Отопление дома водородом своими руками видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Содержание

Электролизер для получения водорода – дешевое отопление дома


Обустройство загородного дома не может считаться полноценным, если вопрос с отоплением в нем остается нерешенным. В настоящее время устроить отопительную систему в частном доме несложно, главное – правильно подобрать вариант обогрева, который будет отвечать назначению сооружения, его функциональности и находиться в рамках бюджета. Так, к одному из самых современных вариантов обогрева можно отнести отопление дома водородом.


Заводской генератор водорода


И, невзирая на то, что этот способ создания комфортных температурных условий в помещения не так популярен, как более традиционные варианты, есть те, которые даже предпочитают делать водородный генератор своими руками. Что это такое и в чем особенности этого оригинального способа – в нашей статье.


Общая информация


Еще несколько веков тому назад Парацельс во время проведения экспериментов, заметил один очень интересный процесс: при взаимодействии металла и серной кислоты образуются пузырьки воздуха. Чуть позже было установлено, что это выделялся не воздух, а водород – бесцветный газ, не имеющий запаха.


Отопление на водороде – хотя и не новый, но относительно непопулярный способ отопления жилья именно по причине приверженности традиций. И если ранее отопление водородом считалось опасным для человека, поскольку слишком высокая температура требуется для сжигания водорода, то сегодня стали применять альтернативные методики. Усовершенствованная система водородного отопления дала возможность сжигать водород при более низкой температуре, что в принципе безопасно.


Как это работает


Для получения одной воды требуется окисление водорода кислородом (экскурс в школьную программу физики 6 класса). При такой химической реакции выделяется объем тепла, троекратно превышающий тот, который выделяется при сгорании газа. При этом водород, в отличие от газа – неисчерпаемый источник энергии. Если проводить аналогию с другим известным химическим элементом гелием, водород является главным и основным строительным материалом на Земле. Как отмечают специалисты, именно за водородным отоплением будущее, тем более, что сейчас не требуется колоссальной энергии для расщепления атомов воды на кислород и водород. На поиск такого простого способа ушло более двух столетий, в конечном итоге именно метод электролиза оказался самым выгодным и оправданным.


ВИДЕО: Водородный генератор – ячейка Стенли Мейера



Стенли Мейер предложил уникальное решение, которое было способно полностью избавить мир от нефтяной «иглы», за что, собственно и был убит, а труды его бесследно пропали. Были найдены лишь отдельные фрагменты, записки и очерки ученого, на основании которых частично была восстановлена технология, впоследствии названная ячейкой Мейера.


Метод электролиза


Для получения водорода были использованы металлические пластины на небольшом удалении друг от друга, находящиеся под высоким напряжением. При подаче энергии на пластины молекулы воды (Н2О) буквально разрываются на части, высвобождая 2 молекулы водорода и 1 одну молекулу кислорода. В этот момент происходит выделение тепла, равное 121 МДж на 1 кг. Этот газ носит название Брауна, что означает гремучий (Browns Gas), и главная его особенность заключается в том, что газ одноатомный, то есть на одну молекулу приходится один атом. Вместе с тем, газ не случайно назван гремучим, так как соединение водорода с кислородом требуется отдельных мер осторожности.


Схема установки для расщепления воды и получения газа Брауна


Применение водорода в системах отопления


В век технического прогресса существует огромное количество способов обустройства отопительной системы в частном доме. И, вне зависимости от того, что любой из нас имеет огромный выбор обогревательных блоков, некоторые все же умудряются собственноручно собирать тепловые установки, экономя тем самым на этом немало финансовых ресурсов. Так, отопление водородом своими руками может собрать сегодня практически каждый, кто хочет обустроить свое жилье экономно выгодным источником теплоэнергии.


Схема работы электролизера – агрегата для расщепления атомов воды


Водородное отопление частного дома – это экологичный, и вместе с тем, достаточно мощный теплоисточник, позволяющий обогреть здание с большой площадью.


Что же касается покупных обогревательных блоков, то самый первый водородный котел отопления был разработан итальянской компанией. Тогда эти блоки, равно как и сейчас, работали практически бесшумно и не выделяли абсолютно никаких токсичных веществ. Именно по этой причине водородное отопление дома, цена которого во многом зависит от марки оборудования, признано экологически чистым, эффективным и бесшумным способом обогрева жилья.


В силу того, что ученые смогли разработать такой метод сжигания водорода, когда температура внутри котла достигает 300°С, появилась возможность изготавливать тепловое оборудование из привычных жаропрочных металлов.


Водородный генератор для отопления частного дома, купить который можно на заводах производителях, не нуждается в обустройстве специального механизма вывода отходов горения. Дело в том, что они попросту отсутствуют. А это в очередной раз подтверждает, что подобные установки являются экологически чистыми. Во время эксплуатации такие тепловые блоки выделяют только пар, которые никоим образом не может нанести вред, как человеческому организму, так и окружающей среде.


Чтобы получить водород своими руками, потребуется, как было казано выше, только вода и свет. И если в вашем доме проведена вода из колодца или любого другого источника, за который не нужно платить, то расходы только пойдут на оплату электроэнергии.


Генератор водорода (электролизер), изготовленный своими руками


Если воспользоваться для электролиза этого газа энергией, полученной из солнечных панелей, то по конечному итогу вы получите практически бесплатное отопление дома своими руками.


В большинстве случаев водородные котлы используются для обогрева напольных поверхностей. Сегодня таких систем очень много, остается только определиться с типом и мощностью, которая зависит от площади обогреваемого помещения.


Современные водородные отопительные установки комплектуются двумя функциональными элементами:


  • нагревательный блок;

  • трубопроводная система, диаметр которой может колебаться от 25 до 32 мм.


Трубопровода других диаметральных размеров крайне редко применяются в таких системах.


Выполнять разводку тепловых контуров можно собственноручно, главное – придерживаться одного важного условия: на каждое последующее разветвление берутся трубы меньшего диаметра.


Примерный порядок подбора диаметров – труба Ø32 мм, труба Ø25 мм. После того, как будет выполнено разветвление – труба Ø20 мм, завершающая труба Ø16 мм. И если следовать этой рекомендации, то водородная отопительная горелка будет функционировать на должном уровне.


С этой статьей читают: Как сделать геотермальное отопление дома своими руками


Преимущества водородных обогревательных систем


Несмотря на незначительную популярность этого оборудования в наших регионов, оно все-таки завоевало доверие тех, кто уже успел оборудовать свой загородный дом подобным отопительным блоком. А все потом, что водородные тепловые узлы имеют несколько очень важных преимуществ:


  1. Экологичная чистота системы. В этом случае при работе оборудования происходит выброс всего одного побочного продукта – воды в виде пара. Паровые массы не способны нанести вред ни человеческому организму, ни окружающей среде.

  2. Функционирование этого газа в системе осуществляется без участия огня. Тепловая энергия производится за счет каталитической реакции. При смешивании кислорода и водорода получается вода, во время чего происходит выделение огромного объем теплоэнергии. Дальше осуществляется переход теплового потока в теплообменник. Как правило, температура в системе колеблется в рамках 35-45°С, что вполне приемлемо для устройства систем «теплый пол».


В скором времени водородные обогревательные установки смогут стать отличной и, что немаловажно, экономически выгодной заменой твердотопливных, электрически и газовых котлов.


  1. Высокий коэффициент полезного действия – порядком 96%, что в сравнении с другими методами обогрева очень выгодно.

  2. Возможность собственноручного сбора и монтажа отопительного блока. При наличии всех необходимых комплектующих и подробной инструкции, любой человек, не имеющий специальных навыков и знаний, сможет без особого труда собрать и оборудовать свой дом водородным отопительным блоком.

