Простое устройство на солнечной энергии для получения водорода путем расщепления воды

Современные автомобили с водородными двигателями

Возможность применения двигателей на водородном топливе заинтересовала многих производителей. В результате в автомобильной индустрии появляется все больше машин, работающих на данном газе.

К наиболее востребованным моделям стоит отнести:

• Компания Тойота выпустила автомобиль Fuel Cell Sedan. Для устранения проблем с дефицитом пространства в салоне и багажном отсеке емкости с водородным топливом размещены на полу транспортного средства. Fuel Cell Sedan предназначен для перевозки людей, а его стоимость составляет 67.5 тысяч долларов.
• Концерн БМВ представил свой вариант автомобиля Hydrogen Новая модель протестирована известными деятелями культуры, бизнесменами, политиками и другими популярными личностями. Испытания показали, что переход на новое топливо не влияет на комфортабельность, безопасность и динамику транспортного средства. При необходимости виды горючего можно переключать с одного на другой. Скорость Hydrogen7 — до 229 км/час.
• Honda Clarity — автомобиль от концерна Хонда, который поражает запасом хода. Он составляет 589 км, чем не может похвастаться ни одно транспортное средство с низким уровнем выбросов. На дозаправку уходит от трех до пяти минут.
• «Монстр» от Дженерал Моторс показан в октябре 2016 года. Особенность автомобиля заключается в невероятной надежности, что подтверждено проведенными исследованиями армией США. Во время испытаний транспортное средство прошло больше 3 миллионов километров.
• Концерн Тойота выпустил на рынок водородную модель Mirai. Продажи начались еще в 2014 году на территории Японии, а в США — с октября 2015 года. Время на заправку Mirai составляет пять минут, а запас хода на одной заправке 502 км. ФОТО 21 22 Недавно представители концерна заявили, что планируют внедрять данную технологию не только в легковой транспорт, но и в вилочные погрузчики и даже грузовики. 18 колесный грузовик уже тестируется в Лос-Анжелесе.
• Производитель Лексус планирует свой вариант автомобиля с водородным двигателем в 2020 году, поэтому о транспортном средстве известно мало подробностей.
• Компания Ауди представила концепт H-tron Quattro в Детройте. По заверению производителя машина может проехать на одном баке около 600 км, а набрать скорость до 100 км/час удается за 7,1 секунду. Машина имеет «виртуальную» кабину, заменяющую стандартную приборную панель.
• БМВ в сотрудничестве с Тойотой планирует выпуск своего водородного транспортного средства к 2020 году. Производитель заверяет, что запас хода новой модели составляет больше 480 км, а дозаправка будет занимать до 5 минут.
• В 2013 году в компании Форд заявили, что активное производство водородных двигателей начнется уже к концу 2017 года при сотрудничестве с Ниссан и Мерседес-Бенц. Но реализовать задуманное на практике пока не удается — работники концерна находятся на этапе разработки.
• Мерседес-Бенц на Франкфуртском автосалоне представил внедорожник GLC, который появится на рынке в конце 2019 года. Авто комплектуется аккумулятором на 9,3 кВт*ч, а запас хода составляет 436 км. Максимальная скорость ограничивается электроникой на уровне 159 км/час.
• Nikola Motor представила грузовой автомобиль с водородным двигателем, имеющий запас хода от 1287 до 1931 км. Стоимость нового автомобиля составит 5-7 тысяч долларов за аренду в месяц. Выпуск планируется начать с 2020 года.
• Производитель Хендай создал новую линейку Tucson. На сегодняшний день произведено и реализовано 140 машин. Бренд Hyundai Genesis представил свой автомобиль с водородным двигателем GV Впервые транспортное средство было представлено в Нью-Йорке, но его производство пока не планируется.
• Великобритания тоже не отстает в плане новых технологий. В стране уже можно арендовать водородный автомобиль Riversimple Rasa на три или шесть месяцев. Машина весит чуть больше 500 кг и способна проехать на одной заправке около 500 км.
• Дизайнерский дом Pininfarina создал машину на водородном топливе H2 Speed. Особенность авто заключается в способности ускорятся до сотни всего за 3,4 секунды, а максимальная скорость — 300 км/час. Время на заправку составляет всего три минуты. Стоимость новой модели достигает 2,5 млн. долларов.

