家工事水分解のためのDIY触媒。水素エンジンはどのように動作するのでしょうか?

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水分解のためのDIY触媒。水素エンジンはどのように動作するのでしょうか?

電気分解は、電流を通じて物質を成分に分解する化学的および物理的現象であり、工業目的で広く使用されています。この反応に基づいて、塩素や非鉄金属などを生成するユニットが製造されます。

エネルギー資源の価格が継続的に上昇しているため、電解プラントの人気が高まっています家庭用。そのような構造物は何ですか、そしてそれを自宅で作る方法は何ですか？

電解槽に関する一般情報

電解設備は、外部エネルギー源を必要とする電気分解のための装置であり、構造的には、電解液で満たされた容器内に配置された複数の電極で構成されます。このタイプの設備は、水分割装置と呼ばれることもあります。

このような装置では、主な技術パラメータは生産性です。これは、1 時間あたりに生成される水素の量を意味し、m3/h で測定されます。定置式ユニットのモデル名にはこのパラメータが含まれています。たとえば、SEU-40 膜ユニットは 1 時間あたり 40 立方メートルを生産します。 m水素。

このようなデバイスのその他の特性は、意図された目的と設置の種類によって完全に異なります。 たとえば、水の電気分解を実行する場合、ユニットの効率は次のパラメータに依存します。

電極の最低電位（電圧）のレベル。ユニットが通常に動作する場合、この特性はプレートあたり 1.8 ～ 2 V の範囲内にある必要があります。電源の電圧が 14 V の場合、電解液を含む電解槽の容量を 7 つのセルのシートに分割するのが合理的です。このような設備は乾式電解槽と呼ばれます。値が低いと電気分解は開始されず、値が高いとエネルギー消費が大幅に増加します。

プレート部品間の距離が小さいほど抵抗が小さくなり、大電流が流れるとガス状物質の生成が増加します。
プレートの表面積はパフォーマンスに直接影響します。
熱バランスと電解質濃度。
電極要素の材質。ゴールドは高価ですが、理想的な素材電解槽での使用に。コストが高いため、ステンレス鋼がよく使用されます。

重要！異なるタイプの構造では、値には異なるパラメータが含まれます。

水の電気分解プラントは、消毒、浄化、水質評価などの目的にも使用できます。

電解槽の動作原理と種類

最も単純な装置には、水を酸素と水素に分解する電解装置があります。これらは、エネルギー源に接続された電極が配置される電解液の入った容器で構成されています。

電気分解装置の動作原理は、電解質を通過する電流が水を分子に分解するのに十分な電圧を持つことです。このプロセスの結果、アノードでは 1 部の酸素が生成され、カソードでは 2 部の水素が生成されます。

電解槽の種類

水分解装置には次のタイプがあります。

ドライ;
フロースルー;
膜;
ダイヤフラム;
アルカリ性。

乾式タイプ

このような電解槽は最も単純な設計をしています（上の写真）。これらには、セルの数を操作することで任意の電圧の電源からユニットに電力を供給できるという固有の機能があります。

フロータイプ

これらの設備には、電極要素とタンクを備えた電解質で完全に満たされた槽が設計されています。

流動電解装置の動作原理は次のとおりです (上の図より)。

電気分解中、電解液はガスとともにパイプ「B」を通ってタンク「D」に押し出されます。
コンテナ「D」では、電解質からガスを分離するプロセスが行われます。
ガスはバルブ「C」を通って排出されます。
電解質溶液はチューブ「E」を通ってバス「A」に戻ります。

知ると面白いですね。この動作原理は一部の溶接機で構成されており、放出されたガスの燃焼により要素が溶接されます。

膜の種類

膜型電解プラントは他の電解装置と同様の設計ですが、固体物質が電解質として機能します。ポリマーベースの、それは膜と呼ばれます。

このようなユニットの膜には、イオンとプロトンの移動、電極と電解生成物の分離という 2 つの目的があります。

ダイヤフラムタイプ

ある物質が他の物質に浸透して影響を与えることができない場合は、ガラス、ポリマー繊維、セラミック、またはアスベスト材料で作られた多孔質隔膜が使用されます。

アルカリ性タイプ

蒸留水中では電気分解は起こりません。このような場合には、高濃度のアルカリ溶液である触媒を使用する必要があります。したがって、電気分解装置の大部分はアルカリ性であると言えます。

重要！反応により塩素ガスが発生するため、塩を触媒として使用すると有害であることに注意してください。理想的な触媒は水酸化ナトリウムです。これは鉄電極を腐食せず、有害物質の放出に寄与しません。

電解槽の内製化

電解槽は誰でも自分の手で作ることができます。 最も単純な設計の組み立てプロセスでは、次の材料が必要になります。

ステンレス鋼シート (理想的なオプションは外国の AISI 316L または国内の 03Х16Н15М3);
ボルト M6x150。
ワッシャーとナット。
透明なチューブ - 建設目的で使用される水位を使用できます。
外径 8 mm のヘリンボーン継手数個。
容量1.5リットルのプラスチック容器。
流水をろ過する小さなフィルター、たとえば洗濯機用のフィルター。
水逆止弁。

