Водород из воды для отопления видео: Отопление дома водородом или как отапливать дом водой. Финальные тесты перед автономным запуском — YouTube

Содержание

Отопление дома на водороде своими руками, газ брауна

Водород — один из источников отопления дома

В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.

Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Рекомендуем к прочтению:

Котел отопления на водороде итальянского производства

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Рекомендуем к прочтению:

Преимущества отопления на водороде

Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:

Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
Очень скоро водородное отопление своими руками сможет заменить традиционные системы, таким образом, освободив общество от добывания разного топлива – нефти, газа, угля и дров.
КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.

Еще один вариант – использование газа Брауна

Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления. Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.

Установка для получения газа Брауна

Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.

Генератор водорода для отопления своими руками

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и геотермальное тепло — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H₂ – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H₂, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H₂ надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.
Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа
При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.
Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
— диаметр внешней трубки — 25.317 мм;
— диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.
От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность
ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.
Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.
Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.
Конструкция бабблера
Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие 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.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Обратите внимание на статью, в которой приведены другие источники энергии, которую можно использовать для обустройства отопления дома: https://aqua-rmnt. com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Схема топливной ячейки «сухого» типа

Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм.
В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой.
Изготовление боковых стенок
Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению.
Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон.
В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков.
Вот такой комплект деталей необходимо подготовить перед сборкой топливной ячейки
Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.
После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов.
Укладку электродов начинают с уплотняющего кольца
Обратите внимание: плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы с разноимёнными зарядами будут касаться, вызывая короткое замыкание!
Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора.
При сборке пластин важно правильно ориентировать выходные отверстия
После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
При финальной затяжке обязательно контролируют параллельность боковых стенок. Это позволит избежать перекосов
При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру.
Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания.
Собрав несколько топливных ячеек и включив их параллельно, можно получить достаточное количество газа Брауна
На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Видео: Сборка устройства

Видео: Работа конструкции «сухого» типа

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

В процессе работы установки важно не перегревать генератор. При повышении температуры до 65 градусов Цельсия и более электроды аппарата будут загрязняться побочными продуктами реакции, из-за чего производительность электролизёра уменьшится. Если же это всё-таки произошло, то водородную ячейку придётся разобрать и удалить налёт при помощи наждачной бумаги.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Правила безопасности необходимо соблюдать не только при монтаже водородного генератора. При сборке и эксплуатации биореактора тоже нужно быть крайне осторожным, поскольку биогаз взрывоопасен. Подробнее об этом типе установке читайте в следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые — техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Котел отопления на водороде: обзор лучших. Водородный котел

Использование водорода в отоплении

Котел отопления на водороде итальянского производства

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Принцип работы водородного отопления

Газ выделяет большой объем тепловой энергии, которая образуется при взаимодействии водородных и кислородных молекулярных соединений. Процесс требует много места, выделяет КПД более 80% и при обустройстве схемы необходимо позаботиться о большой емкости, в которой и будет происходить взаимодействие молекул с последующим выделением тепла.

Если хозяин просчитывает, как сделать водородное отопление дома, нужно знать, что при выходе из котла температура теплоносителя может достигать показателей +40 С. Таких параметров хватает для подачи тепла в помещения большого размера. По устройству котлы могут быть модульными, оснащенными катализатором в каждом канале выхода. Это свойство особенно удобно при формировании системы отопления на много лучей – каждый канал можно отрегулировать с подачей теплоносителя по индивидуальным параметрам температуры.

Получается, что если правильно рассчитать показатели, то при монтаже одного котла с водородным отоплением можно провести отопление по нескольким комнатам с учетом разных температурных показателей. Например, один вывод запускается на теплые полы, второй – к трубопроводу под потолок, третий – запускается в гостиную и так далее.

Совет! Чтобы снизить расходы, можно оборудовать обогрев на солнечных батареях, коллекторах, поставить водородный генератор для отопления частного дома. В этом случае затраты на обслуживание потребуются минимальные, регулярных расходов практически не будет.

Преимущества и недостатки

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

Нет огня. Тепловая энергия вырабатывается в процессе протекания химической реакции, где не требуется горения любого вида топлива.
Постоянство температурных показателей. Теплоноситель поддерживается в нагретом до +40 С состоянии на всем протяжении времени, пока котел запущен в эксплуатацию.
Универсальность применения. Нет никаких ограничений для формирования системы в любых строениях.
Практичность. Невысокая температура теплоносителя гарантирует отсутствие ожогов, а смонтировать схему отопления сможет домашний мастер с минимальными навыками владения инструментом.
Экологичность. В процессе работы прибор не выделяет вредных газов, продуктов сгорания, частиц отработки и шлака. Котел выделяет нейтральный газ, не загрязняющий атмосферу.

Окупается схема через 3-3,5 года, при условии применения в качестве постоянного и основного источника тепла. Единственной альтернативой может стать газовое отопление, но при всей дешевизне топлива, подключение к магистрали не всегда возможно.

К минусам относят высокую взрывоопасность водорода, поэтому важно обеспечить все степени безопасности при использовании сырья и транспортировку топлива только в низкотемпературных режимах. Именно из-за сложностей в подвозе водорода такая схема отопления применяется сегодня достаточно редко.

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Перспективы водорода как топлива для котла отопления

Водород – это самое распространенное «топливо» во Вселенной и десятый по распространению химический элемент на Земле. Проще говоря – проблем с запасами топлива у вас не будет.
Этот газ не может навредить ни людям, ни животным, ни растениям – он не токсичен.
«Выхлоп» водородного котла абсолютно безвреден – продуктом горения этого газа является обычная вода.
Температура горения водорода достигает 6000 градусов Цельсия, что говорит о высокой теплоемкости этого вида топлива.
Водород легче воздуха в 14 раз, то есть при утечке «выброс» топлива улетучится из котельной сам по себе, причем в очень сжатые сроки.
Стоимость одного килограмма водорода – 2-7 долларов США. При этом плотность газообразного водорода равна 0,008987 кг/м3.
Теплотворная способность кубического метра водорода – 13 000 кДж. Энергоемкость природного газа в три раза выше, но себестоимость водорода как топлива ниже в десятки раз. В итоге альтернативное отопление частного дома водородом обойдется не дороже практики использования природного газа. При этом владельцу водородного котла не нужно оплачивать аппетиты хозяев газовых компаний и строить дорогостоящий газопровод, а равно и проходить чрезвычайно бюрократизированную процедуру согласования всяческих «проектов» и «разрешений».

Словом, как топливо водород имеет самые радужные перспективы, которые уже оценила аэрокосмическая отрасль, использующая водород для «заправки» ракет.

Современная разработка — водородный отопительный котел

Как работает котел отопления на водороде

Точно так же, как и обычный газовый котел:

Топливо подается на горелку.
Факел горелки разогревает теплообменник.
Залитый в теплообменник теплоноситель транспортируют к батареям.

Только вместо магистрального газопровода или емкостей со сжиженным горючим для производства топлива необходимо использовать особые установки – генераторы водорода.

Причем самый распространенный вид бытового генератора – это электролитическая установка, расщепляющая воду на водород и кислород. Себестоимость топлива, которое производят электрические генераторы для отопления водородом доходит до 6-7 долларов за килограмм. При этом для производства кубического метра горючего газа необходима вода и 1,2 кВт электроэнергии.

