עליית מחיר משאבי האנרגיה מעוררת את החיפוש אחר סוגים יעילים וזולים יותר של דלק, כולל ברמה הביתית. רוב בעלי המלאכה הנלהבים נמשכים על ידי מימן, שערכו הקלורי גבוה פי שלוש ממתאן (38.8 קילוואט לעומת 13.8 עם 1 ק"ג חומר). שיטת המיצוי בבית, כך נראה, ידועה - פיצול מים באמצעות אלקטרוליזה. למעשה, הבעיה הרבה יותר מסובכת. למאמר שלנו 2 יעדים:
- לנתח את השאלה כיצד ליצור גנרטור מימן בעלויות מינימליות;
- שקול להשתמש בגנרטור מימן לחימום בית פרטי, לתדלוק מכונית וכמכונת ריתוך.
חלק תיאורטי קצר
מימן, המכונה גם מימן, הוא המרכיב הראשון בטבלה המחזורית, הוא החומר הגזי הקל ביותר עם פעילות כימית גבוהה. במהלך חמצון (כלומר בעירה) הוא פולט כמות עצומה של חום ויוצר מים רגילים. אנו מאפיינים את תכונות האלמנט, ומעצבים אותם בצורה של תזות:
- שריפת מימן היא תהליך ידידותי לסביבה, לא משוחררים חומרים מזיקים.
- בגלל פעילותו הכימית, גז חופשי אינו מתרחש על פני כדור הארץ. אולם בהרכב המים עתודותיהם בלתי נדלות.
- היסוד מופק בייצור תעשייתי בשיטה כימית, למשל בתהליך גיזוז (פירוליזה) של פחם. לעתים קרובות תוצר לוואי.
- דרך נוספת להשיג מימן גזי היא אלקטרוליזה של מים בנוכחות זרזים - פלטינה וסגסוגות יקרות אחרות.
- תערובת פשוטה של גזים מימן + חמצן (חמצן) מתפוצצת מהניצוץ הקל ביותר ומשחררת מייד כמות גדולה של אנרגיה.
להשוואה. מדענים שהפרידו לראשונה את מולקולת המים למימן וחמצן, כינו את התערובת גז נפץ בגלל נטייתו להתפוצץ. בהמשך היא קיבלה את השם הגז של בראון (בשם הממציא) והפכה להיות מיועדת על ידי הנוסחה ההיפותטית של ארגונים לא ממשלתיים.
מהאמור לעיל, המסקנה הבאה מרמזת על עצמה: 2 אטומי מימן משתלבים בקלות עם אטום חמצן 1, אך הם לא ששים להיפרד. תגובת החמצון הכימי מתבצעת עם שחרור ישיר של אנרגיה תרמית בהתאם לנוסחה:
2 ח2 + O2 → 2H2O + Q (אנרגיה)
כאן טמונה נקודה חשובה שתועיל לנו בהמשך ניתוח הטיסות: מימן נכנס לתגובה באופן ספונטני מהצתה, והחום משתחרר ישירות. כדי להפריד מולקולת מים תצטרך לבזבז אנרגיה:
2 ח2O → 2H2 + O2 - ש
זוהי נוסחת תגובה אלקטרוליטית המאפיינת את תהליך פיצול המים באמצעות אספקת חשמל. כיצד ליישם זאת לפועל ולהפוך גנרטור מימן במו ידיכם, נשקול בהמשך.
יצירת אב-טיפוס
בכדי לגרום לכם להבין עם מה אתם מתמודדים, ראשית אנו מציעים להרכיב את מחולל המימן הפשוט ביותר בעלות הנמוכה ביותר. העיצוב של מתקן תוצרת בית מוצג בתרשים.
ממה מורכב אלקטרוליזר פרימיטיבי:
- כור - מיכל זכוכית או פלסטיק עם קירות עבים;
- אלקטרודות מתכת שקועות בכור במים ומחוברות למקור חשמל;
- המכל השני פועל כתריס מים;
- צינורות פליטה של HHO.
נקודה חשובה. מפעל המימן האלקטרוליטי פועל רק בזרם ישר. לכן, השתמש במתאם AC, במטען לרכב או בסוללה כמקור הכוח. אלטרנטור לא יעבוד.
עיקרון פעולת האלקטרוליזר הוא כדלקמן:
- שתי אלקטרודות השקועות במים מסופקות עם מתח, רצוי ממקור מתכוונן.כדי לשפר את התגובה, מוסיפים למכל מעט אלקלי או חומצה (בבית - מלח רגיל).
- כתוצאה מתגובת האלקטרוליזה, ישוחרר מימן מצידה של הקתודה המחוברת למסוף "מינוס", ויוצר חמצן בסמוך לאנודה.