  3. Минимальное количество исходного сырья для производства топлива. Понадобится электричество и вода. Если же у вас свой источник воды, то от вас потребуется только электроэнергия. А при обустройстве солнечных панелей на участке, можно и вовсе сократить потребление электричества.


Что же касается недостатков, то среди них можно выделить только один – необходимость специального оборудования для гидролиза этого газа. Кроме указанного, минусов у этого оборудования до сегодняшнего дня не обнаружено.


Вот, собственно, и все тонкости устройства водородных отопительных систем. При грамотном подходе затраты на обогрев помещения с помощью таких установок будут минимальными.


ВИДЕО: Отопление дома водородом


Отопление водородом частного дома своими руками, водородный генератор, фото и видео примеры

Отопление водородом дома, делаем собственными руками

Разработки новых и новых отопительных систем идут полным ходом, и одним из очень последних достижений в данной сфере считается возможность обогревать дома с помощью водорода, применяя его как горючее. При надобности можно создать отопление дома водородом собственными руками. Не обращая внимания на замечательные качества, система еще опоздала захватить востребовательность, но очень много домовладельцев наиболее тщательно присматриваются к ней.

Что такое водород и как он применяется

Водород известен людям в течении многих веков. Во время средних веков проводилось немалое количество опытов, и при проведении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись пузырьки воздуха. Водород – это легкий бесцветный газ, не имеющий выраженного аромата. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет особенность растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. Стоит еще сказать, что, водород абсолютно не токсичный.

Процесс получения водорода выполняется с помощью электричества и воды: используя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что позволяет применять эти вещества в собственных целях. Согласно данным статистики водород считается очень распространенным веществом в мире.

Его можно найти фактически в самых разных природных ресурсах. Водород имеет определенные характеристики, которые слишком сильно выделяют его от собратьев: в жидком виде он признана самой легкой жидкостью, а при затвердевании считается самым легким веществом. Все это вызвано мелкими размерами атомов водорода.

Водород активно используется при изготовлении разных веществ и материалов, к примеру, для получения нашатырного спирта или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его неповторимыми параметрами.

Такой элемент применяется и в технологиях: к примеру, кислородно-водородная горелка дает возможность создать температуру больше 2-ух тысяч градусов, что дает возможность плавить кварц. Применять водород можно даже дома: фактически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, применяются специализированные балоны.

Водородное отопление

Если говорить в общем, то домашнее отопление водородом не считается революционной идеей. Проблема старых разработок была в том, что для сжигания водорода требовалась температуры более 1,7 тыс. градусов, что было недопустимо, потому как традиционные материалы не выдерживали такой нагрузки, а применение термоустойчивых веществ неоднократно удорожило бы систему.

Современная система водородного отопления позволяет сжигать водород при температуре примерно 300 градусов, что позволяет разработать отопление приватизированного дома водородом очень легко. Газообразные, жидкие и твердые вещества в данных устройствах никуда не выводятся, так как их нет: при возгорании водорода выделяется исключительно пар, который не оказывает никакого воздействия на экологию. Добыча водорода считается очень простым и недорогим процессом, и все расходы при этом будут только на электричество, нужное для расщепления воды. Применяя альтернативные источники электрической энергии, можно уменьшить и данный показатель (прочитайте: «Альтернативное отопление приватизированного дома — выбор очень большой»).

Самый первый разработанный водородный котел отопления имел мощность в 30 кВт. Это мало, однако даже подобного количества энергии достаточно для обогрева строения площадью до 300 метров квадратных.

В состав подобной систему входят котел и трубы с внутренним сечением от 25 до 32 мм. Трубы остальных диаметров, в основном, не применяются.

При монтаже трубопроводные системы нужно віполнять следующий алгоритм:

  • в первую очередь следует установить трубу Д32;
  • следующей трубой будет Д25;
  • на очередном разветвлении будет поставлена труба Д20;
  • завершать установку нужно трубой Д16.

Если эта очередность будет выдерживаться, то система будет работать правильно и без перебоев.

Преимущества отопления водородом

Водородные котлы отопления обладают рядом плюсов если сравнивать с другими видами систем обогрева:

  1. Водород считается безопасным материалом, благодаря этому ущерб внешней среде во время использования водородных систем будет сводиться до нуля. Единственное вещество, какое будет попадать в атмосферу – это пар, который является водой в газообразном состоянии.
  2. Открытое пламя в водородных котлах отсутствует, а для выработки тепла применяется каталитическая реакция: при соединении водорода с кислородом образуется вода, а сам это процесс сопровождается выделением энергии тепла, которая и обеспечивает обогрев дома. Практика показывает, что наиболее целесообразно водородные системы подойдут именно для обустраивания теплых полов.
  3. Залежи водорода фактически не имеют границ, благодаря этому в самом ближайшем будущем можно будет забыть о ставших привычными видах топлива: газе, дровах или нефти. Это окажет положительное воздействие на внешнюю среду и экономическую обстановку.
  4. Водородные системы отопления очень продуктивны: при правильной установке КПД такого отопления может дойти до 96%.

Заключение

Сегодня отопление водородом находится в зачаточной стадии, но данные системы развиваются, и работа над их совершенствованием идет. Натуральные ресурсы в скором времени могут просто завершиться, и вот тогда водород везде придёт им на смену, потому как он может применяться в неограниченных объемах.

Tagged : видео / водород / водородный / генератор / отопление / фото

Отопление дома на водороде своими руками, газ брауна

(Last Updated On: 22.01.2018)

Водород — один из источников отопления дома

В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.

Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Котел отопления на водороде итальянского производства

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Преимущества отопления на водороде

Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:

  • Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
  • Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
  • Очень скоро водородное отопление своими руками сможет заменить традиционные системы, таким образом, освободив общество от добывания разного топлива – нефти, газа, угля и дров.
  • КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.

Еще один вариант – использование газа Брауна

Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления. Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.

Установка для получения газа Брауна

Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.

Поделись с друзьями в социальных сетях!

Электролизер для получения водорода своими руками. Установка водородного генератора для отопления частного дома. Описание и принцип работы водородного генератора

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности)хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно.
Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет.
Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.

Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Преимущества отопления на водороде

Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:

  • Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
  • Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
  • Очень скоро водородное отопление своими руками сможет заменить традиционные системы, таким образом, освободив общество от добывания разного топлива – нефти, газа, угля и дров.
  • КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.

Еще один вариант – использование газа Брауна

Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления. Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.

Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.

Водородный генератор (электролизер) это прибор, работающий за свет двух процессов: физического и химического.

В процессе работы под воздействием электротока вода разлагается на кислород и водород. Данный процесс носит название электролиз. Электролизер довольно популярен среди самых известных видов водородных генераторов.


Как устроен прибор

Электролизер состоит из нескольких пластин из металла, погруженных в герметическую емкость с дистиллированной водой.

Сам корпус имеет клеммы, чтобы подключать источник питания и есть втулка, через которую выводится газ.

Работу прибора можно описать так: электроток пропускается через дистиллированную воду между пластинами с разными полями (у одной — анод, у другой — катод), расщепляет её на кислород и водород.

В зависимости от площади пластин электроток имеет свою силу, если площадь большая, то и тока по воде проходит много и больше выделяется газа. Схема подключения пластин поочередная, сначала плюс, потом минус и так далее.

Электроды рекомендуется делать из нержавеющей стали, которая в процессе электролиза не вступает в реакцию с водой. Главное найти нержавейку высокого качества. Между электродами лучше сделать расстояние маленькими, но так, чтобы пузыри газа легко между ними передвигались. Крепеж лучше изготовить из соответствующего металла, что и электроды.

Примите во внимание:
в связи с тем, что технология изготовления связана с газом, то во избежание образования искры, необходимо произвести плотное прилегание всех деталей.