А вот на отводе продуктов горения в данном случае можно сэкономить. Ведь в процессе горения смеси кислорода и воздуха выделяется только водяной пар. Так что «настоящий» дымоход такому котлу не нужен.

Плюсы водородных котлов

Водородом можно «топить» любые котлы. То есть абсолютно любые – даже старые «советские» агрегаты, приобретенные в 80-х годах прошлого века. Для этого вам понадобится новая горелка и гранит или шамотный камень в топке, увеличивающий тепловую инерцию и нивелирующий эффект перегрева котла.
У водородных котлов увеличенная тепловая мощность. Стандартный газовый котел на 10-12 кВт на водороде «выдаст» до 30-40 киловатт тепловой мощности.
Для отопления водородом по большому счету нужна только горелка. Поэтому «под водород» можно переделать даже твердотопливный котел, инсталлировав горелку в топку.
Базу для получения топлива – воду – можно извлечь из водопроводного крана. Хотя идеальным полуфабрикатом для производства водорода является дистиллированная вода, в которую подмешен гидроксид натрия.

Минусы водородных котлов

Малый ассортимент водородных котлов и газогенераторов промышленного типа. Большинство продавцов предлагают «самоделки» с сомнительной сертификацией.
Высокая цена промышленных моделей.
Взрывоопасный «характер» топлива – в смеси с кислородом (в пропорции 2:5) водород превращается в гремучий газ.
Высокий уровень шума газогенерирующих установок.
Высокая температура пламени – до 3200 градусов Цельсия, затрудняющая использование водорода в качестве топлива для кухонной печи (нужны особые рассекатели). Впрочем, h3ydroGEM — котел отопления на водороде итальянского производства giacomini – укомплектован горелкой температурой пламени до 300 градусов Цельсия.

Составные части водородной установки

Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста.

Котел, играющий роль теплообменника, – это основной элемент, где происходит выработка водорода.

Котел, функционирующий на водороде, можно собрать из доступных элементов, а для его работы необходима лишь обычная или дистиллированная вода (+)

Элетролизер – главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на h3 и О2. Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока.

К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

Горелка – приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

Клапан горелки – специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали h3, поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

В заводских водородных котлах предусмотрен блок управления. На панели отображаются показатели напряжения и тока, регулятор мощности и рычаги настройки других параметров работы

Трубопровод – коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для обвязки используют трубы отопления диаметром диаметром 25-32 мм. При прокладке соблюдают основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

Критерии выбора генераторов

При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

Мощность. У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

Средний расход воды в современных моделях генератора не слишком велик. В течение 24 часов для функционирования прибора понадобится примерно 5,5 литров, за счет которых генерируется 1,2-2 литров топлива

Число контуров. На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

Уровень потребления электроэнергии. Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час.

Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

Источник питания. Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

Производитель. Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

Советы по эксплуатации котла

Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

Установленный на горелке датчик пламени повышает безопасность системы. При затухании огня устройство в автоматическом режиме перекрывает поступление горючего газа в горелку, тем самым препятствуя его попаданию в помещение

Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой.

Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры, чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

Устройства на водороде могут применяться не только как единственное отопительное оборудование в доме, но и совмещаться с другими системами нагрева. Основные теплоустановки в этом случае могут работать в низкотемпературном режиме.

В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет.

Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Схема единичной пары электродов, используемых в топливной ячейке Мейера

Схема ячейки Мейера

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Чертёж топливной ячейки

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.
Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа
При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.
Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
— диаметр внешней трубки — 25.317 мм;
— диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.
От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность
ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.
Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.
Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.
Конструкция бабблера
Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
Автомобильный силикон или другой герметик.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие 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.

Техника безопасности и особенности эксплуатации

Отопительный котел на водороде нужно правильно эксплуатировать.

В ходе его использования придерживайтесь следующих правил:

Нельзя самостоятельно модернизировать и переделывать водородное нагревательное оборудование. Это повышает вероятность утечки водорода. При его взаимодействии с воздухом создается взрывоопасная ситуация.
Установите внутри теплообменника датчики температуры. Это позволит контролировать степень нагрева воды. Периодически проверяйте температуру, не допускайте перегревания теплоносителя.
Не эксплуатируйте отопительное оборудование в режимах и условиях, которые не предусмотрены производителем. Это может привести к нежелательной цепной реакции.
На горелочное устройство установите запорную арматуру и подключите ее к температурному датчику. Это позволит при необходимости обеспечивать охлаждение котла.
Если давление газа в камере сгорания критически повышается, то нужно выяснить причину такого повышения, принять меры для стабилизации работы.
Следите за подачей воды, периодически меняйте электролитный раствор.

Важно! При правильной и бережной эксплуатации водородное нагревательное оборудование прослужит до 30 лет, вдвое превысив гарантийный срок.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже видеоролике вы увидите обзор модели газового котла, работающего на водородном топливе, произведенного известной корейской компанией DAEWOO.

Водород не без основания называют топливом будущего: этот газ может стать практически безграничным ресурсом дешевого экологически чистого горючего, которое можно использовать в разных установках.

Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

Источники

https://otoplenie-doma.org/otoplenie-na-vodorode.html
https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/sistemy-otopleniya/vodorodnoe-induktsionnoe/otoplenie-na-vodorode.html
http://teplodom1.ru/domotopl/286-toplivo-iz-vody-samoe-deshevoe.html
https://www.tproekt.com/vodorodnyj-kotel-otoplenia-aponcy-uze-10-let-tak-topat-domiki/
https://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotly/vodorodnyj-kotel-otopleniya.html
https://aqua-rmnt.com/otoplenie/generator-vodoroda-dlya-sistemy-otopleniya-sobiraem-dejstvuyushhuyu-ustanovku-svoimi-rukami.html
https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/oborudovanie/kotly/kotel-vodorodnyy.html

Электролизер для получения водорода – дешевое отопление дома

Обустройство загородного дома не может считаться полноценным, если вопрос с отоплением в нем остается нерешенным. В настоящее время устроить отопительную систему в частном доме несложно, главное – правильно подобрать вариант обогрева, который будет отвечать назначению сооружения, его функциональности и находиться в рамках бюджета. Так, к одному из самых современных вариантов обогрева можно отнести отопление дома водородом.

Заводской генератор водорода

И, невзирая на то, что этот способ создания комфортных температурных условий в помещения не так популярен, как более традиционные варианты, есть те, которые даже предпочитают делать водородный генератор своими руками. Что это такое и в чем особенности этого оригинального способа – в нашей статье.

Общая информация

Еще несколько веков тому назад Парацельс во время проведения экспериментов, заметил один очень интересный процесс: при взаимодействии металла и серной кислоты образуются пузырьки воздуха. Чуть позже было установлено, что это выделялся не воздух, а водород – бесцветный газ, не имеющий запаха.

Отопление на водороде – хотя и не новый, но относительно непопулярный способ отопления жилья именно по причине приверженности традиций. И если ранее отопление водородом считалось опасным для человека, поскольку слишком высокая температура требуется для сжигания водорода, то сегодня стали применять альтернативные методики. Усовершенствованная система водородного отопления дала возможность сжигать водород при более низкой температуре, что в принципе безопасно.

