, мер по охране труда и обучения, окупаемость инвестиций обычно составляет от 9 до 15 месяцев.

Каковы преимущества генераторов водорода перед баллонами?

• Более низкое давление = безопаснее (1-100 фунтов на кв. Дюйм на выходе)
• Регулируемый поток поддерживает безопасный уровень водорода (до 500 куб. См на выходе)
• Встроенные датчики утечки и функция автоматического отключения.
• Производство по запросу = минимальное хранилище.
• После установки — перемещать не нужно
• Все техобслуживание проводится в лаборатории
• Круглосуточная работа без выходных
• Сократите расходы и админ — никаких повторных заказов на газ
• Снижение выбросов углекислого газа — более экологичный вариант для вашей лаборатории

Насколько сложно установить водородный генератор?

Вовсе нет.Просто снимите упаковку, подключите внешнюю бутылку с деионизированной водой с защитой от ультрафиолета (на той же высоте или под генератором), подключите к электросети (10 А) и дайте ей нагреться до комнатной температуры. Подключайтесь к вашему ГХ с помощью предварительно очищенной (очищенной газом) трубы из меди или нержавеющей стали 1/8 дюйма.

Какой трубопровод мне нужен?

Подача газообразного водорода должна осуществляться через трубки из нержавеющей стали или меди аналитического качества с использованием компрессионных фитингов Swagelok. Важно заменить трубку, которая ранее использовалась для подачи гелия в ГХ, поскольку со временем на внутренней стороне трубки могут накапливаться отложения, которые водород будет переносить в приложение, вызывая более высокий фоновый сигнал в течение более длительного периода времени. .

Для любых соединений рекомендуется использовать компрессионные фитинги Swagelok для соединения труб из меди или нержавеющей стали. Никогда не следует использовать химическое соединение (например, Loctite), сварку или клеи, поскольку это может привести к попаданию летучих органических соединений (ЛОС) в подачу газа, что может повлиять на результаты.

При протяженности линий> 3 м может потребоваться использование трубопровода с 1/4 дюйма, уменьшенного до 1/8 дюйма, для питания каждого ГХ. Это значительно увеличивает объем и может усложнить установку.

Для линий длиной> 10 м между генератором и ГХ — проконсультируйтесь с Peak или специалистами по монтажу.

Какую воду я могу использовать для водородного генератора?

Peak рекомендует деионизированную воду (DI) с удельным сопротивлением> 1 МОм / чистотой проводимости <1 мкСм или выше. Если на вашем предприятии есть вода MilliQTM, это предпочтительнее. Пик не рекомендует подключать генератор к постоянному источнику деионизированной воды.

Для получения дополнительных технических, сервисных или консультационных услуг на месте:
Обратитесь в местную службу технической поддержки

Получите свое предложение сегодня

Генератор водорода QL-300 PEM

Генератор водорода QL используется для генерации до 99 единиц.Водород чистотой 9995% благодаря передовой мировой технологии PEM. Полученный водород можно использовать для газа-носителя и топливного газа для газовой хроматографии (ГХ), газа столкновений ICP-MS, реактора гидрирования, топливных элементов и оборудования для испытаний на выбросы. Это идеальное оборудование для замены обычных газовых баллонов в лаборатории. Генератор водорода QL — идеальное решение для добычи газа на месте.

В системах QL Hydrogen Generation используются платиновый катализатор и технология PEM (протонообменная мембрана) для разделения деионизированной воды на составные части.Протонообменная мембрана (PEM) позволяет только воде и положительным ионам перемещаться между отсеками. Мембрана также служит электролитом в ячейке, устраняя необходимость в опасных жидких электролитах, таких как концентрированный гидроксид калия. Электролиз воды PEM просто разделяет чистую деионизированную воду (H ₂ O) на составляющие части, водород (H ₂ ) и кислород (O ₂ ), по обе стороны от мембраны.

Когда на электролизер подается постоянное напряжение, вода подается на анод или кислородный электрод и окисляется до кислорода и протонов, а электроны высвобождаются.Протоны (ионы H ⁺ ) проходят через PEM на катод или водородный электрод, где они встречаются с электронами с другой стороны цепи и восстанавливаются до газообразного водорода. В клетке происходят две реакции:

1. 2H ₂ O -> 4H ⁺ + 4e ^— + O ₂
2. 4H ⁺ + 4e ^— -> 2H ₂

Таким образом, единственно возможные компоненты потоков — водород, кислород и водная влага.