В рассматриваемом варианте устройство включает в себя 16 пластин, расположены они друг от друга в пределах 1 мм.

За счет того, что пластины имеют достаточно немалую площадь поверхности и толщину, можно будет пропустить через такое устройство высокие токи, однако нагрева металла не произойдет. Если измерить на воздухе емкость электродов, то она составит 1nF, данный набор использует до 25А в простой воде из водопровода.

Для сбора водородного генератора своими руками можно применить контейнер пищевой, так как его пластик термоустойчив. Затем нужно в контейнер опустить электроды для сбора газа с разъемами изолированными герметично, крышкой и другими соединениями.

Если использовать контейнер из металла, то во избежание короткого замыкания, электроды крепятся на пластике. С двух сторон медных и латунных фитингов устанавливаются два разъема (фитинг – монтировать, собирать) для извлечения газа. Разъемы контактные и фитинги нужно прочно закрепить, применяя герметик из силикона.

Соблюдение мер безопасности

Электролизер представляет собой устройство повышенной опасности.

Поэтому во время его изготовления, монтирования и работы обязательно нужно соблюдение как общих, так и специальных мер безопасности.

Специальные меры включают следующие пункты:

  • следует контролировать концентрацию смеси водорода с кислородом, в целях недопущения взрыва;
  • если уровень жидкости не просматривается в смотровом окне водородного генератора, то его использовать нельзя;
  • во время выполнения ремонта нужно удостовериться, что в конечной точке системы полностью отсутствует водород;
  • противопоказано использование открытого огня, электрических нагревательных приборов и переносных ламп напряжением более 12 вольт рядом с электролизером;
  • во время работы с электролитом следует себя обезопасить, используя средства защиты (спецодежда, перчатки и очки).

Квалифицированные мастера считают, что изготавливать самодельные водородные генераторы для автомобилей в домашних условиях рискованное занятие.

Они объясняют это тем, что электролизер для авто имеет сложную и небезопасную систему устройств.

Заниматься изготовлением таких агрегатов нужно, применяя специальные материалы и реагенты.

Примите к сведению:
в случае самостоятельного установления электролизера, который был изготовлен своими руками, рекомендуется строгое исключение возможности, когда газ попадает в камеру сгорания при заглушенном двигателе. Во время отключения двигателя, обязательно должен автоматически отключиться водородный генератор от сети электрического питания автомобиля.

Если все-таки решили самостоятельно изготовить автомобильный гидролизер, то обязательно следует оснастить его барботером – это специальный водяной клапан. При его использовании значительно повысится безопасность при вождении автомобиля.

Отопление дома газом Брауна

Водород является самым распространенным химическим элементом, поэтому экономически выгодно его использовать.

Для многих владельцев домов и дач часто встает вопрос, как получить «чистую» и дешевую энергию для нужд в быту. Ответ можно найти в таких инновациях, как водогенератор для отопления жилища.

Ученые, благодаря своим разработкам, позволили многим использовать такое устройство для получения газа. Установка способна генерировать водород (газ Брауна) и этот газ будет использован для получения энергии.

Можно это соединение представить химической формулой, как hho. Данный газ можно получить из воды с помощью метода электролиза. Есть много примеров в жизни, когда люди хотят свой дом отапливать оксиводородом. Но чтобы этот вид топлива получил популярность, надо сначала научиться получать его (газ Брауна) в бытовых условиях.

Пока еще нет технологии водородного отопления частного дома, которая была бы достаточно надежной.

Смотрите видео, в котором опытный пользователь разъясняет, как сделать водородный генератор своими руками:


Для отопления частного дома используют разные способы. Они различаются между собой как по способу передачи тепла, так и по типу используемого энергоносителя. При использовании водяного отопления выделяют несколько типов котлов в зависимости от вида топлива:

Водородный генератор для отопления частного дома

  1. Твердотопливные – используют для работы твердое топливо, которое при сгорании выделяет тепло.
  2. Электрические – в таких котлах тепло получают путем преобразования электроэнергии.
  3. Газовые – тепло выделяется при сгорании газа.

Если рассматривать газовые котлы, то они в основном работают на природном газе, хотя есть модели и под сжиженный газ, а в последнее время начинают применять в качестве топлива водород, вырабатываемый из воды в специальных устройствах – водородных генераторах.

Принцип работы

Из школьного курса физики известно, что вода при воздействии на нее электрического тока разлагается на две составляющие: водород и кислород. На основании этого явления построен так называемый генератор водорода. Это устройство представляет собой агрегат, в котором происходит электрохимическая реакция для получения из воды водорода и кислорода. Процесс электролиза воды показан на рисунке ниже.

Процесс электролиза воды

На выходе генератора образуется не водород и кислород в чистом виде, а так называемый газ Брауна, по имени ученого, который впервые получил его. Его еще называют «гремучим газом», так как он при определенных условиях взрывоопасен. Причем при сгорании этого газа можно получить почти в четыре раза больше энергии, чем было затрачено на его производство.

Такая установка для производства водорода изображена на рисунке ниже.

Промышленная установка для производства водорода

Плюсы и минусы

Из достоинств такого вида отопления можно выделить следующие:

  1. Это экологически чистый вид отопления, так как при сгорании водорода в кислородной среде образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких вредных веществ в атмосферу.
  2. Можно без особых переделок подключить генератор к существующей системе водяного отопления частного дома.
  3. Установка работает бесшумно, поэтому не требует какого-то особого помещения.

Недостатки:

  1. У водорода большая температура горения, которая в среде кислорода может достигать 3200°С, поэтому обычный котел может выйти из строя очень быстро. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, поэтому проблему можно считать практически решенной.
  2. При работе с газом Брауна нужно быть очень осторожным, поскольку он взрывоопасен. Это решается использованием в устройстве различных предохранительных клапанов и автоматики.
  3. Требует использования для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
  4. Большая стоимость оборудования. Для решения этой проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода своими руками.

Генератор водорода своими руками

Самодельное устройство схематически представляет собой емкость с водой, куда помещены электроды для преобразования воды в водород и кислород.

Для того чтобы своими руками сделать подобное устройство, понадобятся:

  1. Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдет нержавейка марки 12Х18Н10Т.
  2. Пластины из оргстекла.
  3. Резиновые трубки для подвода воды и отвода газов.
  4. Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
  5. Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.

Сначала нарезают нержавеющие пластины на прямоугольники 200×200мм. Уголки на пластинах нужно срезать для того, чтобы потом стянуть всю конструкцию болтами. В каждой пластине просверливаем отверстие диаметром 5мм, на расстоянии 3см от низа пластин, для циркуляции воды. Также к каждой пластине припаивают провод для присоединения к источнику питания.

Перед сборкой из резины делают кольца с внешним диаметром 200мм и внутренним – 190мм. Еще нужно приготовить две пластины из оргстекла толщиной 2см и размерами 200×200мм, при этом нужно предварительно сделать в них отверстия по четырем сторонам под стягивающие болты М8.

Сборку начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное с обеих сторон герметиком, далее следующую пластину и так до последней пластины. После этого необходимо всю конструкцию стянуть с двух сторон с помощью шпилек М8 и пластин из оргстекла. В пластинах просверливаются отверстия: в одной – внизу для подвода жидкости, в другой – вверху для отвода газа. Туда вставляется штуцер. На эти штуцера одеваются медицинские полихлорвиниловые трубки. В итоге должна получиться конструкция, как на рисунке ниже.

Водородный генератор своими руками

Для того чтобы исключить попадание газа обратно в газогенератор, на пути от генератора к горелке необходимо сделать водяной затвор, а еще лучше два затвора.