Как устроен водородный автобус? Принцип его работы

Водородный автобус внешне мало чем отличается от обычного автобуса с ДВС. А по принципу работы в какой-то степени напоминает электробус.

Ниже вкратце перечислены те основные элементы, наличие которых характерно для устройства автобуса, работающего на водороде (рис. 2):

Рис. 2

• Водородные топливные баки;
• Топливные элементы. В результате химических реакций, происходящих в них, энергия водорода превращается в электрическую энергию;
• Система охлаждения топливных элементов;
• Преобразователи постоянного тока DC/DC. Регулируют напряжение постоянного тока;
• Тяговый электродвигатель;
• Аккумуляторные батареи;
• Система охлаждения электроники.

Принцип работы автобуса, работающего на водороде, заключается в следующем:

Водородный автобус подъезжает к специально оборудованной для этой цели заправочной станции, где в течении буквально 3-5 минут заправляется водородом. Емкости для водорода обычно расположены на крыше автобуса.

Затем газ поступает в топливные элементы – электрохимические устройства, где энергия водорода преобразуется в электрическую энергию. Полученная таким образом электроэнергия, пройдя через блок преобразователей, питает тяговый электродвигатель, который приводит в движение водородный автобус. Вместо обычного электромотора в водородном автобусе может быть установлен  электропортальный задний мост с двумя бортовыми мотор-редукторами.

Новый прорыв

Ученые из Стэндфордского университета провели уникальный эксперимент, в результате которого совершили процесс электролиза с помощью стандартных никелевых электродов под рекордно низким напряжением — обычная батарейка в 1.5 Вольт.

По данным ученых, конструкция электродов из никеля и его оксида позволила процессу успешно завершиться под таким низким напряжением. До этого никому не удавалось совершить подобное. Новая технология в промышленных масштабах поможет производителям водородного топлива значительно сэкономить на электричестве и проводниках. Сейчас ученые работают над тем, как увеличить продолжительность работы никелевых проводников в воде.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

Особенности водорода как топлива для двигателя

В ДВС бензин смешивается с воздухом, после чего подается в цилиндры и сгорает, в результате чего происходит перемещение поршней и движение транспортного средства.

Применение водорода в виде топлива имеет ряд нюансов:

• После сжигания топливной смеси на выходе образуется только пар.
• Реакция воспламенения происходит быстрее, чем в случае с дизельным топливом или бензином.
• Благодаря детонационной устойчивости, удается поднять степень сжатия.
• Теплоотдача водорода на 250% выше, чем у топливно-воздушной смеси.
• Водород — летучий газ, поэтому он попадает в мельчайшие зазоры и полости. По этой причине немногие металлы способны перенести его разрушительное влияние.
• Хранение такого топлива происходит в жидкой или сжатой форме. В случае пробоя бака водород испаряется.
• Нижний уровень пропорции газа для вхождения в реакцию с кислородом составляет 4%. Благодаря этой особенности, удается настроить режимы работы мотора путем дозирования консистенции.

С учетом перечисленных нюансов применять H2 в чистом виде для двигателя внутреннего сгорания нельзя. Требуется внесение конструктивных изменений в ДВС и установка дополнительного оборудования.

