لقد اعتدنا على اعتبار الغاز الطبيعي أكثر أنواع الوقود بأسعار معقولة. ولكن اتضح أن لديه بديلاً جديرًا - الهيدروجين الذي تم الحصول عليه عن طريق تقسيم الماء. تكون مادة البدء لإنتاج هذا الوقود مجانية بشكل عام. وإذا قمت أيضًا بإنشاء مولد هيدروجين بيديك ، فسيكون التوفير مدهشًا ببساطة. حق؟
نحن على استعداد لتقاسم معك معلومات قيمة حول الخيارات وقواعد التجميع للتثبيت الفني المصمم لإنتاج الهيدروجين. ستصبح دراسة المقالة المعروضة على انتباهك ضمانًا لإنتاج جهاز يعمل بشكل لا تشوبه شائبة.
أولئك الذين يرغبون في بناء مولد للوقود الرخيص ، ولكن المنتج للغاية بأيديهم ، نقدم تعليمات مفصلة. نعطي توصيات للعملية المختصة. كإضافات إعلامية تشرح بوضوح مبدأ العمل ، تم استخدام تطبيقات الصور ومقاطع الفيديو.
طرق إنتاج الهيدروجين
قدمت دروس الكيمياء في المدرسة الثانوية تفسيرات حول كيفية الحصول على الهيدروجين من المياه العادية المتدفقة من صنبور. هناك شيء من هذا القبيل في المجال الكيميائي - التحليل الكهربائي. بفضل التحليل الكهربائي يمكن إنتاج الهيدروجين.
أبسط تركيب الهيدروجين هو نوع من الخزان مليء بالماء. تحت طبقة الماء قطبين كهربائيين. يتم تزويدهم بتيار كهربائي. نظرًا لأن الماء موصل ممتاز للتيار الكهربائي ، يتم إنشاء اتصال مع مقاومة منخفضة بين الألواح.
يساهم التيار الذي يمر عبر مقاومة الماء المنخفضة في تكوين تفاعل كيميائي ، ونتيجة لذلك يتشكل الهيدروجين.
مخطط تركيب الهيدروجين التجريبي ، والذي تمت دراسته في الأوقات السابقة في برنامج الكيمياء في فصول الكيمياء. كما اتضح ، بالنسبة لممارسة الاحتياجات اليومية الحديثة ، لم تكن هذه الدروس غير ضرورية.
يبدو أن كل شيء بسيط وبقي قليلًا - لجمع الهيدروجين المتكون من أجل استخدامه كمهندس طاقة. لكن في الكيمياء ، لا تستغني عن التفاصيل الدقيقة أبدًا.
إذاً هنا: إذا اجتمع الهيدروجين مع الأكسجين ، يتم تكوين خليط متفجر بتركيز معين. هذه اللحظة هي واحدة من الظواهر الحرجة التي تحد من القدرة على بناء محطات منزلية قوية بما فيه الكفاية.
تصميم مولد الهيدروجين
لبناء مولدات الهيدروجين بأيديهم ، عادة ما يأخذون مخطط تركيب براون الكلاسيكي كأساس. يتكون هذا المحلل الكهربائي متوسط الطاقة من مجموعة من الخلايا ، يحتوي كل منها على مجموعة من أقطاب الصفائح. يتم تحديد قوة التثبيت من خلال المساحة الإجمالية لأقطاب اللوحة.
توضع الخلايا داخل خزان معزول جيدًا عن البيئة الخارجية. يتم عرض أنابيب لتوصيل خط المياه ومخرج الهيدروجين وكذلك لوحة اتصال لتوصيل الكهرباء على جسم الخزان.
جهاز لتوليد الهيدروجين ، مصمم وفقًا لمخطط براون. وفقًا لجميع الحسابات ، يجب أن يزود هذا التركيب الأسرة بالحرارة والضوء. سؤال آخر هو ما هي الأبعاد والقدرات التي ستتيح القيام بذلك (+)
توفر دائرة المولد البني ، من بين أمور أخرى ، مصراعًا للمياه وصمام فحص. بسبب هذه العناصر ، فإن التركيب محمي ضد عودة الهيدروجين. وفقًا لهذا المخطط ، يمكن تجميع منشآت الهيدروجين نظريًا ، على سبيل المثال ، لتنظيم تدفئة منزل ريفي.