ビルドプロセス

次の手順に従って、自分の手で電解槽を組み立ててください。

最初のステップは、ステンレス鋼シートに印を付け、さらに等しい正方形に切断することです。斜めからの鋸引きが可能グラインダー（ブルガリア語）。プレートを適切に固定するには、このような正方形の角の 1 つを斜めにカットする必要があります。
次に、プレートのコーナーカットの反対側にボルト用の穴を開ける必要があります。
プレートの接続は交互に行う必要があります。あるプレートは「+」、次のプレートは「-」というように接続します。
異なる帯電をしたプレートの間には、水位からのチューブとして機能する絶縁体が必要です。それをリングに切断する必要があり、厚さ1 mmのストリップを得るために縦に切断する必要があります。プレート間のこの距離は、電気分解中に効率的にガスを放出するのに十分です。
プレートは、次の方法でワッシャーを使用して固定されます。ボルトにワッシャーが配置され、次にプレートが配置され、次に 3 つのワッシャーが配置され、次にプレートが配置されます。正に帯電したプレートは、負に帯電したシートの鏡像として配置されます。これにより、鋸で切ったエッジが電極に接触するのを防ぐことができます。

プレートを組み立てるときは、すぐに絶縁してナットを締める必要があります。
また、短絡がないことを確認するために各プレートをリングする必要があります。
次に、アセンブリ全体をプラスチックの箱に入れる必要があります。
この後、ボルトがコンテナの壁に接触する場所、つまり2つの穴を開ける場所に印を付ける必要があります。ボルトがコンテナに収まらない場合は、弓のこでボルトを切り取る必要があります。
次に、ボルトをナットとワッシャーで締めて構造を密閉します。

これらの操作の後、コンテナの蓋に穴を開け、そこに継手を挿入する必要があります。この場合、シリコーンベースのシーラントで縫い目をシールすることで気密性を確保できます。
この設計の保護バルブとフィルターはガス出口に配置されており、悲惨な結果につながる可能性のある過剰なガスの蓄積を制御する手段として機能します。
電解プラントが組み立てられました。

最終段階はテストであり、次のように実行されます。

容器を取り付けボルトの高さまで水を満たします。
デバイスに電源を接続します。
チューブを継手に接続し、その反対側の端を水中に下げます。

弱い電流が設備に印加された場合、チューブを通したガスの放出はほとんど感知できませんが、電解槽内で観察できます。電流を増加させ、水にアルカリ触媒を添加することにより、ガス状物質の収量を大幅に増加させることができます。

製造された電解槽は動作可能整数部水素トーチなどの多くのデバイス。

電解プラントの種類、主な特徴、構造、動作原理を知ることで、電解プラントを実行することができます。正しい組み立て手作りのデザイン溶接や車両の燃料消費量の節約から暖房システムの操作まで、日常のさまざまな状況で不可欠なアシスタントになります。

ビデオ

水素の発熱量 (33.2 kW/m3) は天然ガス (9.3 kW/m3) の 3 倍以上であるため、住宅を暖房するためのエネルギー媒体として水素を使用することは、非常に魅力的なアイデアです。理論的には、水素発生装置を加熱に使用して水から可燃性ガスを抽出し、ボイラーで燃焼させることができます。このことから何が起こるのか、そしてそのようなデバイスを自分の手で作る方法については、この記事で説明します。

発電機の動作原理

エネルギーキャリアとしては水素に匹敵するものはなく、その埋蔵量は事実上無尽蔵です。すでに述べたように、燃やすと放出されます大量の熱エネルギーは、どの炭化水素燃料よりも比較にならないほど大きくなります。天然ガスの使用時に有害な化合物が大気中に放出される代わりに、水素の燃焼により蒸気の形で普通の水が生成されます。問題の 1 つは、この化学元素は自然界では遊離形態では存在せず、他の物質との組み合わせでのみ存在するということです。

これらの化合物の 1 つは通常の水であり、完全に酸化された水素です。彼女の上で分裂した構成要素多くの科学者が長年にわたって研究しました。それにもかかわらず、水を分割するための技術的解決策が見つかったため、それが失敗したとは言えません。その本質は、化学反応電気分解により水が酸素と水素に分解され、得られた混合物は爆轟ガスまたはブラウンガスと呼ばれました。以下は、電気で駆動される水素生成装置 (電解装置) の図です。

電解槽は量産されており、ガス火炎 (溶接) 作業用に設計されています。特定の強度と周波数の電流が、水に浸された金属板のグループに適用されます。進行中の電気分解反応の結果、水蒸気と混合して酸素と水素が放出されます。それを分離するために、ガスは分離器を通過してからバーナーに供給されます。避けるためにキックバック爆発が起こると、供給側にバルブが取り付けられ、燃料が一方向にのみ流れるようになります。

水位と適時の補充を制御するために、この構造には特別なセンサーが装備されており、その信号に基づいて電解槽の作業スペースにセンサーが注入されます。容器内の圧力超過は緊急スイッチによって監視され、安全弁。水素生成装置のメンテナンスは、定期的に水を追加するだけです。