Как это работает

Для получения одной воды требуется окисление водорода кислородом (экскурс в школьную программу физики 6 класса). При такой химической реакции выделяется объем тепла, троекратно превышающий тот, который выделяется при сгорании газа. При этом водород, в отличие от газа – неисчерпаемый источник энергии. Если проводить аналогию с другим известным химическим элементом гелием, водород является главным и основным строительным материалом на Земле. Как отмечают специалисты, именно за водородным отоплением будущее, тем более, что сейчас не требуется колоссальной энергии для расщепления атомов воды на кислород и водород. На поиск такого простого способа ушло более двух столетий, в конечном итоге именно метод электролиза оказался самым выгодным и оправданным.

ВИДЕО: Водородный генератор – ячейка Стенли Мейера

Стенли Мейер предложил уникальное решение, которое было способно полностью избавить мир от нефтяной «иглы», за что, собственно и был убит, а труды его бесследно пропали. Были найдены лишь отдельные фрагменты, записки и очерки ученого, на основании которых частично была восстановлена технология, впоследствии названная ячейкой Мейера.

Метод электролиза

Для получения водорода были использованы металлические пластины на небольшом удалении друг от друга, находящиеся под высоким напряжением. При подаче энергии на пластины молекулы воды (Н₂О) буквально разрываются на части, высвобождая 2 молекулы водорода и 1 одну молекулу кислорода. В этот момент происходит выделение тепла, равное 121 МДж на 1 кг. Этот газ носит название Брауна, что означает гремучий (Browns Gas), и главная его особенность заключается в том, что газ одноатомный, то есть на одну молекулу приходится один атом. Вместе с тем, газ не случайно назван гремучим, так как соединение водорода с кислородом требуется отдельных мер осторожности.

Схема установки для расщепления воды и получения газа Брауна

Применение водорода в системах отопления

В век технического прогресса существует огромное количество способов обустройства отопительной системы в частном доме. И, вне зависимости от того, что любой из нас имеет огромный выбор обогревательных блоков, некоторые все же умудряются собственноручно собирать тепловые установки, экономя тем самым на этом немало финансовых ресурсов. Так, отопление водородом своими руками может собрать сегодня практически каждый, кто хочет обустроить свое жилье экономно выгодным источником теплоэнергии.

Схема работы электролизера – агрегата для расщепления атомов воды

Водородное отопление частного дома – это экологичный, и вместе с тем, достаточно мощный теплоисточник, позволяющий обогреть здание с большой площадью.

Что же касается покупных обогревательных блоков, то самый первый водородный котел отопления был разработан итальянской компанией. Тогда эти блоки, равно как и сейчас, работали практически бесшумно и не выделяли абсолютно никаких токсичных веществ. Именно по этой причине водородное отопление дома, цена которого во многом зависит от марки оборудования, признано экологически чистым, эффективным и бесшумным способом обогрева жилья.

В силу того, что ученые смогли разработать такой метод сжигания водорода, когда температура внутри котла достигает 300°С, появилась возможность изготавливать тепловое оборудование из привычных жаропрочных металлов.

Водородный генератор для отопления частного дома, купить который можно на заводах производителях, не нуждается в обустройстве специального механизма вывода отходов горения. Дело в том, что они попросту отсутствуют. А это в очередной раз подтверждает, что подобные установки являются экологически чистыми. Во время эксплуатации такие тепловые блоки выделяют только пар, которые никоим образом не может нанести вред, как человеческому организму, так и окружающей среде.

Чтобы получить водород своими руками, потребуется, как было казано выше, только вода и свет. И если в вашем доме проведена вода из колодца или любого другого источника, за который не нужно платить, то расходы только пойдут на оплату электроэнергии.

Генератор водорода (электролизер), изготовленный своими руками

Если воспользоваться для электролиза этого газа энергией, полученной из солнечных панелей, то по конечному итогу вы получите практически бесплатное отопление дома своими руками.

В большинстве случаев водородные котлы используются для обогрева напольных поверхностей. Сегодня таких систем очень много, остается только определиться с типом и мощностью, которая зависит от площади обогреваемого помещения.

Современные водородные отопительные установки комплектуются двумя функциональными элементами:

нагревательный блок;

трубопроводная система, диаметр которой может колебаться от 25 до 32 мм.

Трубопровода других диаметральных размеров крайне редко применяются в таких системах.

Выполнять разводку тепловых контуров можно собственноручно, главное – придерживаться одного важного условия: на каждое последующее разветвление берутся трубы меньшего диаметра.

Примерный порядок подбора диаметров – труба Ø32 мм, труба Ø25 мм. После того, как будет выполнено разветвление – труба Ø20 мм, завершающая труба Ø16 мм. И если следовать этой рекомендации, то водородная отопительная горелка будет функционировать на должном уровне.

С этой статьей читают: Как сделать геотермальное отопление дома своими руками

Преимущества водородных обогревательных систем

Несмотря на незначительную популярность этого оборудования в наших регионов, оно все-таки завоевало доверие тех, кто уже успел оборудовать свой загородный дом подобным отопительным блоком. А все потом, что водородные тепловые узлы имеют несколько очень важных преимуществ:

Экологичная чистота системы. В этом случае при работе оборудования происходит выброс всего одного побочного продукта – воды в виде пара. Паровые массы не способны нанести вред ни человеческому организму, ни окружающей среде.

Функционирование этого газа в системе осуществляется без участия огня. Тепловая энергия производится за счет каталитической реакции. При смешивании кислорода и водорода получается вода, во время чего происходит выделение огромного объем теплоэнергии. Дальше осуществляется переход теплового потока в теплообменник. Как правило, температура в системе колеблется в рамках 35-45°С, что вполне приемлемо для устройства систем «теплый пол».

В скором времени водородные обогревательные установки смогут стать отличной и, что немаловажно, экономически выгодной заменой твердотопливных, электрически и газовых котлов.

Высокий коэффициент полезного действия – порядком 96%, что в сравнении с другими методами обогрева очень выгодно.

Возможность собственноручного сбора и монтажа отопительного блока. При наличии всех необходимых комплектующих и подробной инструкции, любой человек, не имеющий специальных навыков и знаний, сможет без особого труда собрать и оборудовать свой дом водородным отопительным блоком.

Минимальное количество исходного сырья для производства топлива. Понадобится электричество и вода. Если же у вас свой источник воды, то от вас потребуется только электроэнергия. А при обустройстве солнечных панелей на участке, можно и вовсе сократить потребление электричества.

Что же касается недостатков, то среди них можно выделить только один – необходимость специального оборудования для гидролиза этого газа. Кроме указанного, минусов у этого оборудования до сегодняшнего дня не обнаружено.

Вот, собственно, и все тонкости устройства водородных отопительных систем. При грамотном подходе затраты на обогрев помещения с помощью таких установок будут минимальными.