Приложения:

• Газ-носитель и топливный газ для газовой хроматографии
• Подача водорода для топливного элемента
• ИСП-МС газ для столкновений
• Подача водорода в реактор гидрирования
• Подача водорода для оборудования для испытаний на выбросы
• Газоанализатор опорный газ
• Реакционный газ ELCD (детектор проводимости)
• АЭД (атомно-эмиссионный детектор) реакционного газа
• Другая область применения чистого водорода

Преимущества продукта:

• Технология твердого полимерного электролита
• Структура нескольких электродов и многоэлементной электролизной ячейки
• Электролиз чистой воды (без добавления щелочи)
• Низкое энергопотребление
• Низкое напряжение ячейки
• Высокая эффективность электролиза

Основные характеристики:

Ожидается, что общее время выполнения заказа составит две-три недели.

Руководство по эксплуатации генератора водорода QL-300 PEM

Стэнли Мейер 8XA HHO водородный топливный контур от

Эта профессиональная печатная плата включает в себя весь блок управления процессом электрической поляризации (8XA) Стэна, плату регулятора напряжения
9XD и схемы переменного генератора импульсов 9XB — все в одном.

Новый улучшенный дизайн.

Это полная схема процесса электрической поляризации Стэна, а не только генератор сигналов!

Это оригинальная схема Стэна Мейера, взятая прямо из его демонстрационной коробки для патентного бюро!

Все, что требуется, — это источник питания переменного тока 12 В, регулятор мощности и водяной элемент.

Водяной топливный элемент не показан.

Поставляется в полностью собранном и протестированном виде! Некоторые используют это в своих транспортных средствах для выработки газа HHO для экономии топлива.

В этой установке нет резонанса, но она производит много HHO!

Эта схема взята непосредственно из оригинального блока процесса электрической поляризации Стэна

Причины использования платы процесса электрической поляризации Стэна на вашем автомобиле:

• Электролиты, питающие детали двигателя, не требуются — просто используйте обычную воду из-под крана
• Нет пищевой соды, NaOH или KoH, которые засоряют ваш топливный элемент
• Потребляемый ток НАМНОГО меньше, чем у предшествующих технологий (электролиз)
• Металлические возбудители (трубки / пластины ячеек) не растворяются в воде
• Очищает внутренние отложения углерода в вашем двигателе
• Уменьшите зависимость от бензина СЕЙЧАС
• Увеличьте пробег и мощность

Часто задаваемые вопросы
============================

Q.Производит ли это газ HHO?

A. Да, количество выделяемого газа зависит от того, насколько высоко установлен трансформатор Powerstat, и расстояния между пластинами элементов

В. Какой вид топливного элемента можно использовать с ним?

Блок процесса электрической поляризации А. Стэна был разработан для работы с его подвижной ячейкой с дистанционной пластиной, но он также будет работать и с трубчатыми ячейками. Если вы прочитаете патенты Стэна, вы увидите, что он упоминает, что трубчатые ячейки более эффективны, но любой тип ячейки будет работать

Q.Какую воду я использую?

A. Стэн разработал его как тест для патентного ведомства и разработал его для работы с обычной водопроводной водой. Поэтому никаких электролитов и добавок не требуется! Просто добавьте водопроводную, дождевую или колодезную воду! Дистиллированная вода будет работать, если в контуре используется самое высокое напряжение, но она не производит столько газа, сколько водопроводная вода, для которой она предназначена

Q. Позволит ли это мне запустить машину на 100% воде?

A. Нет, он не будет полностью работать на воде, но позволит вам использовать меньше бензина, чем без него.Конечная цель — ЗАМЕНИТЬ бензин, но мы должны работать постепенно. Использование меньшего количества бензина — это первый шаг к дальнейшему развитию работы Стэна.

В. Почему готовая доска Стэна Мейера такая дорогая?

A. Основная причина разницы в цене в том, что собранная плата паяется, разводится и тестируется вручную. Мы должны покрыть время, необходимое для выполнения всего этого, а для того, чтобы сделать это правильно, требуется много времени. Большинство людей предпочитают, чтобы комплект был уже собран, поэтому все, что им нужно сделать, это подключить его к своему топливному элементу, и все готово!