水素加熱：神話か現実か？

発電機用溶接作業- 現時点ではこれだけです実用水の電気分解。家の暖房に使用することはお勧めできません。その理由は次のとおりです。ガス炎作業中のエネルギーコストはそれほど重要ではありません。重要なことは、溶接工が重いシリンダーを持ち運んだり、ホースをいじったりする必要がないことです。もう 1 つは、一銭でも重要となる家庭用暖房です。そしてここで、水素は現在存在するすべての種類の燃料に負けます。

重要。電気分解によって燃料を水から分離するためのエネルギーコストは、燃焼中に放出される爆発性ガスよりもはるかに高くなります。

シリアル溶接発電機は、電気分解プロセスに白金を含む触媒を使用するため、多額の費用がかかります。水素発生器は自分の手で作ることもできますが、その効率は工場で作るよりもさらに低くなります。可燃性ガスは確実に入手できますが、少なくとも 1 つを加熱するには十分ではありません。広い部屋、家全体とは違います。そして、十分な量があれば、法外な電気代を支払わなければなりません。

アプリオリに存在しない無料の燃料を入手するために時間と労力を無駄にするよりも、自分の手で簡単な電極ボイラーを作る方が簡単です。この方法により、エネルギー消費を大幅に削減でき、より大きな利益を得ることができます。ただし、DIY 愛好家はいつでも自宅で電解槽の組み立てに挑戦して、実験を行って自分の目で確かめることができます。そのような実験の 1 つがビデオで示されています。

発電機の作り方

多くのインターネットリソースが最も多くの情報を公開していますさまざまなスキームと水素を生成する発電機の図面がありますが、それらはすべて同じ原理で動作します。図面をご提供させていただきます単純な装置、一般的な科学文献から抜粋:

ここで、電解槽はボルトで固定された金属板のグループです。それらの間には絶縁ガスケットが取り付けられており、最も外側の厚いプレートも誘電体でできています。プレートの 1 つに組み込まれた継手から、水の入った容器にガスを供給し、そこから 2 番目の容器にガスを供給するためのチューブがあります。タンクの目的は、蒸気成分を分離し、水素と酸素の混合物を蓄積し、圧力下で供給することです。

アドバイス。発電機の電解プレートはチタン合金のステンレス鋼で作られている必要があります。それは、分割反応のための追加の触媒として機能します。

電極として機能するプレートは、任意のサイズにすることができます。ただし、デバイスのパフォーマンスは表面積に依存することを理解する必要があります。どうやってより大きな数電極はプロセスで使用できるほど良いです。ただし、同時に消費電流も高くなりますので、これを考慮する必要があります。電源につながるワイヤーがプレートの端にはんだ付けされています。ここには実験の余地もあります。調整可能な電源を使用して、電解槽にさまざまな電圧を供給できます。

電解槽としても使用可能プラスチックの容器で作られた電極を設置することにより、水フィルターからステンレス鋼管。簡単にシールできるので便利な商品です環境、チューブとワイヤーをカバーの穴に通します。もう一つは、この自家製水素発生器は電極面積が小さいため生産性が低いことです。

結論

現時点では、個人住宅の水素暖房の導入を可能にする信頼性が高く効果的な技術はありません。これらの市販の発電機は金属加工には問題なく使用できますが、ボイラー用の燃料の製造には使用できません。このような暖房を組織しようとすると、機器のコストを考慮せずに、過剰なエネルギー消費につながります。

そんな時代はもう過ぎ去ってしまいました。別荘暖める方法はただ一つ、ストーブで薪か石炭を燃やすことだった。モダンな暖房器具使用異なる種類燃料を供給すると同時に、家の中の快適な温度を自動的に維持します。天然ガス、ディーゼルまたは燃料油、電気、太陽光発電 - これは不完全なリストです代替オプション。生きて幸せになれるように見えますが、燃料や機器の価格が絶え間なく上昇しているため、安価な暖房方法の探索を続ける必要があります。そして同時に、無尽蔵のエネルギー源である水素が文字通り私たちの足元にあります。そして今日は、自分の手で水素発生器を組み立てて、普通の水を燃料として使用する方法について話します。

水素発生装置の設計と動作原理

工場の水素生成装置は素晴らしいユニットです

水素を暖房用燃料として利用するカントリーハウス発熱量が高いだけでなく、燃焼時に有害物質が発生しないという利点もあります。誰もが学校の化学の授業で覚えているように、2 つの水素原子 (化学式 H 2 - ヒドロゲニウム) が 1 つの酸素原子によって酸化されると、水分子が形成されます。これにより、天然ガスの燃焼よりも 3 倍多くの熱が発生します。地球上の水素の埋蔵量は無尽蔵であり、世界の海洋の 2/3 は化学元素 H2、そして宇宙全体で、このガスはヘリウムとともに主要な「建築材料」です。問題が 1 つだけあります。純粋な H 2 を得るには、水をその構成部分に分割する必要がありますが、これは簡単ではありません。科学者長い年月彼らは水素を抽出する方法を探していて、電気分解に落ち着きました。