ВИДЕО: Отопление дома водородом

Отопление на водороде, водородная установка и горелка для обогрева дома, сборка своими руками

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

Экологическая чистота выбросов.
Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Водородный генератор своими руками для отопления дома, схема

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его пpaктически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее прострaнcтво электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное пpaктическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потрeбляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Водородный генератор своими руками. Отопление дома водородом

Водородный генератор своими руками. Его ещё называют электролизёром, HHO генератором… А газ называют газом Брауна…

Из такой водородной установки можно сделать систему отопления. Вот лишь несколько таких установок, которые воплотили в жизнь:

Предлагаю вашему вниманию водородный генератор. Используется как сварочный аппарат для отопления дома, для авто.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Водородные и топливные элементы | Мир возобновляемых источников энергии

НАСА использует водородное топливо для запуска космических кораблей. Предоставлено: НАСА

Водород — простейший элемент. Атом водорода состоит только из одного протона и одного электрона. Это также самый многочисленный элемент во Вселенной. Несмотря на свою простоту и изобилие, водород не встречается в природе в виде газа на Земле — он всегда сочетается с другими элементами. Например, вода представляет собой комбинацию водорода и кислорода (H ₂ O).

Водород также содержится во многих органических соединениях, особенно в углеводородах , которые составляют многие из наших топлив, таких как бензин, природный газ, метанол и пропан. Водород можно отделить от углеводородов с помощью тепла — процесс, известный как реформинг . В настоящее время большая часть водорода производится таким способом из природного газа. Электрический ток также можно использовать для разделения воды на кислород и водород. Этот процесс известен как электролиз .Некоторые водоросли и бактерии, используя солнечный свет в качестве источника энергии, даже выделяют водород при определенных условиях.

Водород энергоемок, но двигатель, работающий на чистом водороде, почти не загрязняет окружающую среду. НАСА использует жидкий водород с 1970-х годов для вывода на орбиту космических кораблей и других ракет. Водородные топливные элементы питают электрические системы шаттла, производя чистый побочный продукт — чистую воду, которую пьет экипаж.

Водородные топливные элементы

Топливный элемент объединяет водород и кислород для производства электричества, тепла и воды.Топливные элементы часто сравнивают с батареями. Оба преобразуют энергию, полученную в результате химической реакции, в полезную электроэнергию. Однако топливный элемент будет вырабатывать электричество, пока есть топливо (водород), и никогда не теряет свой заряд.

Топливные элементы — перспективная технология для использования в качестве источника тепла и электричества для зданий, а также в качестве источника электроэнергии для электродвигателей, приводящих в движение транспортные средства. Топливные элементы лучше всего работают на чистом водороде. Но такие виды топлива, как природный газ, метанол или даже бензин, можно преобразовать для производства водорода, необходимого для топливных элементов.Некоторые топливные элементы даже можно заправлять непосредственно метанолом без использования риформинга.

В будущем водород может присоединиться к электричеству в качестве важного энергоносителя. Энергоноситель перемещается и доставляет энергию потребителям в пригодной для использования форме. Возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, не могут производить энергию постоянно. Но они могут, например, производить электроэнергию и водород, которые можно хранить до тех пор, пока они не понадобятся. Водород также можно транспортировать (например, электричество) в места, где он необходим.

Дополнительные ресурсы по водородной энергии

Содержание водорода для этого раздела частично предоставлено Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии и Министерством энергетики.

Видео «

путей к возобновляемому водороду» (текстовая версия) | Водородные и топливные элементы

Ниже приводится текстовая версия видеоролика «Пути к возобновляемому водороду».

Голос за кадром: это самый многочисленный элемент во вселенной, и это ключевой компонент.
в наборе возобновляемых опций, необходимых при переходе к более чистому и безопасному
энергетическая стратегия.

Кейт Випке: Водород — действительно важная часть нашего энергетического портфеля.
эта страна.

Голос за кадром: В природе водород объединяется с другими элементами, но при разделении
это мощный энергоноситель, используемый в качестве транспортного топлива в топливе с нулевым уровнем выбросов.
сотовые автомобили.Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии развивается и продвигается
ряд путей к производству возобновляемого водорода.

Пин-Чинг Манесс: Один из методов производства возобновляемого водорода — использование биологических
средство для разрушения лигноцеллюлозной биомассы.

Голос за кадром: Биомасса — это массив богатого сахаром растительного материала.Брожение
процесс в лаборатории разрушает сложные сахара в биомассе без кислорода, чтобы произвести
водород.

Пин-Чинг Манесс: В нашей группе мы используем совершенно новую бактерию, которая может непосредственно ферментировать
очень сложный субстрат и генерирует много водорода.

Голос за кадром: Еще один многообещающий путь к возобновляемому водороду — фотобиологический.

Пин-Чинг Манесс: Фотобиологический процесс в некотором смысле параллелен ферментации.
Единственная разница в том, что теперь микроб обладает уникальной способностью осуществлять фотосинтез.

Голос за кадром: в этом случае пигменты водорослей и цианобактерий поглощают солнечный свет.
и производят водород посредством фотосинтеза. Проблема в том, что фотосинтез
также выделяет кислород, который препятствует производству водорода.

Пин-Чинг Манесс: NREL проводит исследования для преодоления этой грандиозной проблемы.
путем создания некоторых из наиболее устойчивых к кислороду путей в водорослях и цианобактериях.

Закадровый голос: Одно можно сказать наверняка. Солнечный свет — эффективный способ разорвать связь между
кислород и водород в воде.

Пин-Чинг Манесс: Вода — наш самый богатый водородный ресурс.Итак, прямой
расщепление воды — это святой Грааль для получения водорода.

Тодд Дойч: Мы находимся в лаборатории фотоэлектрохимического производства водорода и
наша цель — превратить солнечный свет и воду в водородное топливо.

Голос за кадром: Ученые здесь используют разработанные высокоэффективные многопереходные солнечные батареи.
в NREL, чтобы разделить воду.

Тодд Дойч: Итак, вы светите на него, и он выталкивает электроны вперед, и он
превращает протоны в водород, и это то, что вы можете видеть на поверхности.

Голос за кадром: Это один из самых чистых способов преобразования воды в водород. В
теперь цель состоит в том, чтобы сделать электролиз воды в водород более конкурентоспособным по стоимости по сравнению с другими
источники топлива.

Тодд Дойч: Возможности безграничны. Я имею в виду, у нас много солнечного света, и мы
есть тонны воды на нашей планете, поэтому мы могли бы расширить нашу энергетическую экономику, чтобы удовлетворить
многих людей мы помещаем на эту планету с использованием возобновляемых источников энергии без побочных продуктов.

Кевин Харрисон: На мой взгляд, возобновляемый электролиз действительно является конечной целью.Если вы используете солнечную или ветровую электроэнергию для питания электролизера, вы
теперь есть в случае транспорта возобновляемое транспортное топливо, и это
огромный успех. Это большой отход от того, где мы находимся сегодня.

Голос за кадром: Водород — исключительный энергоноситель, во многом похожий на электричество, которое
делает его идеальным для транспортировки с нулевым выбросом углерода.

Кевин Харрисон: Энергия водорода хранится в баках электрического топливного элемента.
автомобиль, а сам топливный элемент является двигателем, который обеспечивает мощность. И вы
подавая его водородом, чтобы двигаться по дороге.

Кейт Випке: Думайте о топливных элементах как о батареях. У него куча слоев, все
зажаты вместе, и когда водород входит в него, он вступает в реакцию с кислородом из
воздух и создает воду, h3O, электричество и тепло.Но в отличие от батареи, где энергия
хранится в пластинах, энергия фактически накапливается в поступающем газе.