Q.В чем разница между этим и теми ячейками, которые я вижу повсюду в Интернете?

A. Установка Стэна во многих отношениях полностью отличается от предшествующего уровня техники. Вот лишь некоторые из них:

Этот контур отлично работает и гарантированно производит газ HHO. Требуется входное напряжение 12 В постоянного тока или 12 В переменного тока и 120 В. Также требуется Variac, включает инструкции и схемы для подключения …

Разработка генератора водорода для обогащения водородом двигателя внутреннего сгорания — IJERT

Разработка генератора водорода для обогащения водородом двигателя внутреннего сгорания

Ашиш Кудесиа1

1 студент, кафедра машиностроения, университет MATS,

Райпур, Чхаттисгарх, Индия.

Д-р А. М. Бисен2

2Профессор кафедры машиностроения, Университет ИНДУС,

Ахмадабад, Гуджарат, Индия.

Резюме В статье представлена ​​разработка и разработка бортового генератора водорода для обогащения водородом двигателя внутреннего сгорания, а также использования водорода для любых других целей. Производство водорода путем электролиза осуществлялось с помощью процесса с мокрым электролизером, который очень неэффективен. Таким образом, чтобы преодолеть неэффективность и оптимизировать производительность, в разработанном генераторе используется процесс с сухими электролизерами.Производство водорода на борту в основном осуществляется с помощью реактора частичного окисления и электролиза воды. Генератор использует электрическую энергию батареи для проведения процесса электролиза и вырабатывает водород. Водород, который имеет высокую скорость горения, при добавлении к бензину в двигателе внутреннего сгорания увеличивает скорость распространения пламени. Выбросы углеводородов, окиси углерода и некоторых других параметров снижаются с увеличением процентного содержания водорода. Приведены характеристики разработанного бортового электролизера.Основная цель данной статьи — изучить и проанализировать возможность использования спроектированного генератора в двигателях внутреннего сгорания и других возможных целях.

Ключевые слова Водород, электролиз, бензин, обогащение.

1. ВВЕДЕНИЕ

   Снижение выбросов и повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания продолжает оставаться сложной задачей, особенно когда добавляется ограничение на поддержание высокого КПД двигателя. Повышение эффективности поршневых двигателей постоянно преследовалось с тех пор, как двигатели с циклом Отто были впервые использованы в качестве силовых установок для транспортных средств.Важное влияние расхода топлива на такие факторы, как дальность полета, эксплуатационные расходы и конструкция автомобиля, всегда были важными при проектировании. В течение последнего десятилетия влияние факторов окружающей среды и национальный интерес к энергосбережению подчеркнули необходимость производства чистых и эффективных двигателей. Многие концепции повышения эффективности и соответствия стандартам выбросов были протестированы и опубликованы. Эти идеи включают использование водорода в качестве добавки или использование водорода в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, которые обсуждались и исследовались в течение многих лет.

   Есть некоторые комплекты, которые утверждают, что для управления транспортным средством используется водородный генератор, подключенный к генератору переменного тока, но на самом деле это невозможно, и это было доказано многими исследованиями. Поскольку электролизер потребляет больше энергии от двигателя. Механическое сопротивление, создаваемое генератором переменного тока и из-за этого большее количество тока, составляет

   , затраченное электролизером, чем количество произведенного водорода. Кроме того, невозможно преобразовать одну форму энергии в другую со 100% -ным КПД.Есть также поддельные комплекты, доступные здесь, в Индии, которые обещают увеличить пробег, и люди покупают их из-за недостатка знаний. В этих наборах есть электролизеры, которые производят водород из влажных элементов, что является наиболее простым и неэффективным способом получения водорода. Это приводит к уменьшению пробега и отсутствию повышения эффективности.