https://youtube.com/watch?v=2Od9QN07_Pw

https://youtube.com/watch?v=Hh_a-v081rk

https://youtube.com/watch?v=j0yBNw4ls60

Проблемы топливных элементов

• Главная проблема топливных элементов связана с необходимостью наличия «упакованного» водорода, который можно было бы свободно приобрести. Очевидно, проблема должна решиться со временем, но пока ситуация вызывает легкую улыбку: что первично — курица или яйцо? Топливные элементы ещё не настолько развиты, чтобы строить водородные заводы, но их прогресс немыслим без этих заводов. Здесь же отметим проблему источника водорода. На настоящий момент водород получают из природного газа, но повышение стоимости энергоносителей повысит и цену водорода. При этом в водороде из природного газа неизбежно присутствие CO и H₂S (сероводород), которые отравляют катализатор.
• Распространенные платиновые катализаторы используют очень дорогой и невосполнимый в природе металл — платину. Однако данную проблему планируется решить использованием катализаторов на основе ферментов, являющихся дешевым и легкопроизводимым веществом.
• Проблемой является и выделяющееся тепло. Эффективность резко возрастет, если генерируемое тепло направить в полезное русло — производить тепловую энергию для системы теплоснабжения, использовать в качестве бросового тепла в абсорбционных холодильных машинах и т.п.

Какой срок службы топливных ячеек?

Во всем мире на сегодняшний день такие авто – большая редкость, и их еще нет в серии, сложно сказать, какой ресурс у данного источника энергии. У мастеров еще нет опыта в этом отношении.

Единственное, что можно сказать, по заявлениям представителей Toyota топливный элемент их серийного автомобиля Mirai способен бесперебойно вырабатывать энергию вплоть до 250 тысяч километров. После этого рубежа нужно наблюдать за эффективностью устройства. Если его работа заметно снизилась, топливная ячейка меняется на официальном сервисном центре. Правда, следует ожидать, что за эту процедуру компания возьмет приличную сумму.

Методы получения водорода

На уроках химии средней школы когда-то давались пояснения на тот счёт, как получить водород из обычной воды, вытекающей из под крана. Есть в химической сфере такое понятие – электролиз. Именно благодаря электролизу имеется возможность получать водород.

Простейшая водородная установка представляет собой некую ёмкость, заполненную водой. Под слоем воды размещаются два пластинчатых электрода. К ним подводится электрический ток. Так как вода является отличным проводником электрического тока, между пластинами устанавливается контакт с малым сопротивлением.

Проходящий сквозь малое водяное сопротивление ток способствует образованию химической реакции, в результате которой образуется водород.

Схема экспериментальной водородной установки, которая в прежние времена изучалась в программе средней школы на уроках химии. Как выясняется, для практики современных житейских потребностей уроки те не были лишними

Казалось бы, всё просто и остаётся совсем немного – собрать образовавшийся водород, чтобы применить его в качестве энергетика. Но в химии никогда не обходится без тонких деталей.

Так и здесь: если водород соединяется с кислородом, при определённой концентрации образуется взрывоопасная смесь. Этот момент является одним из критичных явлений, ограничивающих возможности построения достаточно мощных домашних станций.

https://youtube.com/watch?v=-WR7VLmWuaw

https://youtube.com/watch?v=iAubfpDmaUw

https://youtube.com/watch?v=_EgY9XtGZmM

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Создание водородного агрегата дома – задача не из легких. Нужно вооружиться не только рядом инструментов, но и соответствующими знаниями, а также схемами.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Устройство состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для питания, водяного затвора, проводов и шлангов, соединяющих конструкцию. На сегодняшний день известны несколько схем электролизеров, где в качестве электродов применяются пластины или трубки.

Также популярностью пользуются аппараты сухого электролиза. В отличие от классического варианта, в этом агрегате не пластины помещаются в ёмкость с жидкостью, а сама вода направляется в щель между плоскими электродами.

Watch this video on YouTube

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления генератора дома не нужны никакие особенные и необычные инструменты. Вот что потребуется подготовить:

• ножовку для работы с металлическими изделиями;
• дрель и сверла к ней;
• комплект гаечных ключей;
• плоская и шлицевая отвертки;
• угловая шлифмашина («болгарка») с кругом для резки металла;
• мультиметр и расходомер;
• линейка;
• маркер.