تسخين الهيدروجين في المنزل
إن تجميع مولد الهيدروجين للتدفئة المنزلية الفعالة ليس فكرة رائعة ، ولكن من الواضح أنه غير مربح للغاية. من أجل الحصول على الكمية المطلوبة من الهيدروجين لغرفة المرجل المنزلية ، لن تحتاج فقط إلى وحدة التحليل الكهربائي القوية ، ولكن أيضًا إلى كمية كبيرة من الطاقة الكهربائية.
يُنظر إلى تعويض الكهرباء المستهلكة بالهيدروجين الذي يتم الحصول عليه في المنزل على أنه عملية غير منطقية.
مولد هيدروجين منزلي حقيقي. الشيء الوحيد الذي يزعج هو مجرد نسخة تجريبية ، والتي يمكن أن تظهر فقط كيف ينشأ اللهب من شرارة
ومع ذلك ، فإن محاولات حل مشكلة كيفية صنع مولد الهيدروجين لمنزل بيديك لا تتوقف. مقالة نوصي بها بأن تتعرف على مبدأ التشغيل وتصميم أحد النماذج التي تم اختبارها في الممارسة لغلاية الهيدروجين
وإليك مثال على أحد خيارات التعذيب:
- يتم تحضير حاوية محكمة وموثوقة.
- تصنع أقطاب كهربائية أنبوبي أو لوحة.
- يتم تجميع دائرة تحكم لجهد التشغيل والتيار.
- يتم عمل وحدات إضافية لمحطة العمل.
- يتم اختيار الملحقات (الخراطيم والأسلاك والمثبتات).
بطبيعة الحال ، ستحتاج إلى مجموعة أدوات ، بما في ذلك المعدات الخاصة ، على سبيل المثال ، مرسمة الذبذبات ومقياس التردد. بعد أن تم تجهيزك بكل ما تحتاجه ، يمكنك المضي قدمًا مباشرة في تصنيع تركيب التدفئة الهيدروجينية للمنزل.
تنفيذ المشروع بنفسك
في البداية ، تحتاج إلى إنشاء خلية توليد الهيدروجين. تتمتع خلية الوقود بأبعاد أصغر قليلاً من الأبعاد الداخلية لطول وعرض غلاف المولد. في الارتفاع ، يبلغ حجم الكتلة مع أقطاب كهربائية 2/3 من ارتفاع الجسم الرئيسي.
يمكن أن تكون الخلية مصنوعة من الزجاج أو الزجاج الشفاف (سمك الجدار 5-7 مم). لهذا ، يتم قطع خمس لوحات من القماش النصي. من بينها ، يتم لصق المستطيل (بغراء الإيبوكسي) ، الجزء السفلي منه يبقى مفتوحًا.
تشكل هذه الألواح الزجاجية العضوية تقريبًا جسم خلية الوقود لمولد الهيدروجين. صحيح ، يتم عرض نسخة مختلفة قليلاً من الهندسة هنا - للتجميع والتثبيت بمسامير
على الجانب العلوي من المستطيل ، يتم حفر العدد المطلوب من الثقوب الصغيرة لأجزاء الألواح الكهربائية ، ثقب صغير لمستشعر المستوى ، بالإضافة إلى ثقب واحد بقطر 10-15 ملم لإنتاج الهيدروجين.
داخل المستطيل ، يتم وضع أقطاب البلاتين ، والتي يتم إخراجها من الخلية من خلال فتحات اللوحة العلوية. يتم تثبيت مستشعر مستوى الماء عند 80 ٪ من تعبئة الخلية. تمتلئ جميع التحولات في لوحة textolite (باستثناء إخراج الهيدروجين) بغراء الإيبوكسي.
ميزة التصميم للوحدات الموضحة في صورة المولد هي شكل أسطواني للتنفيذ. كما يتم تصنيع أقطاب مصدر الطاقة المصغر هذا بشكل مختلف.
يجب أن يكون ثقب مخرج الهيدروجين مجهزًا بتركيب - قم بإصلاحه ميكانيكيًا ، باستخدام مانع تسرب أو غراء. يتم وضع خلية توليد الهيدروجين المجمعة داخل الجسم الرئيسي للجهاز ويتم إغلاقها بعناية على طول المحيط العلوي (مرة أخرى ، يمكن استخدام الإيبوكسي).