   Одним из наиболее эффективных решений для снижения некоторого количества выбросов является сгорание с использованием обедненной смеси с водородом в двигателях внутреннего сгорания, которое может обеспечить низкие выбросы и более высокий термический КПД по нескольким причинам.Во-первых, избыток кислорода в загрузке дополнительно окисляет несгоревшие углеводороды и монооксид углерода. Во-вторых, избыток кислорода снижает пиковые температуры сгорания, что препятствует образованию оксидов азота. В-третьих, более низкие температуры сгорания увеличивают удельную теплоемкость смеси за счет уменьшения чистых потерь на диссоциацию. В-четвертых, по мере увеличения удельной теплоемкости термический КПД цикла также увеличивается, что дает возможность для лучшей экономии топлива.

   Но эффективная работа на обедненной смеси с точки зрения хороших характеристик автомобиля, экономии топлива и низких выбросов углеводородов ограничена по нескольким причинам.Снижение указанного среднего эффективного давления (IMEP) происходит с обедненными смесями, что вызывает значительные колебания мощности и вызывает помпаж двигателя и вибрации силовой передачи. Кроме того, по мере того, как соотношение смеси становится беднее, процесс сгорания замедляется и происходит на больших интервалах угла поворота коленчатого вала, тем самым вызывая повышение уровней выбросов углеводородов и расхода топлива. Кроме того, термический пограничный слой или расстояние гашения увеличивается с более бедными соотношениями в смеси, что также приводит к увеличению уровней выбросов углеводородов.Даже несмотря на то, что для окисления этих углеводородов доступен избыток кислорода, гасящий эффект стенки цилиндра все равно приведет к чистому увеличению выбросов углеводородов. Пропуски зажигания на обедненном топливе характеризуются высокими выбросами углеводородов, неустойчивой работой двигателя и низкой топливной экономичностью.

   Вышеупомянутые проблемы работы с обедненной смесью могут быть решены путем использования водорода в качестве катализатора в процессе сгорания. Водород, подаваемый из генератора, увеличит скорость распространения пламени, и проблема тушения также будет решена.Разработанный водородный генератор будет использоваться при работе на обедненной смеси в двигателе. Для проверки работы на обедненной смеси нескольких датчиков

   , и эти датчики будут гарантировать подачу водорода только при сжигании обедненной смеси.

2. ГЕНЕРАЦИЯ ВОДОРОДА

   Производство водорода осуществляется многими процессами, которые используются в зависимости от пригодности и необходимого количества водорода. В этой конструкции водород получают путем электролиза воды.Электролиз воды — это разложение воды на газы кислорода и водорода, возникающее при прохождении электрического тока. Если используемое электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнечные батареи, это, безусловно, уменьшит углеродный след. Электролиз одного моля воды дает один моль водорода и половину моля кислорода в их обычных двухатомных формах. На катоде появится водород, а на аноде появится кислород.

   Водород — самый простой и самый распространенный элемент во Вселенной.Он составляет около 75% всей материи Вселенной. Это базовый элемент с огромным потенциалом. Это неметаллический элемент с атомным номером 1. Газообразный водород или молекулярный водород состоит из двух атомов водорода, скрепленных ковалентной связью. Водород производит чистую энергию. Энергосодержание водорода намного выше по сравнению с другими обычными видами топлива, такими как бензин, уголь и природный газ. Удельная энергия водорода составляет 141 кДж на грамм, что примерно в три раза больше, чем у бензина.Удельная энергия — это содержание энергии в топливе на единицу массы.

3. ТЕКУЩИЙ СЦЕНАРИЙ

   В последние годы проявился большой интерес к изучению вариантов экологически чистой энергии. Даже сейчас наша энергия поступает в основном из ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть и природный газ. Поэтому очень важно найти возобновляемый источник энергии, который мы можем легко извлечь. А водород — один из вариантов, доступных в изобилии, но его нужно извлекать из разных источников.За несколько десятилетий было найдено множество методов, которые могут извлекать водород, но не являются полностью эффективными. Были предприняты попытки получить газообразный водород во многих лабораториях и в небольших масштабах. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии проводит исследования по нескольким методам производства водорода, таким как ферментация, биологическое расщепление воды, фотоэлектрохимическое расщепление воды, преобразование биомассы и отходов, расщепление термальной воды солнечными батареями и электролиз возобновляемых источников. Другой исследуемый метод — это фотоэлектрохимическое расщепление воды для получения водорода с использованием солнечного света для прямого разделения воды на водород и кислород. Считается, что это самый чистый способ производства водорода, но возможность использования этого метода ограничена.Также изучается разделение солнечной термальной воды, в котором высококонцентрированный солнечный свет используется для создания высокой температуры, необходимой для расщепления метана на водород и углерод.