実験室用電解装置の動作図

揮発性ガスを生成するこの方法では、高電圧源に接続された 2 枚の金属板を水中に互いに短い距離を置いて配置します。電力が印加されると、高い電位によって文字通り水分子が引き裂かれ、2 つの水素 (HH) 原子と 1 つの酸素 (O) 原子が放出されます。放出されたガスは物理学者ユウ・ブラウンにちなんで名付けられました。式はHHO、発熱量は121MJ/kgです。ブラウンガスは裸火で燃焼し、有害物質を生成しません。この物質の主な利点は、プロパンまたはメタンで稼働する通常のボイラーがその使用に適していることです。水素は酸素と結合すると爆発性混合物を形成するため、追加の予防措置が必要になることに注意してください。

ブラウンガス製造設備図

ブラウンズガスを生成するように設計された発電機大量のには複数のセルが含まれており、それぞれのセルには多数の電極板のペアが含まれています。それらは、ガス出口、電源を接続するための端子、および水を充填するためのネックを備えた密閉容器に設置されます。さらに、安全弁とウォーターシールが装備されています。それらのおかげで、バックファイアが広がる可能性は排除されます。水素はバーナーの出口でのみ燃焼し、全方向に着火するわけではありません。複数の倍率使用可能な領域この設備により、住宅の暖房を含むさまざまな目的に十分な量の可燃性物質を抽出することが可能になります。しかし、従来の電解槽を使用してこれを行うのは利益が得られません。簡単に言えば、水素の製造に費やされる電力が家の暖房に直接使用されれば、水素でボイラーを加熱するよりもはるかに収益性が高くなります。

スタンレーマイヤー水素燃料電池

アメリカの科学者スタンレー・マイヤーは、この状況から抜け出す方法を見つけました。彼のインスタレーションでは、強力な電位ではなく、特定の周波数の電流が使用されました。この偉大な物理学者の発明は、水分子が電気インパルスの変化に合わせて揺れ、共鳴状態に入り、水分子を構成原子に分割するのに十分な力に達するという事実にありました。このような効果を得るために必要な電流は、従来の電解機を動作させる場合に比べて数十倍少なくて済みます。

ビデオ: スタンレー・マイヤー燃料電池

人類を石油王の束縛から解放する可能性を秘めた発明のせいで、スタンレー・マイヤーは殺害され、彼の長年の研究成果は神のみぞ知る場所に消えた。それにもかかわらず、科学者のメモの一部は保存されており、これに基づいて世界中の多くの国の発明者が同様の施設の建設を試みています。そして、成功がないわけではないと言わざるを得ません。

エネルギー源としてのブラウンガスの利点

HHO が得られる水は、地球上で最も一般的な物質の 1 つです。
このタイプの燃料が燃焼すると水蒸気が発生しますが、これを凝縮して液体に戻し、原料として再利用できます。
爆轟ガスの燃焼中、水以外の副生成物は生成されません。ブラウンガスほど環境に優しい燃料はないと言えます。
水素を使用する場合暖房設備室内の湿度を快適なレベルに維持するのに十分な量の水蒸気が放出されます。

独自のガス発生器の作り方に関する資料にも興味があるかもしれません。

応用分野

今日、電解装置はアセチレン発生装置やプラズマカッターと同じくらい一般的な装置です。水素発生装置は当初、溶接工によって使用されていました。その理由は、わずか数キログラムのユニットを運ぶ方が、巨大な酸素やアセチレンのボンベを移動するよりもはるかに簡単だったからです。同時に、ユニットの高いエネルギー強度決定的に重要な私は何も持っていませんでした。すべては利便性と実用性によって決まりました。でここ数年ブラウンガスの使用は、ガス溶接機の燃料としての水素という通常の概念を超えていました。 HHO の使用には多くの利点があるため、将来的にはこの技術の可能性は非常に広がります。

車両の燃料消費量を削減します。既存車用発電機水素により、HHO を従来のガソリン、ディーゼル、またはガスへの添加剤として使用できるようになります。燃料混合物のより完全な燃焼により、炭化水素の消費量を 20 ～ 25% 削減できます。
ガス、石炭、重油を使用する火力発電所での燃料の節約。
古いボイラーハウスの毒性を軽減し、効率を向上させます。
従来の燃料を完全または部分的にブラウンガスに置き換えることにより、住宅の暖房コストが大幅に削減されます。
ポータブル HHO 生産ユニットを使用して、家庭のニーズ- 調理、受け取り温水等
根本的に新しく強力で環境に優しい発電所の開発。

S. マイヤーの「水燃料電池技術」（彼の論文はそう呼ばれていました）を使用して構築された水素発生器は購入できます。米国、中国、ブルガリア、その他の国の多くの企業がその製造に取り組んでいます。水素生成器を自作することを提案します。

ビデオ: 水素加熱を適切に設置する方法

家庭で燃料電池を作るために必要なもの

水素燃料電池の製造を開始する場合、爆轟ガスの生成プロセスの理論を研究することが不可欠です。これにより、発電機内で何が起こっているのかが分かり、装置のセットアップと操作に役立ちます。さらに、備蓄も必要になります必要な材料, そのほとんどは小売チェーンで見つけるのは難しくありません。図面と指示に関しては、これらの問題を完全にカバーするよう努めます。