Watch this video on YouTube

Водород в двигателях внутреннего сгорания

Интересно отметить, что из-за физических и химических свойств водорода он гораздо более огнеопасен, чем бензин. На практике это означает, что для инициирования процесса сгорания в водороде требуется гораздо меньше начальной энергии. С другой стороны, водородные двигатели могут легко использовать очень «плохие» смеси — то, что современные бензиновые двигатели достигают за счет сложных и дорогих технологий.

Тепло между частицами водородно-воздушной смеси рассеивается меньше, и в то же время температура самовоспламенения значительно выше, как и скорость процессов сгорания по сравнению с бензином. Водород обладает низкой плотностью и сильной диффузионной способностью (возможность попадания частиц в другой газ — в данном случае в воздух).

Именно низкая энергия активации, необходимая для самовоспламенения, является одной из самых больших проблем при управлении процессами сгорания в водородных двигателях, потому что смесь может легко самопроизвольно воспламениться из-за контакта с более горячими областями в камере сгорания и сопротивления следуя цепочке совершенно неконтролируемых процессов. Избежание этого риска является одной из самых больших проблем в конструкции водородных двигателей, но не так просто устранить последствия того факта, что сильно рассеянная горящая смесь перемещается очень близко к стенкам цилиндра и может проникать в чрезвычайно узкие зазоры. например, вдоль закрытых клапанов … Все это необходимо учитывать при проектировании этих двигателей.

Высокая температура самовоспламенения и высокое октановое число (порядка 130) позволяют повысить степень сжатия двигателя и, следовательно, его эффективность, но опять-таки существует опасность самовоспламенения водорода при контакте с более горячей частью. в цилиндре. Преимуществом высокой диффузионной способности водорода является возможность легкого смешивания с воздухом, что в случае поломки бака гарантирует быстрое и безопасное рассеивание топлива.

Идеальная смесь воздух-водород для горения имеет соотношение около 34: 1 (для бензина это соотношение составляет 14,7: 1). Это означает, что при объединении одинаковой массы водорода и бензина в первом случае потребуется более чем вдвое больше воздуха. В то же время водородно-воздушная смесь занимает значительно больше места, что объясняет, почему водородные двигатели имеют меньшую мощность. Чисто цифровая иллюстрация соотношений и объемов достаточно красноречива — плотность готового к сжиганию водорода в 56 раз меньше плотности паров бензина … Однако следует отметить, что в целом водородные двигатели могут работать на воздушных смесях. водород в соотношении до 180: 1 (т.е. с очень «плохими» смесями), что в свою очередь означает, что двигатель может работать без дроссельной заслонки и использовать принцип работы дизельных двигателей. Следует также упомянуть, что водород является бесспорным лидером в сравнении между водородом и бензином как массовыми источниками энергии — килограмм водорода имеет почти в три раза больше энергии на килограмм бензина.

Как и в бензиновых двигателях, сжиженный водород можно впрыскивать непосредственно перед клапанами в коллекторах, но оптимальным решением является впрыск непосредственно во время такта сжатия — в этом случае мощность может превышать на 25% мощность сопоставимого бензинового двигателя. Это связано с тем, что топливо (водород) не вытесняет воздух, как с бензиновым или дизельным двигателем, что позволяет камере сгорания заполняться только (значительно больше, чем обычно) воздухом. Кроме того, в отличие от бензиновых двигателей, водород не нуждается в конструктивном завихрении, поскольку водород без этой меры достаточно хорошо диффундирует с воздухом. Из-за разных скоростей горения в разных частях цилиндра лучше установить две свечи зажигания, а в водородных двигателях использование платиновых электродов не подходит, поскольку платина становится катализатором, который приводит к окислению топлива даже при низких температурах.

Как собрать топливный элемент на водороде?

Топливную ячейку небольшой мощности можно создать самостоятельно в условиях обычной домашней или школьной лаборатории. В качестве материалов используется старый противогаз, куски оргстекла, водный раствор этилового спирта и щелочь.