4. КОМПОНЕНТЫ

   Основным элементом экспериментальной установки является генератор водорода и его источник питания, который используется для проведения электролиза. Также используется микроконтроллер, который использует различные датчики и контроллеры для записи данных, а также для обеспечения безопасности. Водород является легковоспламеняющимся газом и очень опасен при неосторожном обращении.Для предотвращения взрыва

   или имплозия во всей системе используются устройства, такие как пламегаситель и барботер.

   Рис.1: Разработанный водородный генератор

   1. Корпус

      Корпус генератора удерживает электролит и электродные пластины. Он изготовлен из полиэтилена низкой плотности толщиной 2 мм. В корпусе находятся все электродные пластины, которые наложены друг на друга. Все электродные пластины расположены в соответствии с полярностью.На каждом конце есть два корпуса, которые удерживают между собой все электроды. В корпусе есть отверстия, через которые затягиваются болты. Оба корпуса имеют разъемы для ввода и вывода электролита, а также для вывода водорода. Эти соединители изготовлены из латуни и имеют резьбу для крепления на корпусах.

   2. Электроды

      Генератор состоит из нескольких пластин, установленных друг на друга и разделенных резиновым уплотнением. Эти пластины изготовлены из нержавеющей стали 20 калибра.Для предотвращения коррозии на поверхности пластин используется нержавеющая сталь. Используемые пластины изготовлены из высококачественной нержавеющей стали, чтобы предотвратить окисление хрома с пластин. Каждая пластина соединена с соответствующим электрическим соединением, то есть положительной пластиной или анодом, отрицательной пластиной или катодом и нейтральной пластиной. Перед установкой электродных пластин каждая пластина шлифуется на шлифовальном ленточном станке для удаления окисленных материалов с поверхности, а также для достижения максимальной площади поверхности.

   3. Электролит

      Электролит образуется из смешанных дистиллированной воды и гидроксида натрия. Раствор тщательно перемешивают и заливают в резервуар-накопитель. Очень важно поддерживать соотношение смеси дистиллированной воды и гидроксида натрия. Чем больше увеличивается доля гидроксида натрия, тем выше сопротивление раствора электролита. Это приводит к увеличению потребления энергии и снижению производительности. В этом генераторе сохраняется соотношение 1:10 или 1: 5, где 1 литр

      дистиллированная вода содержит десять или пять граммов гидроксида натрия.

   4. Водохранилище

      Резервуар содержит раствор электролита, а также имеет соединения для ввода и вывода электролита. Подача раствора электролита из генератора также служит выходом добываемого газа. Давление, создаваемое газом, способствует возвращению электролита в резервуар и, следовательно, завершению цикла. Резервуар находится на более высокой высоте, чем генератор, чтобы обеспечить подачу раствора электролита в генератор под действием силы тяжести.Для завершения цикла бак должен быть герметичным.

   5. Электронная схема

      Электронная схема состоит из датчика тока ACS 712, датчика температуры DS 18b20 и микроконтроллера, который считывает аналоговый входной сигнал с датчиков, преобразует его в считываемые значения и записывает их. Используемый микроконтроллер — это Arduino nano. Схема также состоит из предохранительного выключателя, который отключает цепь генератора при достижении порогового значения как тока, так и температуры.Микроконтроллер программируется с использованием интегрированной среды разработки Arduino. В микроконтроллере имеется много памяти для дальнейшей оптимизации системы, а также для программирования, необходимого для системы сжигания бедной смеси.

   6. Устройства безопасности

   Поскольку водородный газ имеет тенденцию к очень быстрому возгоранию, а также к возгоранию, используются предохранительные устройства, такие как обратные пламегасители, барботеры и обратные клапаны. Все эти устройства используются для предотвращения возгорания и обеспечения безопасности.Гаситель обратного пламени состоит из очень маленьких катушек со стальной ватой внутри трубок, которые предотвращают обратный огонь. Фактически он работает как односторонний клапан.