Голос за кадром: Сегодня используется технология водородных топливных элементов, обеспечивающая высокую производительность
с быстрой заправкой для оборудования, такого как вилочные погрузчики и автомобили на водородных топливных элементах
появляются на рынке перевозок.

Кейт Випке: Они работают на водороде, их можно заправить за три-пять минут,
пробежать 300 или 400 миль, а затем снова заправиться через три-пять минут.Так что точный
замена для потребителя на автомобиль, который может удовлетворить их повседневную
потребности.

Кевин Харрисон: Разница в том, что топливный элемент в два-два с половиной раза больше
эффективнее, чем бензиновые двигатели, на которых мы ездим сегодня.

Голос за кадром: Исследователи из Центра интеграции энергетических систем NREL проводят оценку
и улучшение инфраструктуры водородных и топливных элементов

Кевин Харрисон: Это шестиосевой робот, имитирующий человека, заправляющего автомобиль.

Закадровый голос: для повышения качества обслуживания потребителей и обеспечения безопасности.

Кейт Випке: Водород — безопасное топливо. Это очень предсказуемо, светло и поэтому когда
он убегает, он поднимается и как бы убирается с дороги.

Закадровый голос: NREL тесно сотрудничает с академическими и отраслевыми партнерами с общими
цель реализации всего потенциала водородных технологий.

Кейт Випке: На самом деле наше партнерство с промышленностью имеет решающее значение, потому что они говорят нам
каковы проблемы, и мы работаем над ними в лаборатории вместе с ними и с их участием,
а затем мы надеемся вернуть это в промышленность, чтобы получать более качественные продукты на
рынок.

Тодд Дойч: Работать в этой области действительно интересно.Я имею в виду, мне повезло, что
Я прихожу на работу и делаю то, во что верю, каждый день и занимаюсь резкой
край этой технологии.

Закадровый голос: Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии меняет способ получения энергии
нашей стране, чтобы уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и уменьшить наше влияние на
среда.

Кейт Випке: Сейчас мы действительно должны двигаться вперед.Очень важно, чтобы NREL
сегодня участвует в исследованиях и разработках по созданию недорогих возобновляемых источников энергии.
водород.

Голос за кадром: возобновляемый водород, разблокировка и изучение его мощности — важный элемент
нашего будущего чистой энергии.

Производство и доставка водорода | Водород и топливные элементы | Водородные и топливные элементы

Исследователи из NREL разрабатывают передовые процессы для экономичного производства водорода.
из устойчивых ресурсов.

Узнайте, как NREL разрабатывает и продвигает ряд путей к возобновляемому водороду
производство. Текстовая версия

Биологическое расщепление воды

Некоторые фотосинтетические микробы используют световую энергию для производства водорода из воды в виде
часть их метаболических процессов.Поскольку кислород образуется вместе с водородом,
Фотобиологическая технология производства водорода должна преодолевать присущую ему чувствительность к кислороду.
ферментативных систем, выделяющих водород. Исследователи NREL решают эту проблему с помощью
скрининг на естественные организмы, которые более устойчивы к кислороду и
создание новых генетических форм организмов, способных поддерживать производство водорода в
наличие кислорода.Исследователи также разрабатывают новую систему, в которой используется метаболический
переключение (лишение серы) на цикл клеток водорослей между фотосинтетическим ростом
фаза и фаза производства водорода.

Контактное лицо: Мария Гирарди

Ферментация

Ученые NREL разрабатывают технологии предварительной обработки для преобразования лигноцеллюлозного
биомасса в сырье, богатое сахаром, которое может быть непосредственно ферментировано для получения водорода,
этанол и ценные химикаты.Исследователи также работают над определением консорциума.
Clostridium, которые могут непосредственно сбраживать гемицеллюлозу до водорода. Другое исследование
области включают в себя биоразведку эффективных целлюлолитических микробов, таких как Clostridium
thermocellum, который может сбраживать кристаллическую целлюлозу непосредственно до водорода, чтобы снизить
затраты на сырье. После идентификации модельной целлюлолитической бактерии ее потенциал
для генетических манипуляций, включая чувствительность к антибиотикам и простоту генетического
трансформация, будет определена.Будущие проекты ферментации NREL будут сосредоточены на
по разработке стратегий создания мутантов, которые селективно блокируются от производства
отработанные кислоты и растворители для максимального увеличения выхода водорода.

Контактное лицо: Пин-Чинг Манесс

Конверсия биомассы и отходов

Водород можно производить путем пиролиза или газификации ресурсов биомассы, таких как
сельскохозяйственные остатки, такие как скорлупа арахиса; бытовые отходы, включая пластмассы и отходы
смазка; или биомасса, специально выращенная для использования в энергии.Пиролиз биомассы производит
жидкий продукт (био-масло), содержащий широкий спектр компонентов, которые могут быть
разделены на ценные химические вещества и топливо, включая водород. Исследователи NREL
в настоящее время сосредоточены на производстве водорода путем каталитического риформинга пиролиза биомассы
продукты. Конкретные области исследований включают реформирование потоков пиролиза и разработку
и испытание псевдоожижаемых катализаторов.

Контактное лицо: Ричард Френч

Фотоэлектрохимическое расщепление воды

Самый чистый способ производства водорода — использование солнечного света для прямого разделения воды.
в водород и кислород.Технология многопереходных ячеек, разработанная фотоэлектрическими
промышленность используется для фотоэлектрохимических (PEC) систем сбора света, которые
генерируют достаточное напряжение для разделения воды и стабильны в среде вода / электролит.
Разработанная NREL система PEC производит водород из солнечного света без дополнительных затрат.
и усложнение электролизеров, при КПД преобразования солнечной энергии в водород
На 12,4% ниже теплотворная способность при использовании отраженного света.Ведутся исследования, чтобы выявить больше
эффективные, недорогие материалы и системы, долговечные и устойчивые к коррозии
в водной среде.

Контактное лицо: Джон Тернер или Тодд Дойч

Гелиотермальное деление воды

Исследователи NREL используют реактор High-Flux Solar Furnace, чтобы концентрировать солнечную энергию и генерировать температуры от 1000 до 2000.
градусов Цельсия.Для термохимической реакции требуются сверхвысокие температуры.
циклы для производства водорода. Такой высокотемпературный, высокопоточный, термохимический
процессы предлагают новый подход к экологически безопасному производству водорода.
Очень высокие скорости реакции при таких повышенных температурах вызывают очень быструю реакцию.
скорости, которые значительно увеличивают производительность и более чем компенсируют
прерывистый характер солнечного ресурса.

Контактное лицо: Джуди Неттер

Электролиз возобновляемых источников

Возобновляемые источники энергии, такие как фотоэлектрическая энергия, ветер, биомасса, гидро- и геотермальная энергия.
может обеспечить нашу страну чистой и устойчивой электроэнергией. Однако возобновляемая энергия
источники естественным образом изменчивы, требуют накопления энергии или гибридной системы для размещения
суточные и сезонные изменения.Одно из решений — производить водород путем электролиза — расщепления
с электрическим током — воды и использовать этот водород в топливном элементе для производства
электричество в периоды низкого производства электроэнергии или пикового спроса, или для использования водорода
в транспортных средствах на топливных элементах.