Конструкция затвора – это емкость с водой, в которую со стороны генератора трубка опущена в воду, а та трубка, что идет к горелке, выше уровня воды. Схема генератора водорода с затворами изображена на рисунке ниже.

Схема генератора водорода с водяными затворами

В электролизере – герметичной емкости с водой с опущенными электродами при подаче напряжения начинает выделяться газ. По трубке 1 он подается к 1 затвору. Конструкция водяного затвора устроена таким образом, как видно из рисунка, что газ может двигаться только в направлении от электролизера к горелке, а не наоборот. Этому мешает разная плотность воды, которую нужно преодолеть на обратном пути. Далее по трубке 2 газ движется к 2 затвору, который предназначен для большей надежности системы: если вдруг по какой-то причине не сработает первый затвор. После этого газ подается к горелке с помощью трубки 3. Водяные затворы являются очень важной частью устройства, поскольку препятствуют движению газа в обратную сторону.

При попадании газа обратно в электролизер может произойти взрыв устройства. Поэтому ни в коем случае нельзя эксплуатировать прибор без водяных затворов!

Эксплуатация

После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.

После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.

Предварительно работы лучше проводить на открытом воздухе вне дома. Поскольку установка взрывоопасна, все работы следует проводить с особой осторожностью.

При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.

Генератор в системе отопления

После того как проведены испытания можно подсоединять установку к газовому котлу дома. Для этого котел нужно немного переделать, а именно своими руками сделать жиклер с отверстием меньшего диаметра, чем у заводского, рассчитанного на природный газ. Генератор в собранном виде изображен на рисунке ниже.

Генератор водорода в собранном виде

В систему отопления частного дома обязательно должна быть залита вода. Пламя горелки может расплавить котел, если там не будет воды.

После этого регулируют подачу воды в устройство и начинают устранять пробки в системе отопления дома. Затем с помощью регулировки подачи воды и напряжения питания настраивают работу котла.

При эксплуатации установки в течение отопительного сезона проводят окончательное испытание, в ходе которого решаются несколько вопросов:

  1. Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
  2. Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
  3. Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.

На основании этих данных можно к следующему отопительному сезону подготовиться более основательно. Во время эксплуатации можно увидеть, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства нужно переделать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в дальнейшем планируется пользоваться устройством, может, есть смысл приобрести дистиллятор для воды?

Видео про генератор

Как сделать водородный генератор своими руками без электричества, можно узнать из этого видео.

Главный вопрос, который интересует многих, – настолько дорого или дешево обходится такое отопление? Это можно узнать, если вести статистику во время отопительного сезона. Причем необходимо подбивать все затраты, такие как стоимость дистиллированной воды, стоимость щелочи, расходы на электричество, на ремонт котла и на изготовление установки. На основании этого можно принимать решение, подходит такой вид отопления для дома или нет.

Вконтакте

Рекомендуем также

почему не стоит выбирать котлоагрегат на водородном топливе для отопления частного дома, обзор и сравнение эффективности и экономичности, лучшие модели и их цены

Как работает водородное отопление

Суть данного вида отопления состоит в химической реакции электролиза, при которой вода разделяется на молекулы водорода и кислорода. В следствии этого происходит образование газа Брауна или, как его еще называют, гремучий газ. Во время этой химической реакции происходит выделение тепла, которое и используется для отопления. При помощи регулирования мощности котла можно добиться необходимого температурного режима в помещении, которое вы отапливаете.

Для того, чтобы водородное отопление работало, необходимы следующие условия:

  • Свободный приток воды . Как правило, используется вода, поступающая из водопровода, однако, можно пользоваться и дистиллированной. Объем требуемой жидкости напрямую зависит от мощности котла.
  • Наличие электричества . Для протекания процесса электролиза необходимо электроэнергия.

Данное устройство считается самым экологичным из всех способов обогрева, так как во время работы выделяется пар, который не наносит вреда окружающей среде. И для работы необходимо всего лишь наличие электричества, а чтобы сократить затраты, существует возможность работы от солнечной энергии, то есть черпать энергию через солнечные батареи.

Что такое водород и как он используется

Водород известен людям на протяжении многих столетий. Во времена средневековья проводилось большое количество опытов, и при проведении одного из них был замечен водород: при контакте серной кислоты с металлом выделялись воздушные пузырьки. Водород – это легкий бесцветный газ, не имеющий характерного запаха. При соединении с кислородом может образовать взрывоопасную смесь. Имеет свойство растворяться в этаноле, железе, платине, палладии и никеле. К тому же, водород совершенно не токсичен.

Процесс получения водорода осуществляется при помощи электричества и воды: применяя метод электролиза, можно расщеплять воду на водород и кислород, что дает возможность использовать эти вещества в своих целях. По статистике, водород является самым распространенным веществом в мире.

Его можно найти практически в любых природных ресурсах. Водород имеет некоторые свойства, которые очень сильно отличают его от собратьев: в жидком виде он является самой легкой жидкостью, а при затвердевании является самым легким веществом. Все это обуславливается очень маленькими габаритами атомов водорода.
Водород активно применяется при производстве различных веществ и материалов, например, для получения аммиака или жидких жиров. Ценность водорода для пищевой промышленности тоже обуславливается его уникальными характеристиками.

Этот элемент используется и в технологиях: например, кислородно-водородная горелка позволяет создать температуру выше двух тысяч градусов, что позволяет плавить кварц. Использовать водород можно даже в домашних условиях: практически в каждой домашней аптечке хранится перекись водорода. Для хранения такого топлива, как водород, используются специальные баллоны.

Достоинства и недостатки отопления на водороде

  1. Одним из самых очевидных плюсов можно считать нескончаемое количество топлива , так как им служит вода. Отпадает необходимость в добыче угля, дров или другого природного ресурса для получения тепла.

    Низкий расход электрической энергии

  2. Низкий расход электричества . Для примера устройство, мощность которого 40 кВт, расходует 0,44 кВт в час, водородный котел считается наиболее экономичным в отличии от других способов отопления.
  3. Высокая степень экологичности , полностью отсутствуют выбросы, наносящие вред окружающей среде, так как при работе выделяется только пар.
  4. Высокий коэффициент полезного действия порядка 94%, никакой другой вид отопления не дает подобной теплоотдачи.
  5. Низкий уровень шума во время работы.
  6. Не требует установки дымохода и его последующего обслуживания.
  7. Отсутствует необходимость в горящем пламени .
  8. Предъявляются гораздо ниже требования к монтажу и месту установки, чем к газовому оборудованию.
  1. Недостатком можно считать то, что газ, который вырабатывается, не имеет ни цвета ни запаха, и если произойдет его утечка обнаружить это будет крайне сложно . Температура, при которой он возгорается составляет 540 градусов, исходя из этого его относят к взрывоопасным.

    Выделение водорода

  2. Достаточно высокая стоимость .
  3. Существует очень мало специалистов , которые проводят проверку и сертифицирование баллонов.
  4. Требуется постоянное пополнение катализатора .
  5. Сложность в поиске запасных частей , это связано с низкой востребовательностью на рынке.

Как работает отопление дома на водороде

Если рассматривать стандартную схему, которая использует пропан в качестве топлива, можно условно выделить три зоны:

  1. Источник газа. Это может быть централизованная подача, баллон, где пропан находится в жидком состоянии, или комбинированная, где газ предварительно проходит стадию подготовки.
  2. Котел и система теплообменников, охватывающая весь дом. Здесь пропан сгорает и отдает тепло, а вода или другой теплоноситель осуществляют отопление.
  3. Система выброса, через которую уходит сгоревший газ.

Если используется отопление дома водородом, конструкция упрощается. Газ из баллона подается непосредственно в узел теплообмена. В отличие от классической системы, происходит каталитическая реакция. Водород не горит открытым пламенем, как пропан. В ходе реакции с кислородом образуется нагретый пар, который отдает тепло.