   РИС.2: СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ

   Барботер также служит для предотвращения возгорания, и это очень простое устройство. Он состоит из резервуара, наполненного водой, и входного патрубка для газа. Образующийся газ поступает в резервуар снизу, образуя пузырьки, которые также служат индикатором.

5. НАБЛЮДЕНИЯ

Скорость образования газа при электролизе воды зависит от электролита, расстояния между электродами, площади и подготовки электродов, тока, протекающего в ячейке, а также концентрации и температуры электролита.

Объем газа

Объем, полученный при электролизе воды, рассчитывается с использованием закона электролиза Фарадея. В воде вес одного моля составляет

H = 2 x 1,008 г / моль (1)

O = 15,999 г / моль (2)

Таким образом, 1 моль h3O = 18,015 г / моль

Подача тока составляет 30 ампер в течение 30 минут (1800 секунд),

Окислительно-восстановительные реакции: на катоде

2H + (водн.) + 2e- h3 (г) (3)

На аноде

OH- (водн.) + OH- (вод.) H3O (l) + ½ O2 (г) + 2e- (4)

Число молей электронов:

30 A x 1800 сек = 2x (1.08 x 105) кулонов (5) Принимая постоянную Фарадея

1,08 x 105 C x 0,5 F / 96 485 C = 0,5596 моль электронов.

В электролизе воды участвуют 2 электрона, при этом выделяется 1 объем газообразного кислорода, когда производятся 2 объема газообразного водорода.

Используя закон идеального газа, объем газообразного водорода, производимого при стандартной температуре и давлении, составляет:

пВ = nRT (6)

Где p = давление = 1,013 x 105 Па V = объем = подлежит определению!

n = количество родинок = 0.5596 R = газовая постоянная = 8,3141

T = Температура = 298 K

ИЛИ V = nRT / p

Ставим все вышеперечисленные значения

= 13,687 литра за 30 минут при 30 А электрического тока. За одну минуту произведено 0,4562 литра газообразного водорода.

Было замечено, что результаты, полученные теоретически, значительно хуже реальных.

ТАБЛИЦА I. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕНЕРАТОРА

ОБСУЖДЕНИЯ

Результаты тестирования обогащения водородом по нескольким ссылкам показали несколько эффектов:

1. Снижение выбросов выхлопных газов;

2. улучшенная мощность двигателя при впрыске водорода;

3. Повышенная экономия топлива при определенных условиях работы двигателя, обычно 20%.

   Подробная программа исследований теперь является единственным способом подтвердить и объяснить эти первоначальные наблюдения разработанным водородным генератором.

   С другой стороны, есть некоторые сдерживающие факторы:

   • Электролит требует регулярной доливки.

   • Соответствующие стандартизированные исследования не проводились.

   • Некоторая энергия теряется в системе электролизера из-за омического нагрева и т. Д.

   • Было доказано несколькими ссылками, что количество выделяемого водорода меньше, чем величина механического сопротивления или мощность, потребляемая от двигателя.

   • Гарантия на двигатель может быть аннулирована при использовании в двигателе этих типов генераторов.

     Все эти проблемы могут быть решены следующими методами

   • Использование солнечной энергии для производства водорода на борту транспортного средства может значительно снизить нагрузку на двигатель. Таким образом, механическое сопротивление двигателю через генератор будет уменьшено, и определенно произойдет увеличение эффективности и пробега.

   • Можно использовать другой метод, который заключается не в производстве водорода на борту, а в производстве водорода в тех местах, где есть солнечные батареи и используются возобновляемые источники энергии.Произведенный водород будет сжиматься и храниться в резервуаре и при необходимости использоваться транспортными средствами.

   • Проблемы, связанные с омическим нагревом, могут быть решены путем использования и исследования материалов, которые обладают очень меньшим сопротивлением и могут использоваться в качестве электродов в генераторах этого типа.

     Кроме того, во время испытаний было замечено, что производство водорода полностью зависит от величины тока, протекающего через элемент, а не от напряжения, если оно удвоено.Следующим этапом этого исследования будет производство водорода с помощью этого генератора с использованием возобновляемых источников

     как солнечные батареи. После этого полученный чистый водород будет использоваться в двигателе внутреннего сгорания или в качестве дополнения к процессу сжигания бедной смеси.

     ВЫВОДЫ

     • Разрабатывается водородный генератор, который одновременно оптимизируется для повышения производительности при минимальном потреблении энергии.