水素発生器の設計: 図と図面

ブラウンガスを生成するための自家製設備は、電極が取り付けられた反応器、電極に電力を供給する PWM 発電機、ウォーターシール、接続用のワイヤーとホースで構成されています。現在、電極としてプレートまたはチューブを使用する電解槽の設計がいくつかあります。さらに、インターネット上では、いわゆる乾式電解の設備を見つけることができます。従来の設計とは異なり、このような装置ではプレートは水の入った容器に取り付けられませんが、液体は平坦な電極間のギャップに供給されます。拒否伝統的なスキーム燃料電池の寸法を大幅に縮小できます。

PWM レギュレータの電気回路マイヤー燃料電池で使用される単一の電極の図。 PWM レギュレータの電気回路図。
燃料電池の図面 PWMコントローラの電気回路 PWMコントローラの電気回路

作業では、実際に稼働している電解槽の図面や図を使用して、独自の条件に適合させることができます。

水素発生装置を構築するための材料の選択

燃料電池の製造には、事実上、特別な材料は必要ありません。唯一難しいのは電極です。では、仕事を始める前に何を準備する必要があるのでしょうか？

選択した設計が「湿式」タイプの発電機の場合は、原子炉容器としても機能する密封された水の容器が必要になります。適切な容器であれば何でも構いませんが、主な要件は十分な強度と気密性です。もちろん、電極として金属板を使用する場合は、長方形のデザインたとえば、古いスタイルの車のバッテリー (黒) を慎重に密封したケースです。 HHO を得るためにチューブが使用される場合は、家庭用浄水用フィルターからの容量の大きな容器も適しています。最も最良の選択肢発電機のハウジングはステンレス鋼、たとえばグレード 304 SSL から製造されます。
湿式水素発生装置用電極アセンブリ
「乾式」燃料電池を選択する場合は、厚さ 10 mm までのプレキシガラスまたはその他の透明なプラスチックのシートと、工業用シリコンで作られたシールリングが必要です。
ステンレス鋼のチューブまたはプレート。もちろん、通常の「鉄」金属を使用することもできますが、電解槽の稼働中、単純な炭素鉄はすぐに腐食するため、電極を頻繁に交換する必要があります。クロムと合金化された高炭素金属の使用により、発電機の動作が可能になります。長い間。燃料電池の製造に携わる職人は、電極の材料の選択に長い時間を費やし、316 L ステンレス鋼に落ち着きました。ちなみに、この合金のチューブを設計に使用する場合は、その直径を選択する必要があります。ある部品をもう一方の部品に取り付けるときに、それらの間に隙間が 1 mm 未満になるようにします。完璧主義者のために、正確な寸法は次のとおりです。
- アウターチューブ直径 - 25.317 mm;
- 内側のチューブの直径は外側のチューブの厚さによって異なります。いずれの場合も、これらの要素間に 0.67 mm に等しいギャップを設ける必要があります。
その性能は、水素発生器部品のパラメータがどれだけ正確に選択されるかによって決まります。
PWMジェネレータ。正しく組み立てられた電気回路により、必要な制限内で電流の周波数を調整できます。これは、共振現象の発生に直接関係します。言い換えれば、水素の発生を開始するには、供給電圧のパラメータを選択する必要があるため、PWM 発生器のアセンブリが与えられます。特別な注意。はんだごてに慣れていて、トランジスタとダイオードを区別できる場合は、電気部品を自分で作ることができます。それ以外の場合は、馴染みの電子技術者に連絡するか、電子機器の修理店でスイッチング電源の製造を注文できます。
燃料電池接続用に設計されたスイッチング電源はオンラインで購入できます。これらは我が国および海外の小規模な民間企業によって製造されています。
接続用の電線です。断面積が 2 平方メートルの導体で十分です。んん。
バブラー。職人たちは最も一般的なウォーターシールにこの派手な名前を付けました。あらゆる密閉容器を使用できます。理想的には、中のガスが発火した場合にすぐに引き裂かれるような、しっかりと閉まる蓋が装備されている必要があります。さらに、HHO がセルに戻るのを防ぐために、電解槽とバブラーの間に遮断装置を設置することをお勧めします。
バブラーのデザイン
ホースと付属品。 HHO ジェネレーターを接続するには、透明なプラスチックチューブ、入口および出口の継手およびクランプが必要です。
ナット、ボルト、スタッド。電解槽の部品を相互に取り付けるために必要になります。
反応触媒。 HHO 形成プロセスをより集中的に進めるために、水酸化カリウム KOH が反応器に追加されます。この物質はオンラインで簡単に購入できます。初めての場合は、1 kg を超える粉末だけで十分です。
自動車用シリコーンまたはその他のシーラント。

研磨されたチューブは推奨されませんのでご注意ください。それどころか、専門家は部品の加工を推奨していますサンドペーパーマットな表面を得るために。将来的には、これは設置の生産性の向上に役立ちます。

作業工程で必要となる工具

燃料電池の構築を開始する前に、次のツールを準備します。

金属用弓のこ。
一連のドリルでドリルします。
レンチのセット。
マイナスドライバーとマイナスドライバー。
金属を切断するためのサークルが取り付けられたアングルグラインダー（「グラインダー」）。
マルチメーターと流量計。
ルーラー;
マーカー。