Исследователи из Центра интеграции энергетических систем NREL и Центра испытаний и исследований водородной инфраструктуры изучают вопросы, связанные с использованием возобновляемых источников энергии для производства
водород путем электролиза воды.NREL тестирует интегрированные системы электролиза
и исследует варианты дизайна для снижения капитальных затрат и повышения производительности.

Узнайте больше об исследованиях электролиза возобновляемых источников энергии NREL.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Надежность шланга дозатора водорода

С акцентом на снижение затрат и повышение надежности и безопасности NREL выполняет
ускоренное тестирование и циклическое тестирование шлангов для подачи водорода на 700 бар на предприятии по интеграции энергетических систем с использованием автоматизированной робототехники для моделирования полевых условий.Посмотрите видео с роботом, который имитирует повторяющееся напряжение человека, сгибающегося и скручивающегося.
шланг для подачи водорода в бортовой накопительный бак транспортного средства на топливных элементах. Исследователи
проводить механические, термические испытания и испытания под давлением для новых и бывших в употреблении систем подачи водорода
шланги. Материал шланга анализируется для выявления проникновения водорода, охрупчивания и т. Д.
и зарождение / распространение трещины.

Контактное лицо: Кевин Харрисон

Анализ путей производства и доставки водорода

NREL выполняет анализ на системном уровне в различных областях устойчивого производства водорода.
и пути доставки.Эти усилия сосредоточены на определении улучшений статуса, в результате
от технологических достижений, стоимости как функции объема производства и потенциала
для снижения затрат. Результаты помогают выявить препятствия на пути к успеху этих путей.
основные факторы затрат и остающиеся проблемы НИОКР. Разработанные NREL тематические исследования по анализу водорода обеспечивают прозрачные прогнозы текущих и будущих затрат на производство водорода.
Узнайте больше о работе NREL по системному анализу.

Контактное лицо: Женевьева Заур

Сеть энергетических материалов HydroGEN

NREL служит ведущей лабораторией консорциума HydroGEN Energy Materials Network (EMN).

Последние публикации

Прямое преобразование солнечной энергии в водород с помощью инвертированного метаморфического многопереходного полупроводника
Архитектуры, Nature Energy (2017)

Замечательная стабильность немодифицированных фотокатодов GaAs при выделении водорода в
Кислотный электролит, Журнал химии материалов A (2016)

Эффективность преобразования солнечной энергии в водород: яркий свет на производительность фотоэлектрохимических устройств, Энергетика и экология (2016)

Обратимая пассивация поверхности GaInP2 за счет адсорбции воды: модельная система для зависимости от окружающей среды
Фотолюминесценция, Журнал физической химии C (2016)

CO2-фиксирующий метаболизм одного углерода в разрушающей целлюлозу бактерии Clostridium thermocellum, Proceedings of the National Academy of Sciences (2016)

Путь фосфокетолазы способствует метаболизму углерода у цианобактерий, Nature Plants (2016)

Контакт

Huyen Dinh

Эл. Почта
303-275-3605

Великобритания построит свои первые дома, работающие на водороде, к

апреля

Тим Грэм | Новости Getty Images | Getty Images

Первый U.K. Дома, в которых бытовая техника, включая бойлеры, печи и духовки, работающие исключительно на водороде, должны быть открыты к апрелю, и власти надеются, что эти здания предоставят общественности «возможность заглянуть в потенциальный дом будущего».

Проект развития двух двухквартирных домов получил финансирование в размере 250 000 фунтов стерлингов (около 347 175 долларов США) в рамках программы Hy4Heat правительства Великобритании.

Кроме того, две компании — Northern Gas Networks и Cadent — предоставят по 250 000 фунтов стерлингов на эту инициативу.Дома будут расположены на территории компании Northern Gas Networks в Лоу-Торнли, Гейтсхед, на северо-востоке Англии.

Общая идея застройки — дома не предназначены для проживания — состоит в том, чтобы подчеркнуть, как водород может в конечном итоге заменить природный газ, ископаемое топливо, в домашних условиях. С этой целью представителям общественности будет разрешено посетить здания и посмотреть, как работают водородные приборы.

«В отличие от природного газа, на который приходится более 30% выбросов углерода в Великобритании, водород не производит углерода в месте использования, а единственным побочным продуктом является вода», — заявило во вторник правительство.

Описанный Международным энергетическим агентством как «универсальный энергоноситель», водород имеет широкий спектр применений и может быть использован в таких секторах, как промышленность и транспорт. Примеры его использования в последнем включают поезда, самолеты, автомобили и автобусы, работающие на водородных топливных элементах.

Водород можно получить с помощью электролиза, при котором вода расщепляется на кислород и водород. Если электричество в процессе поступает из возобновляемого источника, то конечный продукт называют «зеленым водородом».»

Газообразный водород, используемый в домах в Гейтсхеде, сначала будет поставляться в бутылочной форме, хотя в будущем можно будет использовать зеленый водород.

Этот проект является частью более широких усилий по декарбонизации Великобритании К концу 2020 года, Премьер-министр Борис Джонсон обнародовал детали плана из 10 пунктов так называемой «зеленой промышленной революции».

Этот план включает в себя цель развития города, «полностью отапливаемого водородом» к концу этого десятилетия. также посмотрите, как правительство опубликует Стратегию по водороду, в которой будут «изложены планы» по развитию водородной экономики в США.K.

Разработка в Гейтсхеде — не единственный проект в Великобритании, ориентированный на использование водорода в бытовых условиях.

В ноябре прошлого года регулирующий орган по вопросам энергетики Ofgem объявил, что выделит до 18 миллионов фунтов стерлингов на финансирование в Шотландии схемы, основанной на использовании зеленого водорода для обогрева домов.

Еще 6,9 миллиона фунтов стерлингов инвестиций в проект, известный как h200 Fife, должны поступить от правительства Шотландии.

В заявлении того времени SGN, фирма, отвечающая за газовую сеть в Шотландии и на юге Англии, описала эту инициативу как «демонстрационную сеть, состоящую из 100% водорода…, которая доведет безуглеродное отопление и приготовление пищи до 300 домов с конца 2022 года.

В США в декабре прошлого года компания Southern California Gas объявила о планах строительства своего дома для водорода h3.

В заявлении того времени фирма описала проект как «первый в своем роде». для США и сказал, что он будет состоять из «дома, солнечных батарей, домашней батареи, электролизера для преобразования солнечной энергии в чистый водород и топливного элемента для преобразования этого водорода обратно в электричество».

Кроме того, дом — который должен быть завершен к концу этого года — будет использовать смесь водорода и природного газа для работы своих приборов.

Демонстрационное видео по электролизеру и топливным элементам (текстовая версия)

Это текстовая версия демонстрационного видео по электролизеру и топливным элементам.

Зерик Халви:

Привет всем, я Зерик Халви, а это Сара Студер. Мы из офиса DOE по технологиям топливных элементов, а сегодня мы через дорогу от штаб-квартиры DOE, здесь, в Смитсоновских садах. И сегодня у нас есть для вас небольшая демонстрация топливных элементов. Так Сара, почему бы тебе не забрать это.