     • Водород и газообразный кислород, образующиеся при генерации, можно использовать для обогащения водородом двигателя или в жилых, промышленных и коммерческих целях.

     • Производство водорода с помощью этого генератора должно производиться только за счет возобновляемых источников энергии, чтобы уменьшить углеродный след.

     • Поскольку водород называют топливом будущего, необходимы обширные исследовательские программы для изучения различных методов производства водорода и выбора лучших из них.

   ССЫЛКИ

   1. Палмер Д. Водород во Вселенной. 1997.

   2. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии.Исследования водорода и топливных элементов. 2013.

   3. Манесс, П., Тамманнаговда, С., Магнуссон, Л. Ферментация и Пеннингтон, Г. Электрогидрогенные подходы к производству водорода. Годовой отчет о проделанной работе за 2010 год. Министерство энергетики США.

   4. Тейлор, Чарльз Ф .: Двигатель внутреннего сгорания в теории и на практике. Тт. 1 и 2, 2-й, Mass. Inst. Tech. Пресс, 1968.

   5. Hoehn, F. W .; и Дауди, М. В.: Технико-экономическое обоснование дорожного транспортного средства, работающего на бензине, обогащенном водородом.Девятая межобщественная конференция по преобразованию энергии. Являюсь. SOC.Mech. Eng., 1974, с. 956-964.

   6. Основы двигателя внутреннего сгорания: Джон Б. Хейвуд.

   7. Bolt, J .; and Holkeboer, D.: Смеси бедного топлива и воздуха для двигателей с искровым зажиганием высокого сжатия. SAE Trans., Т. 70, 1962, стр. 195-202.

   8. Hoehn, F. W .; Baisley, R.L .; и Дауди, М. В.: Преимущества технологии сверхнизкого сжигания с использованием бензина, обогащенного водородом.Десятая межобщественная конференция по преобразованию энергии. Inst. Электроэнергетика, 1975, с.1156-1164.

   9. Stebar, R. F .; и Паркс, Ф. Б.: Контроль выбросов с помощью обедненной смеси с использованием топлива с добавлением водорода. Документ SAE 740187, 1974.

   10. Эриксон, П. А. Производство водорода для топливных элементов путем риформинга метанола, полученного из угля. Квартальный отчет о техническом прогрессе, апрель 2005 г., Калифорнийский университет в Дэвисе.

   11. Стив Перхам; Водород снижает выбросы углерода от транспортных средств.

Способ производства электроэнергии и водорода при отсутствии внешней энергии

Электронное поведение водородной электролитической ячейки как элемента схемы может быть представлено нелинейной характеристической кривой VI , как схематически показано на рисунке 1. Кривая VI показывает, что полное напряжение ячейки E _e является наложение двух отдельных напряжений: (1) практическое напряжение разложения, E _d и (2) дополнительное приложенное напряжение ΔE , которое при наложении на E _d дает электролитический ток I _e , ΔE затем отождествляется с электродвижущей силой ( эдс, ) для проведения электролитического тока.Поскольку напряжение разложения E _d является ограничением статического состояния нулевого тока, оно отождествляется с барьерным потенциалом ^{2, 3, 4, 5} . Для элемента, подвергающегося электролизу, источник напряжения, внешний по отношению к элементу, должен подавать напряжение E _e , _, , определяемое по формуле:

E _e = E _d + ΔE . (1)

Рисунок 1. Работа водно-электролитической ячейки с полимерно-электролитной мембраной (ПОМ). а — элементарная ячейка, подключенная к одному источнику питания: PS: источник питания; Q: заряд на поверхности электрода; E: вектор электростатического поля; A: площадь поверхности электрода; L: расстояние между электродами. б, кривая ВАХ. Ed: напряжение разложения; Ee: электролитическое напряжение; ΔE: дополнительное приложенное напряжение по сравнению с Ed.

Когда течет ток I _e , при применении E _e продукт E _e I _e представляет собой общую мощность, которую блок питания должен обеспечивать.Значение этой мощности зависит от значения E _d , что выражается следующим образом:

P = I _e ( E _d + ΔE ). (2)

Первый член E _d I _e представляет мощность, обеспечиваемую источником для тока, чтобы преодолеть барьерный потенциал E _d до того, как ячейка станет проводящей. Обычная электролитическая схема с одним источником напряжения (SSE) требует мощности, заданной формулой.(2).