さらに、PWM ジェネレーターを自分で構築する場合は、それを設定するためにオシロスコープと周波数メーターが必要になります。製造と構成のため、この記事の枠組み内ではこの問題は取り上げません。パルスブロック栄養学については、専門フォーラムで専門家がレビューするのが最適です。

家の暖房に使用できる他のエネルギー源を示した記事に注目してください。

説明書：自分の手で水素発生器を作る方法

燃料電池を製造するには、ステンレス鋼板の形の電極を使用する最先端の「乾式」電解回路を採用します。以下の手順では、水素発生器の作成プロセスを「A」から「Z」まで示していますので、アクションの順序に従うことをお勧めします。

乾式燃料電池の図

燃料電池本体の製造。フレームの側壁は、将来の発電機のサイズに合わせて切断されたハードボードまたはプレキシガラスの板です。デバイスのサイズはパフォーマンスに直接影響しますが、HHO を取得するコストが高くなるということを理解する必要があります。燃料電池の製造の場合、デバイスの最適な寸法は 150x150 mm から 250x250 mm になります。
各プレートには水の入口（出口）取り付け用の穴が開けられています。さらに、側壁にはガス出口用の穴あけと、リアクター要素を相互に接続するためのコーナーの 4 つの穴が必要になります。
側壁の製造
角を活かしてグラインダー、電極プレートは 316L ステンレス鋼シートから切り出されます。それらの寸法は側壁の寸法より 10 ～ 20 mm 小さくする必要があります。さらに、各部品を製造する際、コーナーの 1 つに小さなコンタクトパッドを残す必要があります。これは、電源電圧に接続する前に、負極と正極をグループに接続するために必要です。
十分な量の HHO を得るには、ステンレス鋼の両面を細かいサンドペーパーで処理する必要があります。
各プレートには 2 つの穴が開けられます。電極間の空間に水を供給するための直径 6 ～ 7 mm のドリルと、ブラウンガスを除去するための厚さ 8 ～ 10 mm のドリルです。穴あけ箇所は、対応する入口パイプと出口パイプの設置位置を考慮して計算されます。
この部品セットは燃料電池を組み立てる前に準備する必要があります
彼らは発電機の組み立てを始めます。これを行うために、ハードボード壁に給水およびガス出口継手が取り付けられます。それらが接続されている場所は、自動車または配管用のシール剤を使用して慎重にシールされます。
この後、透明な本体部分の1つにスタッドが取り付けられ、その後電極の敷設が始まります。
電極の設置はシールリングから始まります
注意してください: プレート電極の平面は平らでなければなりません。そうしないと、逆の電荷を持つ要素が接触し、短絡が発生します。
ステンレス鋼プレートは、シリコーン、パロナイト、またはその他の材料で作成できる O リングを使用して反応器の側面から分離されます。厚さが 1 mm を超えないことが重要です。プレート間のスペーサーとしても同じ部品が使用されます。インストール中に次のことを確認してくださいコンタクトパッド負極と正極は次のようにグループ化されました。異なる側面発生器
プレートを組み立てるときは、出口穴の向きを正しくすることが重要です
最後のプレートを敷いた後、シールリングが取り付けられ、その後、発電機が2番目のハードボード壁で閉じられ、構造自体がワッシャーとナットで固定されます。この作業を行う際は、締め付けが均一でプレート間に歪みがないことを確認してください。
本締め時には必ず側壁の平行度を確認してください。これにより歪みが回避されます
ポリエチレンホースを使用して、発電機は水の入った容器とバブラーに接続されます。
電極の接触パッドは何らかの方法で互いに接続され、その後、電源線がそれらに接続されます。
燃料電池を複数個組み立てて並列接続することで、十分な量のブラウンガスを得ることができます。
燃料電池には PWM 発生器から電圧が供給され、その後デバイスが構成され、HHO ガスの最大出力に合わせて調整されます。

加熱や調理に十分な量のブラウンガスを得るために、複数の水素発生装置が設置され、並行して動作します。

ビデオ: デバイスの組み立て

ビデオ：「乾式」構造の操作

厳選された利用ポイント

まず第一に、HHO の燃焼温度は炭化水素の燃焼温度の 3 倍以上高いため、天然ガスまたはプロパンを燃焼する従来の方法は私たちの場合には適していないことに注意してください。あなた自身が理解しているように、構造用鋼はこの温度に長く耐えることはできません。スタンレー・マイヤー自身も、珍しいデザインのバーナーの使用を推奨しています。その図を以下に示します。

S. Meyer が設計した水素バーナーのスキーム

この装置の全体的なトリックは、HHO (図では番号 72 で示されている) がバルブ 35 を通って燃焼室に入るということです。燃焼している水素混合物はチャネル 63 を通って上昇し、同時に排出プロセスを実行し、外気を同伴します。フード４０の下には、一定量の燃焼生成物（水蒸気）が保持され、これがチャネル４５を通って燃焼塔に入り、燃焼ガスと混合する。これにより、燃焼温度を数倍下げることができます。

2番目に注意していただきたいのは、インスタレーションに注ぐ液体です。重金属塩を含まない調製水を使用するのが最善です。理想的なオプション留出物は自動車店や薬局で購入できます。のために成功した仕事水酸化カリウム KOH は、バケツの水あたり約大さじ 1 杯の粉末の割合で電解槽の水に追加されます。