- ערבוב, שני הגזים דרך הצינור נכנסים למלכודת מים המבצעת 2 פונקציות: הפרדת אדי מים ומניעת הבזק בכור.
- מהמיכל השני מוזרם גז נפץ של NNO למבער, שם הוא נשרף ליצירת מים.
כדי להפוך את עיצוב הגנרטור המוצג בתרשים במו ידיך, תזדקק לשני בקבוקי זכוכית עם צווארים וכובעים רחבים, טפטפת רפואית ושני תריסר ברגים. סט מלא של חומרים מוצג בתמונה.
מבין הכלים המיוחדים נדרש אקדח דבק לאיטום מכסי הפלסטיק. הליך הייצור פשוט:
- סובבו מקלות עץ שטוחים עם ברגים הקשה עצמית, מניחים את קצותיהם לכיוונים שונים. הלחמו את ראשי הברגים יחד וחברו את החוטים - קבלו את האלקטרודות העתידיות.
- צור חור במכסה, הכנס את הקופסה החתוכה של הטפטפת והחוטים לשם, ואז אטם משני הצדדים בעזרת אקדח דבק.
- הניחו את האלקטרודות בבקבוק והבריגו את הכובע.
- בכובע השני, קדחו 2 חורים, הכנסו את צינורות הטפטפה והבריגו על בקבוק מלא במים רגילים.
כדי להפעיל את מחולל המימן, שפכו מים מומלחים לכור והפעילו את מקור הכוח. הופעת התגובה מסומנת על ידי הופעת בועות גז בשני המכולות. התאם את המתח לערך האופטימלי והצית את הגז החום היוצא ממחט הטפטפת.
על תא המימן של מאייר
אם ביצעת ובדקת את הבנייה לעיל, אז על ידי שריפת הלהבה בקצה המחט, בטח שמת לב שביצועי ההתקנה נמוכים במיוחד. כדי להשיג גז נפץ יותר, עליך ליצור מכשיר רציני יותר, שנקרא תא סטנלי מאייר לכבוד הממציא.
עקרון פעולת התא מבוסס גם על אלקטרוליזה, רק האנודה והקתודה נעשים בצורה של צינורות המוחדרים זה לזה. המתח מסופק ממחולל הדופק דרך שני סלילי תהודה, המאפשרים להפחית את צריכת הזרם ולהגדיל את התפוקה של גנרטור המימן. המעגל האלקטרוני של המכשיר מוצג באיור:
פתק. פרטים על פעולת התוכנית מתוארים במשאב http://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
כדי ליצור תא מאייר תצטרך:
- מארז גלילי עשוי מפלסטיק או פרספקס; בעלי מלאכה לרוב משתמשים במסנן מים עם מכסה וחרירים;
- צינורות נירוסטה בקוטר 15 ו 20 מ"מ, אורך 97 מ"מ;
- חוטים, מבודדים.
צינורות אטומים בפני קורוזיה מחוברים לבסיס הדיאלקטרי, חוטים המחוברים לגנרטור הם מולחמים אליהם. התא מורכב מ- 9 או 11 צינורות המונחים בתא פלסטיק או פרספקס, כמוצג בתצלום.
האלמנטים מחוברים על פי כל הסכימות המוכרות באינטרנט, וכוללות יחידה אלקטרונית, תא מאייר ומנעול מים (שם טכני הוא המבעבע). מטעמי בטיחות, המערכת מצוידת בחיישנים ללחץ קריטי ומפלס מים. על פי ביקורות של בעלי מלאכה ביתית, התקנת מימן שכזו צורכת זרם בסדר גודל של אמפר 1 במתח של 12 וולט ובעלת ביצועים מספקים, אם כי אין מספרים מדויקים.
כור צלחות
מחולל מימן בעל ביצועים גבוהים המסוגל להבטיח את פעולתו של מבער גז עשוי מפלטות אל חלד בגודל 15X10 ס"מ. המספר הוא בין 30 ל- 70 יח '. נקדחים תחתיהם חורים לצורך הידוק חתיכים, ומסוף נחתך בפינה לחיבור החוט.
בנוסף לכיתה גיליון 316, תצטרך לקנות:
- גומי בעובי 4 מ"מ עמיד בפני אלקלי;
- לוחות קצה עשויים פרספקס או טקסטוליט;
- מוטות קשירה M10-14;
- שסתום בדיקה למכשירי ריתוך גז;
- מסנן מים תחת הידרולוק;
- חיבור צינורות מפלדת אל חלד גלי;
- אשלגן הידרוקסיד בצורת אבקה.
יש להרכיב את הפלטות ליחידה אחת, מבודדות זו מזו באמצעות אטמי גומי עם חתך אמצעי, כפי שמוצג בציור. משוך את הכור שהתקבל בחוזקה בעזרת חתיכים והתחבר לחרירי האלקטרוליט. האחרון מגיע ממכל נפרד המצויד במכסה ושסתומי כיבוי.