Корпус топливного элемента на водороде своими руками создается из оргстекла толщиной не менее пяти миллиметров. Перегородки между отсеками могут быть меньшей толщины — порядка 3 миллиметров. Оргстекло склеивается специальным клеем, изготавливаемым из хлороформа либо дихлорэтана и стружки из оргстекла. Все работы производятся только при работающей вытяжке.

В наружной стенке корпуса просверливается отверстие диаметром 5-6 сантиметров, в которое вставляется резиновая пробка и сливная стеклянная трубка. Активированный уголь из противогаза засыпается во второе и четвертое отделение корпуса топливного элемента — он будет использоваться в качестве электрода.

Циркуляция топлива будет осуществляться в первой камере, в то время как пятая заполняется воздухом, из которого будет поставляться кислород. Электролит, засыпающийся между электродами, пропитывается раствором парафина и бензина во избежание его попадания в воздушную камеру. На слой угля кладутся медные пластины с припаянными к ним проводами, через которые будет отводиться ток.

Собранный топливный элемент на водороде заряжается водкой, разбавленной водой в соотношении 1:1. В полученную смесь аккуратно добавляется едкий калий: в 200 граммах воды растворяется 70 граммов калия.

Перед испытанием топливного элемента на водороде в первую камеру заливается топливо, в третью — электролит. Показания вольтметра, подключенного к электродам, должны варьироваться от 0,7 до 0,9 вольт. Для обеспечения непрерывной работы элемента отработанное топливо должно отводиться, а через резиновую трубку — заливаться новое. Сжиманием трубки регулируется скорость подачи топлива. Подобные топливные элементы на водороде, собранные в домашних условиях, обладают небольшой мощностью.

Как работает ячейка топливного элемента?

Своеобразным «сердцем» ячейки топливного элемента является протонообменая мембрана (ПОМ). Этот компонент позволяет протонам проходить практически беспрепятственно, но электроны блокирует.

Когда водород попадает в катализатор и расщепляется на протоны и электроны, протоны направляются прямиком к стороне катода, а электроны следуют через внешнюю электрическую цепь.

По пути электроны выполняют полезную работу:

• зажигают электрическую лампу,
• вращают вал электродвигателя,
• заряжают аккумуляторную батарею и т.д.

Только проследовав такой путь, электроны объединяются с протонами и кислородом на другой стороне ячейки с последующим производством воды.

Полноценная система из нескольких топливных ячеек: 1 – газовый ресивер; 2 – радиатор охлаждения с вентилятором; 3 – компрессор; 4 – опорный фундамент; 5 – топливный элемент в сборе из нескольких ячеек; 6 – модуль промежуточного хранилища

Все эти реакции происходят в так называемом стеке одной ячейке. На практике обычно используется целая системы вокруг основного компонента, которая представляет собой стек из нескольких ячеек.

Стек встраивается в модуль, состоящий из частей:

• управление топливом, водой и воздухом,
• холодильное оборудование,
• программное обеспечение для управления хладагентом.

Этот модуль затем интегрируется в полную систему, которую допустимо использовать для разных применений.

По причине высокого энергетического содержания водорода и высокой эффективности топливных элементов (55%), технологию допустимо использовать в разных областях.

Например, в качестве резервного питания для производства электроэнергии, когда нарушается работа основной электрической сети.

Нет в наличии:

Не можете найти необходимую деталь из группы Радиатор масляный, привод топливного насоса высокого давления и вентилятора, термосиловой элемент на ГАЗ-3309? Проконсультируйтесь у наших специалистов по телефону 8-800-700-19-88 или по эл. почте Мы обязательно вам поможем!