設置の操作中は、発電機を過熱しないことが重要です。温度が摂氏 65 度以上に上昇すると、装置の電極が反応副生成物で汚染され、電解槽の生産性が低下します。もしこんなことが起こったとしたら、水素電池サンドペーパーを使用してプラークを分解して除去する必要があります。

そして3番目に特に重視しているのは「安全性」です。水素と酸素の混合物が爆発物と呼ばれたのは偶然ではないことを思い出してください。ホホは危険だよ化合物不注意に扱うと爆発につながる可能性があります。安全規則に従って、水素を実験するときは特に注意してください。この場合にのみ、私たちの宇宙を構成する「レンガ」があなたの家に暖かさと快適さをもたらします。

この記事がインスピレーションの源となり、腕まくりして水素燃料電池の製造を始めていただければ幸いです。もちろん、私たちの計算がすべて究極の真実というわけではありませんが、水素発生装置の実用モデルを作成するために使用できます。このタイプの暖房に完全に切り替えたい場合は、問題をより詳細に検討する必要があります。おそらくあなたの設備が基礎となり、そのおかげでエネルギー市場の再分配は終わり、安価で環境に優しい熱が各家庭に入るでしょう。

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動作原理：

制御された量の水がチューブを通じて水素生成装置に供給されます。
コンバータを通過するもの天然素材、水素分子で飽和しています。
そして、熱風（パルス）とともに、くすぶっている石炭の下の炉の火室に供給されます。
石炭は明るく燃え始め、熱を放出しますが、長い間灰になりません。

実は「水素発生器1号」は蝋燭に似ており、
ここでワックスの役割は水によって果たされ、燃える木の炭が芯になります。

「水素発生器1号」はチューブ内の水がウォーターシールになっているので安全です。
空気からの酸素の侵入と爆発性ガスの生成を防ぎます。

「水素発生器1号」はガス炉でも使用可能ですが、
水素水温めてお召し上がりくださいガスバーナー鉄板。

「水素発生器1号」は工業炉用として出力計算が可能です。

「水素生成装置1号」誕生の歴史

長年にわたる「膜の奇跡」のテストを経て、私たちはある結論に達しました。
膜は、炉の火室が非常に高温になって追加の熱が供給される場合にのみ機能し始めます。

「奇跡の膜」が完璧に追加の熱を提供します製鉄炉風呂用、電車のお湯を沸かすためのストーブ、カントリーハウスのいわゆる「太鼓腹ストーブ」などに使用されます。
オーブンの中長く燃え続ける石炭がくすぶっているときは、水性ガスに点火するのに十分な温度がないため、それらは効果がありません。

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この装置はあらゆるストーブとあらゆる種類の燃料に適しています。

当社の技術を使用して製作し、ストーブに取り付けることで、実質燃料を 30% 節約できます。
石炭の燃焼温度の上昇によるものです。

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テレビの画面からは、石油の量が急速に減少しており、やがてガソリン車が遠い過去のものになることが伝えられています。しかし、これは完全に真実ではありません。

実際、確認されている石油埋蔵量はそれほど多くありません。消耗の度合いにもよりますが、50年から200年ほどの耐久性があります。しかし、これらの統計には、まだ発見されていない石油生産現場は考慮されていません。

実際、地球上には十分すぎるほどの石油が存在します。もう1つの疑問は、その抽出の複雑さが絶えず増加しており、これは価格も上昇していることを意味します。また、帳消しはできません環境要因。排気ガスは環境を大きく汚染するため、何らかの対策を講じる必要があります。

現代科学車の核分裂エンジンに至るまで、多くの代替エネルギー源を生み出してきました。しかし、これらのテクノロジーのほとんどはまだ概念に過ぎず、実際には応用されていません。少なくとも最近まではそうでした。

毎年、機械製造会社は、代替ソース栄養。この状況で最も効果的なソリューションの 1 つは、トヨタブランドの水素エンジンです。ガソリンのことを完全に忘れることができるので、環境に優しく、安価な移動手段になります。

水素エンジン

水素エンジンの種類とその説明

科学は常に進化しています。新しいコンセプトが日々発明されています。しかし、その中で最も優れたものだけが生き返ります。現在、費用対効果が高く効率的な水素エンジンは 2 種類のみです。

最初のタイプの水素エンジンは、燃料電池。残念なことに、水素エンジンはこのタイプのまだコストが高い。実際のところ、デザインには次のものが含まれています高価な材料プラチナみたいに。

2 番目のタイプには、水素内燃エンジンが含まれます。このような装置の動作原理はプロパンモデルと非常に似ています。そのため、水素で動作するように再構成されることがよくあります。残念なことに、そのような装置の効率は、燃料電池で動作する装置よりも一桁低いです。

現時点では、2 つの水素エンジン技術のうちどちらが勝つかを言うのは困難です。それぞれに独自の長所と短所があります。いずれにせよ、この方向への取り組みは止まらない。したがって、2030 年までに水素エンジンを搭載した自動車がどの自動車販売店でも購入できるようになる可能性は十分にあります。

動作原理

水素エンジンは電気分解の原理で動作します。このプロセスは、特別な触媒の影響下で水中で行われます。その結果、水素が放出されます。その化学式は次のとおりです - NHO。このガスには爆発性はありません。