Такой способ идеален, когда система отопления дома водородом построена на основе «теплых полов». Здесь минимум теплоносителя и максимальная отдача тепла.

Котел, в котором используется водород, достаточно компактен. Дом не надо оборудовать дымоходами – на выходе только пар. Можно своими руками легко оборудовать систему вентиляции. К тому же водород в ходе реакции не образует вредные вещества, поэтому отопление таким способом экологически безопасно.

Схема самодельной установки

Нет однозначной схемы устройства, так как она может варьироваться в зависимости от комплектации различными датчиками.

Однако, можно выделить перечень необходимого минимума составляющих данного устройства:

  1. Сосуд, который наполнен жидкостью (электролитом).

    Набор пластин для электролизера

  2. Набор нержавеющих пластин, между которыми под действием электричества вода будет распадаться на водород и кислород (электролизер).
  3. Предохранительный модуль.
  4. Камера сгорания.
  5. Теплообменник.

А работает это все следующим образом — специальная жидкость, поступает в электролизер, в котором происходит выработка газа путем расщепления жидкости под действием электрического тока. После горения образуется вода, которая возвращается в систему. Изготавливается емкость из высоколегированной стали, использование этого материала обусловлено его надежностью.

Существует технологическая необходимость в установке предохранительного клапана для сброса избыточного давления из системы. Выработанный водород затем поступает в камеру сгорания. Вступив в термическую реакцию с О2, газ вырабатывает тепло, которое через радиатор протекает в отопительную систему помещения.

А жидкость, которая образовалась в камере, протекает по специальной трубке в сосуд с электролитом, благодаря этому происходит самовоспламенение при помощи рециркуляции. Также к данной схеме добавляют элементы защитной автоматической системы для безопасности эксплуатации. Такие, как датчики контроля уровня воды, температурные датчики, пропускные клапаны, датчики контроля давления в системе.

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

  1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа h3 и O2, а также водяного пара.
  2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
  3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
  4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Инструкция по изготовлению котла на водороде

Для того, чтобы сделать котел на водороде своими руками, нам понадобится водородный генератор.

Самодельный котел на водороде

Чтобы его сделать, необходим следующий инструмент:

  1. Лист металла, высоколегированная нержавеющая сталь.
  2. Обратный клапан.
  3. Болт — 2 штуки, размер 6 на 150, гайки и шайбы.
  4. Фильтр для очистки жидкости.
  5. Прозрачный шланг, или трубка с диаметром 8 мм.
  6. Емкость, которая закрывается герметично. Можно воспользоваться пластиковым контейнером для хранения еды, объем возьмите 1,5 литра.
  7. Шланговый штуцер 8 мм в диаметре.
  8. Инструмент для резьбы металла, подойдет шлифовальная машинка для резьбы с отрезным диском.

Рассмотрим более детально, какой именно материал необходимо использовать для изготовления самодельного котла. Сталь рекомендуется брать 03*16Н1 размер примерно 0,6 на 0,6 метра, толщина 2 мм — этого будет вполне достаточно. Обратите внимание, необходимо использовать именно нержавеющую, ведь металл будет контактировать с жидкостью, а именно с щелочью. А щелочная среда является наиболее агрессивной.

Нержавеющая листовая сталь

Далее поэтапно рассмотрим процесс сборки. Возьмите лист стали, положите его на ровную поверхность и при помощи мела сделайте разметку, нам необходимо получить в конечном результате 16 прямоугольников. Разрежьте их, используя болгарку, один угол каждой пластинки сделайте скошенным, это необходимо для крепления нашей горелки.

С другой стороны нашей пластинки просверлите техническое отверстия для вкручивания болтов. Так как мы делаем “мокрый” электролизер, мы высверливаем их только с одной стороны, обратите внимание на тот факт, что наш прибор является наиболее эффективным и более простым в исполнении.

В нашем случае каждая пластина полностью погружается в раствор, а как следствие, в химической реакции участвует вся их площадь. Затем соберите конструкцию из пластинки и болта. Для этого первую пластину наденьте на болт и с каждой из сторон затяните шайбой, вторую пластину разверните так, чтобы обрезанным краем она была у болта и зафиксируйте ее сверху над первой пластиной.

Чтобы избежать их соприкосновения, установите между каждой из них кусок пластика. И далее, таким же образом соберите всю конструкцию. Затем нам нужно сделать в контейнере отверстия с таким размером, чтобы туда вошел болт. Вставьте в контейнер сделанную конструкцию и зафиксируйте ее. Для герметичности используйте прокладки.

Готовый электролизер

В крышке просверлите отверстие и прикрепите к нему кислородную трубку со штуцером, для герметичности соединений используйте силикон. Для того, чтобы проверить, насколько получилось герметично, подуйте в трубку, если герметичность достигнута, приступайте к следующему этапу. Сделайте второе отверстие, в которое будет заливаться вода.

После того, как все собрано, проведите тестовое включение, подключите к нему любой источник, закройте прибор, заполните жидкостью, второй конец опустите в банку с жидкостью, чтобы увидеть пузырьки. Если увеличивать напряжение, количество пузырьков должно возрастать.

Приступим к изготовлению самого котла:

Как сделать водородное отопление своими руками

Сделать отопление на водороде своими руками сможет любой мастер, которому доступны умения работать с металлом.

Для формирования устройства потребуется следующий набор материалов:

  • лист нержавейки параметрами 50х50 см;
  • болты 6х150, оснащенные шайбами и гайками;
  • фильтровальный элемент проточной очистки – пригодится от старой стиральной машинки;
  • прозрачная полая трубка длиной 10 м, к примеру, от водяного уровня;
  • обычный пищевой пластиковый контейнер на 1,5 литра с прочной герметичной крышкой;
  • набор штуцеров с «елочкой» с диаметром отверстия в 8 мм;
  • болгарка для резки;
  • дрель;
  • герметик силиконовый.

Чтобы сделать печь на водороде, подойдет сталь 03Х16Н1, а вместо воды можно взять щелочной раствор, который создаст агрессивную среду для прохождения тока, при этом продлит длительность эксплуатации стальных листов.

Как сделать отопление дома водородом самостоятельно:

  1. Металлический лист уложить на ровный стол, нарезать на 16 равных частей. Получаются прямоугольники для будущей горелки. Теперь отрезать у всех 16 прямоугольников один угол – это нужно для последующего соединения деталей.
  2. С обратной стороны каждого элемента высверлить отверстие для болта. Из всех 16 листов 8 будет анодами, а 8 катодами. Аноды и катоды нужны для прохождения электрического тока через детали с разной полярностью, это обеспечивает разложение щелочи или дистиллята на водород и кислород.
  3. Теперь в пластиковый контейнер выложить пластины, учитывая полярность, чередуя плюс и минус. Изолятором пластин послужит прозрачная трубка, которую нужно нарезать на кольца, а потом полосками толщиной в 1 мм.
  1. Металлические пластины фиксируются между собой шайбами таким образом – сначала шайба надевается на ножку болта, затем надевается пластина. После пластины нужно надеть на болт 3 шайбы, потом снова пластину. Таким способом навешивается 8 пластин на анод и 8 пластин на катод.

Теперь нужно выяснить точку упора для болта в пищевом контейнере, в этом месте просверлить отверстие. Если болты в емкость не входят, то ножка болта обрезается до нужной длины. После этого болты продеть в дырки, надеть на ножки шайбы и для герметичности зажать конструкцию гайками. Крышку емкости оснастить отверстием для штуцера, вставить элемент в дырку и для герметичности промазать зону стыка герметиком. Теперь продуть штуцер. И если через крышку выходит воздух, то придется герметизировать крышку по всему периметру.

