エネルギー資源の価格の上昇は、家計レベルを含む、より効率的で安価なタイプの燃料の探索を刺激します。ほとんどの熱狂的な職人は水素に魅了され、その発熱量はメタンの3倍です(18.8 kgの物質を含む13.8に対して38.8 kW)。自宅での抽出方法は、電気分解による水の分解であるように思われます。実際、問題ははるかに複雑です。私たちの記事には2つの目標があります。
- 最小限のコストで水素発生器を作る方法の問題を分析します。
- 民家の暖房、自動車の給油、溶接機としての水素発生装置の使用を検討してください。
簡単な理論的な部分
水素、別名水素-周期表の最初の要素-は化学活性が高く、最も軽いガス状物質です。酸化中(つまり燃焼中)に大量の熱を放出し、通常の水を形成します。要素のプロパティを特徴付け、論文の形式で設計します。
- 水素燃焼は環境に優しいプロセスであり、有害物質は放出されません。
- 化学的活動のため、地球上で自由ガスは発生しません。しかし、水の組成では、その埋蔵量は無尽蔵です。
- 元素は、石炭のガス化(熱分解)のプロセスなどの化学的方法による工業生産で抽出されます。しばしば副産物。
- ガス状水素を得る別の方法は、触媒の存在下での水の電気分解です-白金および他の高価な合金。
- 水素+酸素(酸素)の単純な混合ガスがわずかな火花から爆発し、大量のエネルギーが瞬時に放出されます。
参考のために。最初に水分子を水素と酸素に分離した科学者は、爆発する傾向があるため、混合爆発性ガスと呼んだ。その後、それはブラウンのガスという名前(発明者の名前で)を受け取り、NGOの仮説によって指定されました。
上記から、次の結論はそれ自体を示唆しています。2つの水素原子は1つの酸素原子と容易に結合しますが、それらは分離するのを非常に嫌がります。化学酸化反応は、次の式に従って熱エネルギーの直接放出とともに進行します。
下期2 + O2 →2H2O + Q(エネルギー)
これは、フライトの詳細な分析に役立つ重要なポイントです。水素は点火から自然に反応に入り、熱が直接放出されます。水分子を分離するには、エネルギーを消費する必要があります。
下期2O→2H2 + O2 -Q
電気を供給することで水を分解する過程を特徴づける電解反応式です。これを実践して、自分の手で水素発生器を作る方法について、さらに検討していきます。
プロトタイプ作成
あなたが何を扱っているかを理解させるために、最初に、最小のコストで最も単純な水素発生器を組み立てることを提案します。自家製のインスタレーションのデザインを図に示します。
原始電解槽は何で構成されていますか:
- 反応器-厚い壁のガラスまたはプラスチック容器;
- 水で原子炉に浸漬され、電源に接続された金属電極;
- 2番目のタンクは水シャッターとして機能します。
- HHOガス排気管。
重要なポイント。電解水素プラントは、直流でのみ動作します。したがって、ACアダプター、カーチャージャー、またはバッテリーを電源として使用してください。オルタネーターは機能しません。
電解槽の動作原理は次のとおりです。
- 水に浸された2つの電極には、できれば調整可能な電源から電圧が供給されます。反応を改善するために、少量のアルカリまたは酸が容器に追加されます(家庭で-普通の塩)。
- 電気分解反応の結果、「マイナス」端子に接続されたカソード側から水素が放出され、アノード付近に酸素が発生します。
- 混合すると、チューブを介して両方のガスがウォータートラップに入り、2つの機能を実行します。水蒸気の分離と反応器内のフラッシュの防止です。
- 2番目のタンクから、NNOの爆発性ガスがバーナーに供給され、そこで燃焼して水になります。
自分の手で図に示す発電機の設計を作成するには、ネックとキャップが広い2つのガラスボトル、医療用スポイト、および2ダースのネジが必要です。資料一式が写真に表示されています。
特別なツールの中で、プラスチック製のカバーをシールするためにグルーガンが必要です。製造手順は簡単です:
- 平らな木製の棒をセルフタッピングネジでねじって、端を別の方向に向けます。ネジ頭をはんだ付けし、ワイヤを接続します-将来の電極を入手してください。
- カバーに穴をあけ、ドロッパーのカットケースとワイヤーをそこに差し込み、両面をグルーガンで密閉します。
- 電極をボトルに入れ、キャップを締めます。
- 2番目のキャップで2つの穴を開け、スポイトチューブを挿入し、淡水で満たされたボトルにねじ込みます。
水素発生器を起動するには、塩水を反応器に注ぎ、電源をオンにします。反応の開始は、両方の容器に気泡が現れることで特徴付けられます。電圧を最適値に調整し、スポイトニードルから出るブラウンガスに火を設定します。
マイヤー水素電池について
上記の設計を作成してテストした場合、針の先端で炎を燃やすと、インストールのパフォーマンスが極端に低下することに気付くでしょう。より爆発性の高いガスを入手するには、発明者に敬意を表してスタンレーマイヤーセルと呼ばれるより深刻なデバイスを作成する必要があります。
セルの動作原理も電気分解に基づいており、アノードとカソードのみが互いに挿入されたチューブの形で作られています。電圧は、パルス発生器から2つの共振コイルを介して供給されます。これにより、消費電流を削減し、水素発生器の生産性を向上させることができます。デバイスの電子回路を図に示します。
注意。スキームの操作の詳細は、リソースhttp://www.meanders.ru/meiers8.shtmlに記載されています。