Сара Студер:

Отлично.Итак, сегодня я хочу поговорить с вами о топливных элементах и водороде. Таким образом, топливные элементы — это действительно крутые устройства, которые берут химическую энергию топлива и преобразуют ее в электрическую всего за один шаг. Они действительно чистые и очень эффективные. Итак, у нас есть эта система сегодня, чтобы рассказать вам немного о различных технологиях.

Здесь у нас есть топливный элемент, но для начала нам нужно сделать топливо. Так что я на самом деле собираюсь начать с этого конца. Таким образом, в топливных элементах может использоваться множество различных видов топлива — они могут использовать природный газ, они могут использовать биотопливо, такое как этанол, — но Управление технологий топливных элементов сосредоточено на использовании водорода в качестве источника топлива.

Zeric Hulvey:

Итак, здесь мы производим водород, очевидно, используя эту маленькую солнечную панель. Как еще можно получить водород?

Сара Студер:

Отличный вопрос. Так что я на самом деле поддерживаю команду по производству водорода, так что это моя основная область интересов. И что меня действительно волнует в водороде, так это то, что мы можем производить его из множества различных ресурсов, доступных здесь, в Соединенных Штатах. Таким образом, вы можете получить его из ископаемого топлива, большая часть из 10 миллионов метрических тонн водорода, которые производятся сегодня в Соединенных Штатах, производятся из природного газа.

Но вы также можете использовать возобновляемые ресурсы, например, вы можете сделать их из биотоплива — биомассы. Есть много разных путей, некоторые из них уже готовы к использованию, например, природный газ, о котором я упоминал ранее. Некоторые из них более длительные. Я микробиолог, поэтому мне действительно интересно, чтобы микробы производили его для нас. Но другие люди ищут в долгосрочной перспективе, как мы можем использовать солнечный свет для прямого разделения воды. Но здесь, как вы сказали, мы разделяем воду с помощью так называемого электролиза.Таким образом, мы просто поражаем молекулы воды электричеством.

И как это работает, вы можете использовать практически любой источник электричества, здесь у нас есть солнечная панель и хороший яркий солнечный день. И это обеспечивает электроэнергией этот электролизер. Теперь он использует это электричество для разделения воды h3O на O2 и h3. Итак, эти пузырьки здесь, которые выглядят как воздух, на самом деле это чистый кислород и чистый водород. Теперь нам не нужно удерживать кислород, но мы сохраняем водород здесь.

И что интересно, мы сохранили эту солнечную энергию и превратили ее в химическое топливо, которое мы можем хранить.Таким образом, если становится слишком темно для работы солнечной панели, у нас все еще сохраняется эта энергия. Это также означает, что мы можем перемещать его, так что вы можете представить себе, как производят много водорода в центре города, а затем загружают его в грузовики или трубопроводы, чтобы доставить его в город, где многие люди используют водород в своих автомобилях или других местах. Приложения.

Итак, для тех из вас, кто только что присоединился к нам здесь, мы из отдела технологий топливных элементов, и мы говорим с вами, ребята, о водороде и топливных элементах с нашей демонстрационной системой здесь.Я сделал водород, и мы его сохранили. В реальном мире мы, вероятно, где-нибудь возьмем это или сохраним на потом, но здесь, для этой демонстрации, мы помещаем его прямо в этот топливный элемент.

Теперь топливные элементы похожи на батареи, они будут обеспечивать энергию, а с топливными элементами, пока вы продолжаете снабжать их топливом, они будут продолжать обеспечивать энергию. Также, как и у батареи, есть две стороны. С этой стороны мы добавляем водородное топливо. С другой стороны есть несколько щелей, через которые поступает воздух, а вместе с воздухом — кислород.Топливный элемент вырабатывает электричество в результате реакции соединения водорода и кислорода с образованием воды, h3O.

И как это работает, на этой стороне есть катализаторы, которые помогают расщеплять водород на электроны и протоны. Итак, электроны и протоны — это части атомов, и они заряжены. Они имеют тенденцию пытаться воссоединиться с вещами, а вот кислород, с которым они могут рекомбинировать, чтобы образовать воду. Но для этого оба должны перейти на эту сторону.И управление этими путями — это то, как топливный элемент может получать электричество из этой реакции.

Итак, в центре мембрана. Это похоже на сеть, через которую проходят только протоны. Итак, электроны должны найти другой путь. Итак, мы соединили две стороны проводами. Таким образом, чтобы попасть с одной стороны на другую, электроны должны течь по проводам. А протекающие по проводам электроны — это то, что мы называем электричеством. Здесь мы просто используем его для питания этого вентилятора.

Итак, есть ряд причин, по которым мы в восторге от топливных элементов.Во-первых, два важных из них — это действительно эффективная реакция, когда задействован только один этап и нет горения. Так, например, килограмм водорода имеет такое же количество энергии, как галлон бензина. Но в автомобиле на топливных элементах этот килограмм водорода фактически даст вам примерно вдвое больше, чем галлон бензина в обычном двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, вы можете использовать больше энергии, которая на самом деле содержится в этом топливе.

Во-вторых, это действительно чистая реакция. Когда вы используете водород, единственными выходами являются электричество, тепло и вода, поэтому он очень чистый.

Zeric Hulvey:

Итак, вы упомянули о масштабировании их для использования в реальных транспортных средствах.

Сара Студер: справа

Зерик Халви:

И вы, ребята, возможно, видели некоторые из наших других постов или видео в Facebook Live на странице Facebook, где у нас есть несколько электромобилей на топливных элементах здесь, в Вашингтоне, и мы немного прокатимся и управляйте событиями вместе с ними. Но помимо транспортных средств, для каких других приложений можно использовать топливные элементы?

Sarah Studer:

Верно, так что масштабирование действительно хорошее.Таким образом, их можно уменьшить до чего-то достаточно маленького, чтобы быть похожим на портативное зарядное устройство для телефона или портативное устройство для других приложений. Но они также будут масштабироваться, чтобы быть достаточно большими, чтобы обеспечивать электроэнергией здания или резервное питание для вышек сотовой связи и подобных мест. Так что они неплохо масштабируются.

Водород: к нулевым выбросам | Shell Global

Конечная цель Shell — производить экологически чистый водород путем электролиза с использованием возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца. Но быстрый переход к энергетике означает, что и зеленый, и синий водород могут сыграть свою роль в грядущем десятилетии.Голубой водород производится из природного газа, а затем декарбонизируется за счет улавливания и хранения углерода.

Чтобы не отставать от растущего спроса на водород и возобновляемые источники энергии, голубой водород может обеспечить временное решение, помогающее построить водородную экосистему, при этом снижая выбросы.

См. Текущие проекты Shell ниже:

Германия: Электролизер REFHYNE

В Германии Shell работает над электролизером REFHYNE, который будет производить зеленый водород с использованием возобновляемых источников энергии.При жизненно важном финансировании совместного предприятия ЕС по топливным элементам и водороду этот электролизер мощностью 10 МВт, в котором используется передовая технология протонообменной мембраны (PEM), станет одним из крупнейших водородных электролизеров в своем роде после завершения строительства в 2021 году. Завод будет построен. компанией ITM Power и управляемой Shell, производящей 1300 тонн водорода в год.