преимущество

Мы собираемся проанализировать, каковы преимущества водородных элементов по сравнению с другими видами топлива, основанными на возобновляемых источниках энергии. Некоторые из причин, по которым это топливо превосходит другие варианты, следующие:

• Они не производят вредных выбросов: Как мы видели в описании работы батареи, водород плюс кислород генерирует электричество, а затем водяной пар. Мы знаем, что водяной пар — это парниковый газ, но он безвреден. Это потому, что это природный парниковый газ.
• Он более эффективен, чем двигатели внутреннего сгоранияОн не только не загрязняет окружающую среду, но и более эффективно преобразует химическую энергию в электрическую. Двигатель внутреннего сгорания должен преобразовывать химическую энергию топлива в тепло и эту механическую энергию, способную привести двигатель в движение. Это вызывает явление, известное как «узкое место» при перегреве. Это явление ограничивается прямым преобразованием энергии водородным элементом.
• У них нет движущихся частей: отсутствие неподвижной части делает его намного более надежным, чем двигатель внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания есть много деталей, которые могут выйти из строя.
• Водород можно производить гораздо более экологически чистым способом- В отличие от ископаемого топлива, водород можно производить более чистым способом. Это способствует тому, что он становится более экологически чистой альтернативой энергии.

Водородный проект с инвестицией в 300 миллионов долларов

В Австралии ожидается массовое расширение производства возобновляемого водорода после того, как проект стоимостью 300 миллионов долларов, предназначенный для Западной Австралии, смог обеспечить финансирование инвестиций.

Проект разрабатывается компанией Infinite Blue Energy, которая планирует построить крупнейшее в Австралии предприятие по производству водорода с использованием энергии ветра и солнца.

Ожидается, что проект Arrowsmith Hydrogen, который будет построен на объекте в городе Донгара, расположенном в 320 км к северу от Перта, будет производить 25 тонн зеленого водорода в день, работающего от ветра и солнца.

Проект будет включать собственные выделенные запасы возобновляемой электроэнергии на месте, а представитель Infinite Blue Energy сообщил RenewEconomy, что завод Arrowsmith будет получать около 85 МВт солнечной энергии, дополненной 75 МВт ветрогенераторной мощности. Ожидается, что работы по проекту начнутся к середине года. Первая добыча с объекта запланирована на последний квартал 2022 года.

Infinite Blue Energy надеется, что гигантский проект поможет превратить Австралию в мирового лидера по производству и поставке водородного топлива с нулевыми выбросами.

Благодаря завершению проекта Arrowsmith и инновационной бизнес-модели IBE Австралия может продвигать свои интересы на мировой арене в качестве лидера в разработке инновационных энергетических решений Green Hydrogen и ускорить создание крупной стратегии занятости и промышленности для Австралии в ближайшее время.

В конечном счете, Infinite Blue Energy надеется увидеть интеграцию крупномасштабного накопления и выработки электроэнергии с использованием водорода, который может обеспечить круглосуточное снабжение электроэнергией.

https://youtube.com/watch?v=5A67zP0feEk

https://youtube.com/watch?v=_p7dSbHqDkE

https://youtube.com/watch?v=TrUR0ybux-4

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
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.

Работа водородной ячейки

Как только мы узнаем основные характеристики и состав водородной ячейки, мы посмотрим, как она работает. Мы знаем, что водород под давлением поступает в ячейку со стороны анода. Когда водород входит, он заставляет этот газ проходить через катализатор под давлением. Когда молекула водорода входит в контакт с платиной, которая является частью компонента катализатора, он разделен на 2 протона и 2 электрона.

Электроны проходят через анод во внешнюю цепь. Именно здесь они отвечают за выполнение необходимой работы, чтобы подпитать энергию того, что дается. Например, его можно запустить для питания электродвигателя. После подачи энергии на источник они возвращаются в батарею через катодную часть. Когда мы оказываемся у катода, кислород проходит через катализатор и образует два атома кислорода, которые заряжены очень отрицательно. Этот отрицательный заряд притягивает протоны, которые были раньше, и они объединяются с двумя электронами, которые возвращаются во внешнюю цепь. Все это образует молекулу воды.