Метод ESI-PSE, показанный на рисунке 2a. , подает потенциалы на электроды двойным способом. Это суперпозиция напряжений с использованием двух независимых источников напряжения; источник напряжения смещения, который индуцирует E _d на электродах ячейки (этап 1 на рисунке 2b), и источник постоянного тока, который обеспечивает питание элемента (этап 2 на рисунке 2b). Эти источники могут действовать параллельно независимо и снабжать электроды ячейки индивидуальными потенциалами, таким образом обеспечивая суперпозицию, при которой результирующее напряжение между электродами ячейки равно величине алгебраической суммы отдельного потенциала, т.е.е., E _d + ΔE (рисунок 2c).

Источник напряжения смещения не должен вырабатывать электрический ток, а просто статическое напряжение из-за состояния нулевого тока в E _d . Напряжение ячейки E _e является суперпозицией ΔE на E _d , и весь соответствующий электролитический процесс является суперпозицией процесса переноса заряда, в котором применяется ΔE (т.е.е., мощность используется) в процессе создания электростатической энергии, где применяется E _d (т.е. мощность не используется). Если ток 2F протекает, чтобы произвести 1 моль H ₂ и половину моля O ₂ , и поскольку эффективность тока, как известно из экспериментальных данных, почти равна единице, общая потребляемая мощность для ESI-PSE снижается. в обобщенном виде для любой данной ячейки, независимо от E _d , температуры, давления, состава раствора электролита и размера ячейки:

P ^* = 2F ( E _e — E _d ) = 2F ΔE .(3)

Рисунок 2. Принцип ESI-PSE. а, поведение системы ESI-PSE при электролизе. FG: генератор поля; А: анод; C: катод; Rcell: сопротивление клетки. б, эквивалентная схема шага 1. в, эквивалентная схема шага 2.

Источник напряжения смещения PS1 отвечает за создание электростатической энергии для перевода H ₂ O в состояние разложения. Он используется для создания потенциала E _d между электродами посредством электростатической индукции, тем самым делая электроды биполярными.Таким образом, система состоит из двух контуров, контура 1 и контура 2. Общее напряжение смещения поровну делится на E _d между тремя каналами: FG (+) — A, B-C и C-FG (-). Следовательно, E _d индуцируется как плавающий потенциал на электродах ячейки с полярностью, как показано на рисунке 2a. Эта система способна предотвратить влияние двух источников напряжения друг на друга. Из-за состояния нулевого тока PS1 не нуждается в подаче тока, а просто создает статическое напряжение на электродах.Ячейку теперь можно заменить изолированной схемой, которая содержит источник индуцированного напряжения, обеспечивающий выходное напряжение E _d между электродами ячейки, A и C. Рабочие характеристики ячейки можно объяснить с помощью ряда шагов. Во-первых, при выходном напряжении PS1 В _PS = E _d , I = 0 (нулевая точка). Во-вторых, если В _PS увеличивается от нулевой точки, электролитический ток I = I _e течет из-за общего напряжения источника ( ЭДС ) ΔE = В _ПС — E _d .Следовательно, два источника могут быть заменены одним источником, который обеспечивает ΔE . Кроме того, напряжение на ячейке (напряжение ячейки) составляет E _d + ΔE в результате наложения ΔE на E _d. Если ток 2F течет, чтобы произвести 1 моль H ₂ и половину моля O ₂ , и поскольку эффективность тока, как известно из экспериментальных данных, почти равна единице, общая потребляемая мощность для ESI-PSE уменьшается. к обобщенному виду, заданному формулой.(3) для любой данной ячейки, независимо от напряжения разложения E _d , температуры, давления, состава раствора электролита и размера ячейки: в типичной системе элементов, в которой ячейка подключена к единственному источнику напряжения (SSE ), мощность, необходимая для выработки 1 моля H ₂ , равна,

P ^o = 2F ( E _d + ΔE ). (4)

Для сравнения мощности двух электролитических схем имеем соотношение мощностей:

P ^* / P ^o = ΔE / ( E _e + E _d ).(5)

.