Тестируется генератор подключением любого источника тока с наполнением емкости водой. На штуцер надевается шланг, второй конец которого погружен в емкость. Если в жидкости образуются воздушные пузыри, то схема работает, если нет, нужно проверить мощность подачи тока. Бывает, что в воде пузырьков воздуха не образуется, но в электролизере они появляются обязательно.

Для обеспечения нужного количества тепловой энергии необходимо увеличить выработку и выход газа повышением напряжения в электролите. В воду залить щелочь, например, гидроксид натрия, который есть в средстве для прочистки труб «Крот». Снова подключить источник подачи тока и проверить мощность электролизера.

Самый последний этап – присоединение горелки к трубопроводу магистрали отопления. Это может быть теплый пол, плинтусная разводка. Стыки следует герметизировать силиконом и можно запускать оборудование в работу.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Устройство и рабочий принцип генератора водорода

Заводской генератор водорода собой представляет впечатляющий аппарат

Применить водород

в качестве топлива для обогревания дома за городом выгодно не только по причине большой теплотворной способности, но и благодаря тому, что в процессе его сжигания не выделяется веществ которые вредны для здоровья. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении 2-ух атомов водорода (химическая формула h3 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется втрое больше тепла, чем при горении сетевого газа.
Необходимо заявить, что равных водороду среди прочих источников энергии нет, потому как его залежи на Земля безграничны — мировой океан на 2/3 состоит из элемента химии h3, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием считается основным «стройматериалом». Вот лишь одна проблема — для получения чистого h3 нужно расщепить воду на составляющие части, а выполнить это сложно. Учёные долгое время искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.
Рабочая схема лабораторного электролизёра

Данный способ получения летучего газа состоит в том, что в воду на маленьком расстоянии друг от друга помещаются две пластины из металла, подключённые к источнику большого напряжения. При подаче питания большой электрический потенциал буквально рвет молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выдиляющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образовывает никаких веществ которые вредны для здоровья. Главное положительное качество данного вещества в том, что для его применения подходит традиционный котёл, действующий на пропане или метане. Заметим лишь, что водород в соединении с кислородом образовывает гремучую смесь, благодаря этому понадобятся добавочные меры предосторожности.

Установочная схема для получения газа Брауна

Генератор, который предназначен для получения газа Брауна много, имеет несколько ячеек, любая из которых в себя вмещает много пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оснащена выходным отрезком трубы для газа, клеммами для подсоединения питания и горловиной для заливки воды. Более того, установка оснащается защитным клапаном и сифоном. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород

горит исключительно на выходе из горелки, а не загорается во все стороны.
Неоднократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количестве, достаточных для самых разных целей, включая обогрев помещений для жилья. Вот только делать это, применяя обычный электролизёр, будет невыгодно. Говоря откровенно, если потраченное на добычу водорода электричество прямо использовать для отапливания дома, то это будет выгоднее, чем топить котёл водородом.
Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из получившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Работа по его установке применила не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Открытие великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в отклик, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для подобного влияния требовались в десятки раз меньшие токи, чем во время работы привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё открытие, которое могло бы высвободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий исчезли неизвестно куда. Все таки сбереглись некоторые записи учёного, на основе которых изобретатели многих стран мира пытаются возводить аналогичные установки. И нужно сказать, небезуспешно.

Плюсы газа Брауна как энергетического источника

  • Вода, из которой получают HHO, считается одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
  • При горении данного вида топлива образуется пар перегретый, который можно обратно конденсировать в жидкость и еще раз применять в качестве сырья.
  • В процессе сжигания гремучего газа не появляется никаких побочных продуктов, не считая воды. Необходимо заявить, что нет более экологического вида топлива, чем газ Брауна.
  • При работе водородной отопительной установки выделяется пар перегретый в количестве, достаточном для поддержки влаги в помещении на комфортном уровне.

Сфера использования

Сегодня электролизёр — такое же обыкновенное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные резервные электростанции применялись сварщиками, потому как носить за собой установку весом только пару килограмм было более проще, чем переместить очень большие кислородные и ацетиленовые балоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов важного значения не имела — все определяло удобство и функциональность. В наше время использование газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, потому как применение HHO имеет много плюсов.

  • Уменьшение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные резервные электростанции водорода дают возможность применять HHO как добавку к обычному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно достигнуть 20 – 25 % снижения употребления углеводородов.
  • Экономия топлива на тепловых электрических станциях, применяющих газ, уголь или мазут.
  • Снижение токсичности и увеличение эффективности устаревших котельных установок.
  • Неоднократное снижение цене отопления домов для жилья за счёт полной или частичной замены классических видов топлива газом Брауна.
  • Применение портативных установок получения HHO для домашних потребностей — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
  • Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, выстроеный с применением «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а собственно так назывался его трактат) можно приобрести — их изготовлением занимается много компаний в Америке, Китае, Болгарии и прочих государствах. Мы же рекомендуем сделать водородный генератор своими силами.

Видео: Как правильно оборудовать водородное теплоснабжение

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Особенности отопления на водороде

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Можно ли самому сделать водородный котел для отопления дома?

Уже достаточно много времени минуло со дня, когда водородное топливо впервые использовалось в двигателе автомобиля. Что же касается отопления жилого дома, то идея применения данного газа с этой целью начала находить свое практическое воплощение относительно недавно.

Однако если исходить из того, что о таких автомобилях большинство только слышало, но мало кто видел, а еще меньшему числу людей довелось ими пользоваться, возникают обоснованные сомнения в реальности скорого массового введения в жизнь и подобных обогревающих устройств. И тем более призрачной выглядит возможность изготовить водородный котел отопления своими руками. Но как же обстоит дело с ним в действительности?

Как известно, все меняется, и технологии завтрашнего дня вскоре становятся обыденностью дня сегодняшнего. Запасы невозобновляемых видов топлива неуклонно сокращаются благодаря их широкому использованию. Это влечет за собой необходимость поиска других решений известных проблем, что приводит к разработке новых направлений во многих областях науки и техники. Последние касаются как повышения эффективности использования имеющихся ресурсов, так и задействования альтернативных источников. Естественно, такие тенденции не обходят стороной и столь значимые в жизни людей системы, как отопление домов.

В этой области в качестве одного из вариантов, способных заменить оборудование на прочем горючем топливе, был предложен котел, работающий на водороде.

Перспектива использовать этот газ в качестве источника энергии выглядит весьма заманчивой ввиду его доступности (хотя тут не все так просто), распространенности и экологичности.

Если присмотреться к химической формуле такой вездесущей жидкости, как вода, то становится очевидно, что одним из двух составляющих ее элементов является именно водород. Таким образом, решив вопрос эффективного выделения h3 из h3O, можно получить фактически неиссякаемый источник энергии. И применять его, в том числе, для отопления дома. Идея, безусловно, интересная, но как она в данный момент реализуется на практике и возможно ли выполнить такой котел своими руками?

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Особенности электролитического генератора водорода

Водородный генератор, основанный на принципе электролиза, выпускают чаще всего в контейнерном исполнении. Обязательным условием приобретения такого устройства для отопления считается наличие следующих документов: разрешение от Ростехнадзора, сертификаты (соответствия ГОСТР и гигиенический).

Электролитический генератор состоит из следующих элементов:

  • блока, включающего в себя трансформатор, выпрямитель, распределительные коробки и устройства, блок пополнения и деминерализации воды;
  • устройства для раздельного получения водорода и кислорода – электролизера;
  • системы анализа газа;
  • системы охлаждения жидкости;
  • системы, направленной на обнаружение возможной утечки водорода;
  • панели управления и автоматической системы контроля.