マイヤーセルを作成するには、次のものが必要です。
- プラスチック製またはプレキシガラス製の円筒形ケース、職人はふたとノズル付きの水フィルターをよく使用します。
- 直径15および20 mm、長さ97 mmのステンレス鋼管。
- ワイヤー、絶縁体。
防食チューブは誘電体のベースに取り付けられ、発電機に接続されたワイヤーはそれらにはんだ付けされます。セルは、写真に示すように、プラスチックまたはプレキシガラスのケースに配置された9本または11本のチューブで構成されています。
要素は、電子ユニット、マイヤーセル、ウォーターロック(技術名称はバブラー)を含む、インターネット上で知られているすべてのスキームに従って接続されます。安全上の理由から、システムには臨界圧力と水位のセンサーが装備されています。家庭の職人のレビューによると、そのような水素設備は、12 Vの電圧で1アンペアの電流を消費し、十分な性能を持っていますが、正確な数値は入手できません。
プレートリアクター
ガスバーナーの作動を確実にすることができる高性能水素発生器は、15 x 10 cmのステンレス板でできており、数は30〜70個です。スタッドを締めるための穴が開けられており、ワイヤーを接続するための端子が隅に切り取られています。
板金グレード316に加えて、次のものを購入する必要があります。
- アルカリに強い4 mm厚のゴム。
- プレキシガラスまたはテキストライト製のエンドプレート。
- タイロッドM10-14;
- ガス溶接装置用チェックバルブ;
- ハイドロロックの下の水フィルター;
- 波形のステンレス鋼からの接続パイプ;
- 粉末状の水酸化カリウム。
プレートは、図に示すように、中央が切り取られたゴム製ガスケットで互いに絶縁された単一のユニットに組み立てる必要があります。得られた反応器をスタッドでしっかりと引っ張り、電解質ノズルに接続します。後者は、蓋と遮断弁を備えた別の容器から来ています。
注意。フロー(乾式)電解槽の作り方を教えてくれます。浸漬プレートを使用してリアクターを作成する方が簡単です。ゴム製のガスケットを配置する必要はありません。組み立てられたユニットは、電解液が入った密閉容器に入れられます。
その後の水素生成発電機の組み立ては同じ方法で行われますが、以下の点が異なります。
- 装置のケーシングには、電解質を調製するためのタンクが取り付けられています。後者は、水酸化カリウムの7-15%水溶液です。
- 水の代わりに、いわゆる脱酸剤-アセトンまたは無機溶剤-が「バブラー」に注がれます。
- チェックバルブはバーナーの前に配置する必要があります。そうしないと、水素バーナーがスムーズにオフになると、逆ブローによってホースとバブラーが壊れます。
自宅で水素を入手することは有益ですか
この質問への答えは、酸素と水素の混合物の範囲に依存します。さまざまなオンラインリソースで公開されているすべての図面と図は、次の目的でHHOガスを生成するように設計されています。
- 自動車の燃料として水素を使用します。
- 暖房ボイラーとストーブで水素を無煙で燃焼させます。
- ガス溶接に申し込む。
水素燃料のすべての利点を打ち消す主な問題:純物質の放出のための電気のコストは、その燃焼から受け取るエネルギーの量を超えています。ユートピア理論の支持者が主張するものは何でも、電解槽の最大効率は50%に達します。これは、1 kWの熱が2 kWの電力を消費することを意味します。利益はゼロであり、マイナスでもあります。
最初のセクションで書いたことを思い出してください。水素は非常に活性な元素であり、それ自体が酸素と反応して大量の熱を発生させます。安定した水分子を分離しようとすると、原子に直接エネルギーをもたらすことができません。分割は電気によって行われ、その半分は電極、水、変圧器の巻線などを加熱することによって消費されます。
重要な背景情報。水素燃焼の比熱は、メタンの3倍ですが、質量によるものです。それらを体積で比較すると、1m³の水素を燃焼した場合、メタンの11 kWに比べて3.6 kWの熱エネルギーしか放出されません。結局のところ、水素は最も軽い化学元素です。
上記のニーズの燃料として、自家製の水素発生器での電気分解によって得られた爆発性ガスを考えてみましょう。
- 最終的な設置価格、低い生産性、効率のため、民家を暖房するために水素を燃やすことは非常に不採算です。電解槽でメーターを「巻く」よりも、電気ボイラー(TEN、誘導、または電極)のいずれかを配置する方が簡単です。
- 車のガソリン1リットルを交換するには、4,766リットルの純水素または7,150リットルの爆発ガスが必要で、その3分の1が酸素です。インターネットで最もお粗末な発明者は、同様の性能を提供できる電解槽をまだ作っていません。
- 水素を燃焼させるガス溶接装置は、アセチレン、プロパン、酸素を使用するシリンダーよりもコンパクトで軽量です。さらに、最大3000°Cの火炎温度であらゆる金属を扱うことができます。ここで燃料を入手するコストは特別な役割を果たしません。
参考のために。水素バーナーは鋼を溶かすことができるため、ボイラーで水素を燃焼させるには、構造を完全に再設計する必要があります。
結論
自家製の水素発生器から得られるNGOガスの組成に含まれる水素は、実験とガス溶接という2つの目的に役立ちます。電解槽の低い効率とそれを消費電力と一緒に組み立てるコストを捨てたとしても、建物を暖房するのに十分な生産性はありません。乗用車のガソリンエンジンも同様です。