פתק. אנו מספרים כיצד ליצור אלקטרוליזר מסוג זרימה (יבש). קל יותר להכין כור עם לוחות טבילה - אינכם צריכים לשים אטמי גומי, והיחידה המורכבת מורידה לכלי אטום עם אלקטרוליט.
הרכבה לאחר מכן של גנרטור המייצר מימן מתבצעת באותו אופן, אך עם הבדלים:
- על מעטפת המנגנון מחובר מיכל להכנת אלקטרוליט. האחרון הוא תמיסה של 7-15% של אשלגן הידרוקסיד במים.
- במקום מים, מה שנקרא deoxidizer - אצטון או ממס אורגני מוזגים ל"בעבוע "
- יש להציב שסתום בדיקה מול המבער, אחרת, כאשר כיבוי המימן כבה בצורה חלקה, מכה הפוכה תשבור את הצינורות ואת "הבועב".
האם זה משתלם להשיג מימן בבית
התשובה לשאלה זו תלויה בהיקף תערובת החמצן-מימן. כל הרישומים והתרשימים שפורסמו על ידי מקורות מקוונים שונים נועדו לייצר גז HHO למטרות הבאות:
- להשתמש במימן כדלק למכוניות;
- לשרוף ללא עשן מימן בדודי חימום ותנורים;
- הגש בקשה לריתוך גז.
הבעיה העיקרית שחוצה את כל היתרונות של דלק מימן: עלות החשמל לשחרור חומר טהור עולה על כמות האנרגיה שמתקבלת בעירה. לא משנה מה טוענים תומכי התיאוריות האוטופיות, היעילות המרבית של האלקטרוליזר מגיעה ל 50%. המשמעות היא ש- 1 קילוואט חום צרכה 2 קילוואט חשמל. ההטבה היא אפס, אפילו שלילי.
נזכיר שכתבנו בחלק הראשון. מימן הוא גורם פעיל מאוד ומגיב עם חמצן בפני עצמו, ומייצר חום רב. בניסיון להפריד מולקולת מים יציבה, איננו יכולים להביא אנרגיה ישירות לאטומים. הפיצול מתבצע על ידי חשמל, שמחציתו מתפוגג על ידי חימום האלקטרודות, מים, פיתולי שנאי וכן הלאה.
מידע רקע חשוב. החום הספציפי של בעירה במימן גבוה פי שלושה מזה של מתאן, אך - לפי מסה. אם נשווה אותם בנפח, אז בעת שריפת 1 מ"ק של מימן, ישוחרר רק 3.6 קילוואט של אנרגיה תרמית לעומת 11 קילוואט למתאן. אחרי הכל, מימן הוא היסוד הכימי הקל ביותר.
עכשיו יש לקחת בחשבון את הגז הנפיץ המתקבל באמצעות אלקטרוליזה בגנרטור מימן תוצרת בית, כדלק לצרכים שלעיל:
- מחיר ההתקנה הסופי, הפרודוקטיביות הנמוכה והיעילות הופכים אותו ללא כדאיים לשריפת מימן לחימום בית פרטי. קל יותר לשים את אחד הדודים החשמליים - TEN, אינדוקציה או אלקטרודה - מאשר "לסובב" את המונה בעזרת אלקטרוליזר.
- כדי להחליף ליטר בנזין למכונית, תידרש 4,766 ליטר מימן טהור או 7,150 ליטר גז מפוצץ, ששליש ממנו הוא חמצן. הממציא המחורבן ביותר באינטרנט טרם הפך אלקטרוליזר המסוגל לספק ביצועים דומים.
- מכשיר לריתוך גז השורף מי מימן הוא קומפקטי וקל יותר מאשר צילינדרים עם אצטילן, פרופאן וחמצן. בנוסף, טמפרטורת הלהבה של עד 3000 מעלות צלזיוס מאפשרת לך לעבוד עם מתכות כלשהן, עלות השגת דלק כאן אינה ממלאת תפקיד מיוחד.
להשוואה. כדי לשרוף מימן בדוד, תצטרכו לעצב מחדש את המבנה היטב, מכיוון שמבער מימן יכול להמיס כל פלדה.
סיכום
המימן בהרכב הגז הלא-ממשלתי המתקבל מחולל מימן ביתי שימושי לשתי מטרות: ניסויים וריתוך גז.אפילו אם נפסיק את היעילות הנמוכה של האלקטרוליזר ואת עלות הרכבתו יחד עם החשמל הנצרך, פשוט אין מספיק תפוקה לחימום הבניין. זה תקף גם למנוע הבנזין של מכונית נוסעים.