Пример водородного топливного элемента

Схематическая структура топливного элемента PEM

Водородный топливный элемент использует водород (H ₂ ) и кислород (O ₂ ) для производства электроэнергии и воды (H ₂ O); как обратимый топливный элемент, он теперь должен снова производить водород и кислород из воды путем электролиза . Для этого топливный элемент используется как электролизер .

Обратимый процесс в водородном топливном элементе:

2 ЧАС2 + О2  ⟶ 2 ЧАС2О+ ΔЧАС{\ Displaystyle \ mathrm {2 \ H_ {2} \ + \ O_ {2} \ \ \ longrightarrow \ 2 \ H_ {2} O + \ \ Delta H}}

Реакция водорода с кислородом с образованием воды с выделением энергии

2 ЧАС2О →Э.леkтрОлysе2 ЧАС2+О2{\ Displaystyle \ mathrm {2 \ H_ {2} O \ {\ xrightarrow {Электролиз}} 2 \ H_ {2} + O_ {2}}}

Электролиз воды до водорода и кислорода с добавлением энергии

Напряжение и КПД

Для реакции между H ₂ , O ₂ и H ₂ O равновесное напряжение или напряжение покоя составляет 1,23 В. Даже при низких плотностях тока напряжение обратимых топливных элементов H ₂ -O ₂ падает ниже 1 В при разряде, когда они находятся в менее 1 В при зарядке выше 1,5 В. При высокой плотности тока оно падает ниже 0,8 В при разряде и повышается до более 1,8 В при зарядке. Из-за значительной разницы в напряжении (около одного вольта) между зарядкой и разрядкой КПД соответственно низок: типичный КПД реверсивных топливных элементов с PEM составляет от 40 до 50%.

Выводы и полезное видео по теме

Экспериментируя дома с самодельными моделями, нужно приготовиться к самым неожиданным результатам, но негативный опыт – это тоже опыт:

Водородные генераторы для дома, изготовленные своими руками, – это пока что проект, существующий на уровне одной идеи. Практически реализованных проектов водородных генераторов своими руками нет, а те, что позиционируются в сети – воображения их авторов или же чисто теоретические варианты.

Так что остаётся рассчитывать только на промышленный дорогостоящий продукт, который обещает появиться уже в ближайшем будущем.

А вам известна оригинальная модель водородного генератора, не описанная в статье? Может быть, вы хотите поделиться ценной информацией, которая будет полезна домашним мастерам? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, размещайте фото по теме, высказывайте ваше мнение.

Подведем итоги

Как видно, сегодня водородные автомобили и двигатель на воде можно считать вполне реальной альтернативой не только привычным ДВС, которые используют нефтяное топливо, но и электрокарам.

Прежде всего, такие установки менее токсичны, при этом они не нуждаются в дорогостоящем топливе на основе нефти. Также автомобили с водородным двигателем имеют приемлемый запас хода. В продаже имеются и гибридные модели, использующие как водород, так и бензин.

Что касается недостатков и сложностей, машина с водородным двигателем сегодня имеет высокую стоимость, а также могут возникать проблемы с заправкой топливом по причине недостаточного количества заправочных станций. Не стоит забывать и о том, что также не просто найти специалистов, которые способны качественно и профессионально обслужить водородную силовую установку. При этом обслуживание будет достаточно затратным.

Напоследок отметим, что активное строительство трубопроводов для перекачки газа метана обещает в дальнейшей перспективе возможность перекачки по этим же трубопроводам и водорода. Это значит, что в случае роста общего числа авто с водородными двигателями, также высока вероятность быстрого увеличения количества специализированных заправочных станций.

https://youtube.com/watch?v=a6xs9ysw-OQ

Похожие записи:

Регулируемый блок питания своими руками Схема подключения магнитного реле Цветовая маркировка проводов в трехфазных сетях: каким цветом обозначается фаза и ноль Никола тесла и его открытия Клеммник или скрутка. что лучше для соединения Как сделать простой регулятор напряжения своими руками