كان هذا هو الحال بالنسبة لمولد الهيدروجين للمشروع التجريبي القادم. يجذب فكرة بسيطة ، ولكن من غير المحتمل أن يكون هذا الخيار مناسبًا لمحطة قوية مصممة لتدفئة الغرف في منزل خاص
ولكن قبل وضع الخلية في الداخل ، يجب تحضير مبيت المولد:
- جعل إمدادات المياه في المنطقة السفلية ؛
- جعل الغطاء العلوي مع السحابات ؛
- التقاط مواد ختم موثوقة ؛
- ضع كتلة طرفية كهربائية على الغطاء ؛
- ضع جامع الهيدروجين على الغلاف.
يجب أن تكون النتيجة مولد هيدروجين جاهز جزئيًا للاستخدام بعد:
- يتم تحميل خلية الوقود في السكن.
- يتم توصيل الأقطاب الكهربائية بالشريط الطرفي للغطاء.
- يتم توصيل مخرج الهيدروجين بمجمع الهيدروجين.
- يتم تثبيت الغطاء على السكن من خلال الختم وتأمينه.
يبقى فقط لربط المياه والوحدات الإضافية.
اضافات لمولد الهيدروجين
يجب استكمال جهاز محلي الصنع لإنتاج الهيدروجين بوحدات مساعدة. على سبيل المثال ، وحدة تزويد المياه التي تتكامل وظيفياً مع مستشعر مستوى مثبت داخل المولد.
في شكل بسيط ، يتم تمثيل هذه الوحدة بواسطة مضخة مياه وجهاز تحكم. يتم التحكم في المضخة بواسطة وحدة التحكم وفقًا لإشارة المستشعر ، اعتمادًا على مستوى الماء داخل خلية الوقود.
عناصر هيكلية إضافية تريد تضمينها في تصميم أي محطة هيدروجينية ، وحتى تجريبية. بدون أجهزة التشغيل الآلي والتحكم والحماية ، لا يمكن تشغيل مولد الهيدروجين
في الواقع ، من المستحسن أيضًا أن يكون لديك جهاز يتحكم في تردد التيار الكهربائي ومستوى الجهد المطبق على أطراف الأقطاب العاملة لخلية الوقود. كحد أدنى ، يجب أن تكون الوحدة الكهربائية مجهزة بمثبت جهد وحماية من التيار الزائد.
يبدو جامع الهيدروجين ، في أبسط أشكاله ، وكأنه أنبوب ، حيث يوجد الصمام ، ومقياس الضغط ، وصمام الفحص. يتم أخذ الهيدروجين من المجمع من خلال صمام عدم الرجوع ويمكن توفيره بالفعل للمستهلك.
يعتبر جهاز تجميع الهيدروجين والقياس جزءًا لا يتجزأ من نظام الهيدروجين ، مما يضمن توزيع الغازات والتحكم في الضغط
ولكن من الناحية العملية ، كل شيء أكثر تعقيدًا إلى حد ما. الهيدروجين هو غاز متفجر له درجة حرارة احتراق عالية. لذلك ، ببساطة ، أخذ وضخ الهيدروجين في نظام المرجل كوقود - لن ينجح ذلك.
معايير جودة التثبيت
من الصعب للغاية تجميع تركيب عالي الكفاءة والإنتاجية في المنزل. على سبيل المثال ، إذا كنت تأخذ بعين الاعتبار معيارًا مثل المعدن الذي تصنع منه الألواح أو الأنابيب الكهربائية ، فهناك بالفعل خطر مواجهة المشاكل.
تعتمد متانة الأقطاب الكهربائية على نوع المعدن وخصائصه. يمكنك ، بالطبع ، استخدام نفس الفولاذ المقاوم للصدأ ، ولكن عمر هذه العناصر سيكون قصير الأجل.
نوع من المحاكاة الساخرة لألواح القطب لمولد الهيدروجين. يتم أخذ الألواح من مكثف متغير تقليدي ، مصنوع من الألومنيوم. ستستمر هذه الأقطاب الكهربائية لمدة نصف ساعة بالضبط ، حتى كجزء من نظام تجريبي صغير
تلعب أبعاد التثبيت أيضًا دورًا مهمًا. الحسابات مطلوبة بدقة عالية فيما يتعلق بالقدرة المطلوبة وجودة المياه وغيرها من المعلمات.
لذلك ، إذا كانت الفجوة بين أقطاب العمل خارج القيمة المحسوبة ، فقد لا يعمل مولد الهيدروجين على الإطلاق. في أسوأ الحالات ، ستكون القوة التي تم إجراء الحساب من أجلها أصغر عدة مرات.