Для достижения максимально эффективного процесса электропроводности применяют капли щелока. Резервуар с ним пополняется по мере необходимости, но чаще всего это происходит примерно 1 раз в год. Любые электролитические генераторы промышленного типа производятся на основании европейских норм экологии и безопасности.

Опытным путем доказано, что покупка водородного электролитического генератора намного выгоднее регулярного приобретения газа. Так, для производства 1 кубометра газа из водорода и кислорода требуется всего порядка 3,5 кВт электрической энергии, а также пол-литра деминерализованной воды.

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

Конструкция водородного генератора

Для постройки генераторов водорода своими руками обычно берут в качестве основы классическую схему установки Брауна. Такой электролизёр средней мощности состоит из группы ячеек, каждая из которых содержит группу пластинчатых электродов. Мощность установки определяется общей площадью поверхности пластинчатых электродов.

Ячейки помещаются внутрь ёмкости, хорошо изолированной от внешней среды. На корпус резервуара выводятся патрубки для подключения водяной магистрали, вывода водорода, а также контактная панель подключения электричества.

Аппарат генерации водорода, спроектированный по схеме Брауна. По всем расчётам эта установка вполне должна обеспечить домашнее хозяйство теплом и светом. Другой вопрос – какие габариты и мощности позволят это сделать (+)

Схема генератора Брауна, кроме всего прочего, предусматривает наличие водяного затвора и обратного клапана. За счёт этих элементов организуется защита установки от обратного хода водорода. По такой схеме теоретически не исключается сборка водородной установки, к примеру, для организации отопления загородного дома.

Преимущества и недостатки

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

  1. Нет огня. Тепловая энергия вырабатывается в процессе протекания химической реакции, где не требуется горения любого вида топлива.
  2. Постоянство температурных показателей. Теплоноситель поддерживается в нагретом до +40 С состоянии на всем протяжении времени, пока котел запущен в эксплуатацию.
  3. Универсальность применения. Нет никаких ограничений для формирования системы в любых строениях.
  4. Практичность. Невысокая температура теплоносителя гарантирует отсутствие ожогов, а смонтировать схему отопления сможет домашний мастер с минимальными навыками владения инструментом.
  5. Экологичность. В процессе работы прибор не выделяет вредных газов, продуктов сгорания, частиц отработки и шлака. Котел выделяет нейтральный газ, не загрязняющий атмосферу.

Окупается схема через 3-3,5 года, при условии применения в качестве постоянного и основного источника тепла. Единственной альтернативой может стать газовое отопление, но при всей дешевизне топлива, подключение к магистрали не всегда возможно.

К минусам относят высокую взрывоопасность водорода, поэтому важно обеспечить все степени безопасности при использовании сырья и транспортировку топлива только в низкотемпературных режимах. Именно из-за сложностей в подвозе водорода такая схема отопления применяется сегодня достаточно редко.

Некоторые показатели эффективности

Анализируя условия применения и количество теплоты, которое при сгорании выделяет пропан и газ Брауна, получаем следующие цифры:

  1. Водород или газ Брауна выделяет 121 МДж/кг, не требует дополнительного притока воздуха. При сгорании образуется только пар и вода, а отопление не требует сложных дымоходов.
  2. Пропан образует 35 МДж теплоты. Необходима вентиляция, образуются вредные выбросы. Дом должен быть оборудован дымоходами из-за очень высокой температуры, которую имеет газ на выходе.

Если привести примерные объемы, которые будут потрачены, чтобы сделать дом теплым, получится следующая картина. Отопление потребляет примерно 300 кубических метров газа, если используется пропан. Из приведенных выше цифр понятно, что водород и газ Брауна выделяют в три раза больше тепла. Соответственно, отопление будет требовать всего 100 кубометров. Или, по приведенным цифрам необходимой подачи, примерно 2,5 литра газа в минуту.Для сравнения, пропан потребует почти 7 литров в минуту. Становится понятно, что отопление, где используется газ Брауна, эффективнее и экономнее.

Что такое водородный генератор и принцип его работы

Прибор имеет еще одно название – электролизер, функционирует за счет физического и химического процессов. Выглядит генератор водорода для отопления дома как несколько металлических пластин, которые погружены в тару, заполненную дистиллированной водой. Несмотря на простоту схемы, электролизер способен вырабатывать большое количество энергии.

Процесс выглядит следующим образом: электроток проходит через воду между металлическими пластинами разной полярности (анод-катод), это приводит к расщеплению дистиллированной жидкости на молекулы водорода, кислорода. Если площадь металлических элементов большая, проходит много электрического тока и объем газа повышается. Корпус, куда погружены пластины, обязательно оснащается клеммами для подключения источника питания – электрического тока, а также втулкой, куда направляется вырабатываемый газ.

Водородный генератор своими руками для отопления дома, схема

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его пpaктически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее прострaнcтво электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное пpaктическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потрeбляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.


Газоразрядные лампы: разновидности и принцип действия + особенности работы

Знакомимся с газоразрядными лампами. Плюсы и минусы ГРЛ. Области применения ламп газоразрядных разных типов. Устройство и технические хаpaктеристики газоразрядных ламп ртутных и натриевых. Виды ГРЛ — лампы высокого и низкого давления. Компактные лампы. Ознакомительные видео и много разных фото по теме…

18 01 2022 10:16:55

Цокольный сайдинг Техоснастка и другие виды: Хольцпласт, металлический, Vox, виниловый, Гранд Лайн

В данной статье вы узнаете о таких видах цокольного сайдинга как: Техоснастка, Хольцпласт, металлический, Vox, виниловый, Гранд Лайн, узнаете о их достоинствах и недостатках, а так же сможете выбрать лучший вариант для себя.

07 01 2022 4:47:50

Краска для батарей отопления без запаха

Какая нужна краска для батарей отопления и какими составами лучше не пользоваться. Виды покрытий, их хаpaктеристики и преимущества. Рекомендации по окрашиванию радиаторов….

04 01 2022 21:21:33

Выбираем терморегулятор для радиатора отопления

В вашей квартире даже в сильные холода открыты форточки? Вы не можете добиться оптимальной температуры воздуха в помещении? Тогда эта статья адресована именно Вам. Для того, чтобы регулировать температуру в радиаторе, также обеспечить бесперебойное и безопасное функционирование теплосистемы, используется несколько видов защитно-регулирующей установки…

13 12 2021 10:53:42

Неперехваченное исключение

На современном рынке представлено множество вариантов отопления дома. Но нелегко найти качественный вариант с минимальными затратами. Одним из хороших вариантов является отопление на водороде. Ведь водород можно получить с легкостью, где есть электричество и вода. Такой вариант отопления считается довольно-таки экономичным.

Содержание:

  1. Применение водорода в системе отопления
  2. Преимущества и недостатки отопления на водороде
  3. Особенности водородного генератора
  4. Особенности электролитического генератора
  5. Применение газа Брауна

Применение водорода в системе отопления

Для тех, кто любит все делать своими руками, есть возможность создать систему отопления для своего дома самостоятельно. Одним из таких систем является отопление на водороде. С помощью такой отопительной системы можно эффективно отапливать большие помещения. Так как отопление на водороде обладает высокой мощностью. 

Впервые такое отопление изготовила Итальянская компания. Отопление на водороде не производит вредных веществ и выбросов. Она влияет положительно на здоровье людей, а отапливает дом быстро, качественно и без шума.

Так как данное отопление может сжигать водород при температуре 300°, то существует возможность применения обычных котлов изготовленных из стандартных материалов.