Нидерланды: North3

Shell вместе со своими партнерами по консорциуму, Gasunie и Groningen Seaports, стремится к 2040 году построить в Нидерландах крупнейший европейский проект по производству экологически чистого водорода.Если будет получено разрешение, North3 сможет производить более 800 000 тонн экологически чистого водорода с помощью электроэнергии, вырабатываемой морской ветряной электростанцией мощностью 10 ГВт в Северном море. В декабре 2020 года к консорциуму присоединились RWE и Equinor.

Нидерланды: Роттердамский узел экологически чистого водорода

Shell работает вместе с партнерами над созданием узла экологически чистого водорода в порту Роттердама. В июле 2020 года Shell и Eneco выиграли тендер на морской ветроэнергетический проект Hollandse Kust Noord мощностью 759 МВт в Северном море, который будет введен в эксплуатацию в 2023 году.Shell планирует построить в порту Роттердама электролизер мощностью 200 МВт, который должен начать работу к 2023 году и производить около 50 000–60 000 кг водорода в день. Производимый зеленый водород первоначально будет использоваться на нефтеперерабатывающем заводе Shell в Пернисе для частичной декарбонизации производства ископаемого топлива. Окончательное инвестиционное решение по электролизеру еще не принято.

Нидерланды: Эммен

Солнечный парк мощностью 12 МВт строится как часть энергетического узла GZI Next.Помимо производства солнечной энергии, этот энергетический центр будет также производить водород.

Китай: город Чжанцзякоу

В ноябре 2020 года Shell представила свой первый коммерческий водородный проект в Китае. Эта инфраструктура включала водородный электролизер мощностью 20 МВт, который будет производить зеленый водород из обильных ветряных и солнечных ресурсов в провинции Хэбэй. Совместное предприятие с городом Чжанцзякоу будет использоваться для поддержки развития водородной энергетики и чистой энергетики в регионе, а также для снабжения водородных заправочных станций в Чжанцзякоу, который является одним из совладельцев зимних Олимпийских игр 2022 года в Пекине.

Посмотреть все проекты на карте мира можно здесь.

Что такое водород? | National Grid Group

Здесь, на Земле, огромное количество атомов водорода содержится в воде, растениях, животных и, конечно же, в людях. Но хотя он присутствует почти во всех молекулах живых существ, в виде газа его очень мало — менее одной части на миллион по объему.

Водород можно производить из различных ресурсов, таких как природный газ, ядерная энергия, биогаз и возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая.Задача состоит в том, чтобы в больших масштабах использовать водород в качестве газа для заправки наших домов и предприятий.

Почему водород важен как источник чистой энергии будущего?

Топливо — это химическое вещество, которое можно «сжигать» для получения полезной энергии. Горение обычно означает, что химические связи между элементами в топливе разрушаются, и элементы химически соединяются с кислородом (часто из воздуха).

На протяжении многих лет мы использовали природный газ для обогрева наших домов и предприятий, а также на электростанциях для выработки электроэнергии; в настоящее время 85% домов и 40% электроэнергии в Великобритании работают на газе.Метан — основная составляющая «природного газа» нефтяных и газовых месторождений.

Мы продолжаем использовать природный газ, потому что это легкодоступный ресурс, он экономически эффективен и является более чистой альтернативой углю — самому грязному ископаемому топливу, которое мы исторически использовали для отопления и выработки электроэнергии.

При сжигании природного газа выделяется тепловая энергия. Но отходами наряду с водой является углекислый газ, который при выбросе в атмосферу способствует изменению климата .Когда мы сжигаем водород, единственным отходом является водяной пар.

В чем разница между синим водородом и зеленым водородом?

Голубой водород производится из невозобновляемых источников энергии с использованием одного из двух основных методов. Реформирование метана с водяным паром — наиболее распространенный метод производства водорода в больших объемах, на который приходится большая часть мирового производства. В этом методе используется установка риформинга, которая реагирует паром при высокой температуре и давлении с метаном и никелевым катализатором с образованием водорода и окиси углерода.

В качестве альтернативы автотермический риформинг использует кислород и диоксид углерода или водяной пар для реакции с метаном с образованием водорода. Обратной стороной этих двух методов является то, что они производят углерод в качестве побочного продукта, поэтому улавливание и хранение углерода (CCS) имеет важное значение для улавливания и хранения этого углерода.

Зеленый водород получают с помощью электричества для питания электролизера, который отделяет водород от молекул воды. Этот процесс производит чистый водород без вредных побочных продуктов.Дополнительным преимуществом является то, что, поскольку в этом методе используется электричество, он также дает возможность направить любое избыточное электричество, которое трудно хранить (например, излишки энергии ветра), на электролиз, используя его для создания газообразного водорода, который можно хранить в будущем. энергетические потребности.

Водород уже используется в качестве топлива?

Да. Уже сейчас автомобиля, , работают на водородных топливных элементах. В Японии есть 96 общественных заправочных станций водородом, что позволяет заправляться так же, как бензином или дизельным топливом, и в те же сроки, что и традиционный автомобиль на топливе.В Германии 80 таких водородных станций, а Соединенные Штаты занимают третье место с 42 станциями.

Водород также является прекрасным легким топливом для автомобильных, воздушных и морских перевозок. У международной транспортной компании DHL уже есть парк из 100 панельных фургонов h3, способных проехать 500 км без дозаправки.

Каковы потенциальные препятствия на пути ускорения использования водорода в качестве чистой энергии?

Чтобы водород стал жизнеспособной альтернативой метану, его необходимо производить в больших масштабах, экономично, а существующую инфраструктуру необходимо адаптировать.

Хорошая новость заключается в том, что водород можно транспортировать по газопроводам, сводя к минимуму сбои и уменьшая количество дорогостоящей инфраструктуры, необходимой для строительства новой сети передачи водорода. Также не было бы необходимости в изменении культуры в нашей домашней жизни, поскольку люди привыкли использовать природный газ для приготовления пищи и обогрева, и появляются его эквиваленты в водороде.

Что делает National Grid для продвижения водорода в качестве альтернативного зеленого топлива?

Мы взяли на себя обязательство достичь чистого нуля к 2050 году, что означает, что нам нужно начать подготовку к изменению нашего использования газа в ближайшие годы.Один из предлагаемых нами способов сделать это — использовать водород.

Текущая Национальная система передачи (NTS) транспортирует природный газ по всей Великобритании, и люди, предприятия и промышленность полагаются на нашу сеть.

NTS — это уникальная и сложная сеть, в которой используются стальные трубы для транспортировки природного газа под высоким давлением. Нам необходимо полностью понять влияние, которое воздействие водорода под высоким давлением может оказать на трубы, прежде чем сеть сможет быть преобразована. Необходимы обширные испытания и подробные испытания, чтобы установить, какие модификации могут потребоваться для безопасной транспортировки водорода.

Под лозунгом HyNTS — Hydrogen in the NTS — мы уже реализовали несколько проектов, изучающих физические возможности NTS по транспортировке водорода. В этих проектах изучается не только влияние водорода на наши трубопроводы, но и все сопутствующее оборудование, такое как компрессоры и клапаны, а также то, каким образом водородная сеть может работать по-другому в будущем.