حتى المقطع العرضي للسلك الذي يربط الأقطاب بمصدر الطاقة مهم في جهاز مولد الهيدروجين. صحيح ، هنا يتعلق الأمر بالتشغيل الآمن للجهاز. ومع ذلك ، يجب أن تؤخذ هذه التفاصيل في التصميم في النسخة الرئيسية بعين الاعتبار.
وبالعودة إلى التشغيل الآمن للنظام ، يجب على المرء أيضًا ألا ينسى إدخال ما يسمى مصراع المياه في التصميم ، مما يمنع الحركة العكسية للغاز.
على الرغم من العدد المثير للإعجاب من تطورات مولدات الهيدروجين محلية الصنع ، لا يوجد خيار فعال حقًا حتى الآن. جميع الموديلات أدنى من معدات المصنع.
المولدات الصناعية
على مستوى الإنتاج الصناعي ، يتم بشكل تدريجي تطوير تقنيات التصنيع لمولدات الهيدروجين المنزلية وتطويرها. كقاعدة عامة ، يتم إنتاج محطات الطاقة للاستخدام المنزلي ، والتي لا تتجاوز طاقتها 1 كيلو واط.
تم تصميم هذا الجهاز لإنتاج وقود الهيدروجين في وضع التشغيل المستمر لمدة لا تزيد عن 8 ساعات. الغرض الرئيسي منها هو إمداد أنظمة التدفئة بالطاقة.
كما يجري تطوير وإنتاج منشآت للاستخدام كجزء من الوحدات السكنية. هذه بالفعل هياكل أكثر قوة (5-7 كيلو واط) ، والغرض منها ليس فقط طاقة أنظمة التدفئة ، ولكن أيضًا توليد الكهرباء. يكتسب خيار الجمع هذا شعبية سريعة في الدول الغربية وفي اليابان.
تتميز مولدات الهيدروجين المركبة بأنظمة ذات كفاءة عالية وانبعاثات منخفضة من ثاني أكسيد الكربون.
مثال على مصنع صناعي حقيقي بسعة تصل إلى 5 كيلو واط. في المستقبل ، من المخطط القيام بهذه التركيبات لتجهيز البيوت والوحدات السكنية.
بدأت الصناعة الروسية أيضًا في الانخراط في هذا النوع الواعد من إنتاج الوقود. على وجه الخصوص ، يتقن نوريلسك نيكل تكنولوجيا إنتاج مصانع الهيدروجين ، بما في ذلك النباتات المحلية.
من المخطط استخدام أنواع مختلفة من خلايا الوقود في عملية التطوير والإنتاج:
- غشاء تبادل البروتون
- حمض الفسفوريك؛
- ميثانول تبادل البروتون
- قلوي
- أكسيد صلب.
وفي الوقت نفسه ، يمكن عكس عملية التحليل الكهربائي. تشير هذه الحقيقة إلى أنه من الممكن الحصول على ماء ساخن بالفعل دون حرق الهيدروجين.
يبدو أن هذه فكرة أخرى ، حيث يمكنك الاستفادة من جولة جديدة من المشاعر المرتبطة بالإنتاج المجاني للوقود لغلاية منزلية.
عند تجربة نماذج محلية الصنع في المنزل ، تحتاج إلى الاستعداد للحصول على أكثر النتائج غير المتوقعة ، ولكن التجربة السلبية هي أيضًا تجربة:
لا تزال مولدات الهيدروجين افعلها بنفسك للمنزل مشروعًا موجودًا على مستوى فكرة واحدة. لا توجد مشاريع محققة عمليًا لمولدات الهيدروجين بأيديهم ، وتلك التي يتم وضعها في الشبكة هي خيال لمؤلفيها أو خيارات نظرية بحتة.
لذلك يبقى فقط الاعتماد على منتج صناعي باهظ الثمن ، والذي يعد بالظهور في المستقبل القريب.
هل تعرف النموذج الأصلي لمولد الهيدروجين الذي لم يتم وصفه في المقالة؟ ربما ترغب في مشاركة المعلومات القيمة التي ستكون مفيدة لأصحاب المنزل؟ يرجى كتابة التعليقات في المربع أدناه ، ونشر صورة حول الموضوع ، والتعبير عن رأيك.