重要！特別な容器内で、ガスは燃料と空気の混合物と混合されます。

発電機には電解槽とリザーバーが含まれています。電流変調器はガス生成プロセスを担当します。提供する最高の結果噴射式水素エンジンにはオプティマイザーが搭載されています。この装置は、燃料と空気の混合気とブラウンガスの比率を調整する役割を果たします。

触媒の特徴

水素エンジンで目的の反応を起こすために使用される触媒は次のとおりです。 3種類:

円筒形の缶。これが一番シンプルなデザイン、かなり原始的な制御システムで実行されます。この触媒を使用して動作する水素エンジンの生産性は、毎分 0.7 リットルのガスを超えません。このようなシステムは、最大1.5リットルの容量の水素エンジンを搭載した自動車で使用できます。缶の数を増やすと、この制限を超えることができます。
セルを分離します。このタイプの触媒が最も効果的であると考えられています。システムの生産性は毎分 2 リットル以上のガスであり、効率は最大です。
プレートを開けるか触媒を乾燥させます。このシステム長期間の運用を考慮して設計されています。生産性は毎分 1 ～ 2 リットルのガスの範囲です。オープンレイアウトにより、最大の冷却効率が保証されます。

水素エンジンの効率は年々向上しています。水素とガソリンを燃料とするハイブリッド装置が実用化され始めています。さらに、設計者は、さらに優れた性能を提供する最も効率的な触媒モデルの探索をやめません。

DIY水素エンジン

発生器

車用の効率的な水素エンジンを自分の手で作成するには、発電機から始める必要があります。最も単純な自家製発電機・電極を浸漬する液体の入った密閉容器です。このようなデバイスの場合は、12 V の電源で十分です。

フィッティングは構造物のカバーに取り付けられます。水素と酸素の混合物を除去します。実はこれが、内燃機関に接続される水素エンジン用の発電機の基礎となっているのです。

本格的なシステムを作成するには、追加のドライブとバッテリーも必要です。ハウジングとして水フィルターを使用するのが最善です、または特別な設備を購入することもできます。後者は円筒形の電極を使用します生産性の向上.

ご覧のとおり、反応に必要なガスを単離することはそれほど難しくありません。水素エンジンに必要な量を生産することははるかに困難です。効率を上げるには銅電極を使用する必要があります。極端な場合には、ステンレス鋼でも十分です。

反応中は、さまざまなレベルで電流を印加する必要があります。したがって、電子ユニットなしではできません。さらに、反応が起こるためにはタンク内に常に一定量の水が存在する必要があります。通常の状態。水素エンジンの自動燃料補給システムはこの問題を解決します。電気分解の強度により、十分な量の塩が確保されます。

重要！水が蒸留された場合、電気分解はまったく起こりません。

水素エンジン用の水を作るには、10リットルの液体に大さじ1杯の水酸化物を加える必要があります。

水素エンジンの設計

まず第一に、追加のタンクとパイプラインに注意する必要があります。水素エンジンには水位センサーが必要で、キャップの中央に取り付けられています。これにより防止されます誤報上下に移動するとき。必要に応じて自動補給システムに指示を与えるのは彼です。

圧力センサーは特別な役割を果たします。 40 psi でオンになります。内部圧力が 45 psi に達するとすぐに、ポンピングがオフになります。 50 psi を超えるとヒューズが作動します。

水素エンジンのヒューズは、緊急逃がし弁と破裂板の 2 つの部分で構成されなければなりません。圧力が 60 psi に達すると、システムに害を与えることなく破裂板が作動します。

熱を取り除くには、最も冷たいキャンドルを使用する必要があります。プラチナチップのキャンドルは適していません。プラチナは、水素と酸素の反応に優れた触媒です。

重要！水素エンジンのクランクケース換気の作成には特に注意してください。

電気部品

における重要な役割電気図水素エンジンは 555 タイマーによって再生され、パルス発生器として機能します。さらに、パルスの周波数と幅を調整するために使用できます。

重要！タイマーには 3 つの周波数範囲があります。抵抗器の抵抗値は 100 オーム以内です。接続は並行して行われます。

水素エンジンボードには 2 つの 555 パルスタイマーが必要です。最初のタイマーにはより大きなコンデンサが必要です。レッグ 3 からの出力は 2 番目のジェネレーターに送られます。彼は実際にそれをオンにします。

パルス水素発生器の 2 番目のタイマーの 3 番目の出力は、220 および 820 オームの抵抗器に接続されています。トランジスタは電流を所望の値まで増幅します。 1N4007 ダイオードがその保護を担当します。これにより、システム全体の正常な動作が保証されます。

結果

現在、水素エンジンは科学者の空想の産物ではなく、独立して実行できる非常に現実的な開発となっています。もちろん、そのようなユニットは工場出荷時のモデルよりも特性が劣ります。しかし、内燃機関の節約効果は依然として顕著なものとなるでしょう。

水素エンジンはガソリン消費量の削減に役立つだけでなく、完全に環境に優しいものです。そのため、既に第 1 四半期にトヨタの水素自動車の販売台数が日本での記録を更新しました。