В связи с тем, что отопление на водороде не выбрасывает вредные вещества в атмосферу, отсутствует необходимость в применении специальных котлов с системой вывода продуктов сгорания. В такой отопительной системе выделяется только пар, который не несет никакого вреда. Для того чтобы получать водород вам придется только тратиться на расходы электричества. Если же вы проживаете в теплых регионах, то можно применить солнечные батареи. В таком случае вы сможете хоть немного сократить расхода на электроэнергию. 

Компоненты, которые входят в отопительную систему на водороде: трубы диаметром от 25 до 32 мм и котел. Установить трубы можно самостоятельно с учетом некоторых требований: диаметр трубы должен быть меньше после каждого разветвления. При соблюдении такого правила горелка будет работать качественно. 

Также котел, работающий на водороде можно применять для обогрева полов. Такую систему используют довольно-таки часто. Установить такую систему самостоятельно не составит труда. А приобрести данную отопительную систему можно с разной мощностью.

Преимущества и недостатки отопления на водороде

Отопление на водороде имеет много преимуществ:

  1. Водородное отопление вполне может заменить другие традиционные варианты. Пи этом не придется добывать нефть, газ, дрова и уголь. Такая система значительно упростит расходы на отопление. 
  2. Отопления на водороде является экологически чистым. Именно поэтому многие отдают предпочтение такой системе. Она не производит вредных выбросов в атмосферу. Единственным продуктом, который она выделяет, является пар. Он не наносит никакого вреда для окружающих.
  3. Высокий КПД. Он может достигать до 96%.
  4. Тепло получается в результате каталитической реакции. Такая система работает без использования огня. Вода получается в результате соединения кислорода и водорода. Таким образом, выделяется тепловая энергия. Для системы «теплый пол» такое отопление отлично подходит. Ведь в теплообменник идет тепло с температурой 40°. 

Но есть и некоторые недостатки у такой системы отопления:

  1. Небольшое количество специализированных мастеров, которые могут произвести ремонт такого отопительного прибора.
  2. Если оборудование устроено неправильно, то может произойти взрыв.
  3. На рынке представлено мало моделей такого отопления. Поэтому существуют проблемы покупкой и установкой оборудования. 

Особенности водородного генератора

Водородную горелку необходимо выбирать подходящую для вашего помещения. А также в зависимости от площади отапливаемого здания нужно определить с требуемой мощностью. Для того чтобы не производить лишние затраты на отопление. Максимальным значением мощности является 6.
Получать водород можно в любом количестве. Для этого должна присутствовать вода и электричество. Отопление на водороде считается самым экономным. 
Если у вас уже установлена отопительная система, но вы бы хотели приобрести дополнительный источник тепла, то отопление на водороде отлично подходит. Но такое отопление может работать не только как дополнительное, но и как основное. При использовании данной системы в качестве дополнительного источника энергии, следует следить за температурой элементов, которая должна быть невысокой.

Особенности электролитического генератора

Электролитический генератор водорода изготавливают в контейнере. Перед покупкой такого оборудования необходимо получить некоторые документы: сертификаты и разрешение от Ростехнадзора. 

В состав электролитического генератора входят следующий элементы:

  • Система, которая охлаждает жидкость;
  • Электролизер. Это устройство, которое разделяет получение кислорода и водорода;
  • Система по анализу газа;
  • Панели автоматической системы контроля и управления оборудования;
  • Система, которая контролирует возможную утечку водорода;
  • Блок для пополнения воды;
  • Блок, который состоит из выпрямителя, трансформатора и распределительной коробки. 

Часто применяют несколько капель щелока для того чтобы достичь максимальной эффективности электропроводности. Пополняют устройство не чаще, чем 1 раз в год. Как и все генераторы электролитические изготавливают с соблюдением всех норм безопасности и экологии. 

Купить водородный электролитический генератор обойдется намного выгоднее, чем регулярно покупать газ. Для того чтобы получить 1 м3 газа из кислорода и водорода потребуется всего 3, 5 кВт электроэнергии и 0,5 л деминерализованной воды. 

Применение газа Брауна

Спорным вопросом до сих пор считается применение газа Брауна в системе отопления. При сгорании газа получается больше энергии примерно в 4 раза. Газ Брауна — это хим. соединение, которое состоит из 1 атома кислорода и 2 атомов водорода.

Так как для получения такого газа необходим электролиз воды, то применяют специальный электролиз для отопления. Для использования данной технологии в отопительной системе необходимо переделать стандартный котел. В основе такого оборудования будет электролизер, в который заливается электролит. На трубки или металлические пластины подается переменный ток. Вследствие этого происходит разъединение молекул водорода и кислорода. В результате чего получается газ Брауна.

Читайте также:

Чистый, возобновляемый источник энергии и выгода для экономики

Этому может способствовать сдвиг в политике в сторону сосредоточения внимания на «климатических решениях», а не на обсуждении «изменения климата», полагает Крис Хайзи, главный инвестиционный директор Merrill and Bank of Американский частный банк. «Правительства тратят огромные суммы денег на борьбу с проблемами, порождаемыми изменением климата, — наводнениями, пожарами, уничтожением пахотных земель и так далее. Если бы мы могли изменить это уравнение и использовать эти доллары для реинвестирования в решения, это полностью изменило бы игру.”

Возможно, это уже начинает происходить. В некоторых случаях правительства устанавливают цели в области устойчивого развития, которые сосредоточены на таких областях, как обезуглероживание, количество электромобилей, необходимых для производства, или мощность электролизеров. Действительно, Европейский Союз недавно сделал свою Европейскую водородную стратегию центральным элементом своего Зеленого соглашения , в то время как Австралия, Япония, Китай, Великобритания и Корея имеют свои собственные стратегии и/или цели в отношении зеленого водорода.

На данный момент производство зеленого водорода стоит значительно дороже, чем более распространенный «серый» водород, который производится из природного газа — финансовая реальность, которая не изменится в одночасье. Тем не менее, устоявшиеся отрасли промышленности находят пути для достижения целей в области экологически чистой энергии. Например, промышленные газовые компании еще не имеют возможности производить зеленый водород, но создают совместные предприятия и партнерства, которые будут этим заниматься.

Именно здесь инвесторы могут объединить усилия с бизнесом, чтобы изменить мир к лучшему, и не только в поддержке стартапов, работающих на водороде. Хотя и не без риска, инвесторы все чаще выбирают поддержку компаний, уделяющих большое внимание устойчивости, включая снижение воздействия их деятельности на окружающую среду. И поскольку все больше компаний и отраслей стремятся внедрить более чистые источники энергии, такие как зеленый водород и другие возобновляемые источники энергии, набор возможностей должен продолжать расширяться. Хотя сам по себе водород не может решить проблемы изменения климата, он может стать важной частью более экологичной и чистой глобальной энергетической системы.

Чтобы узнать больше о зеленом водороде и его потенциале для преобразования революции в области чистой энергетики, прочитайте вопросы и ответы: Новая энергия за зеленым водородом и послушайте наш подкаст Многообещающая сила зеленого водорода.Кроме того, узнайте больше об обязательствах, которые Bank of America берет на себя, чтобы помочь реализовать устойчивую и справедливую экономику, от инновационного финансирования, направленного на решение важнейших социальных и экологических проблем, до создания глобальных стандартов для измерения прогресса в сокращении выбросов углерода.

Водородное отопление и приготовление пищи будут стоить домовладельцам более 100 000 долларов в течение 15 лет

В рамках ажиотажа вокруг водорода коммунальные предприятия, работающие на природном газе, пытаются убедить себя, города, политиков и домовладельцев в том, что они просто заменят природный газ водородом, заменят некоторые приборы, и все будет блестяще.Шотландская компания SGN обещает перевести на водород как можно больше домов в Файфе.

Но есть проблема. Перевод дома на водород, вероятно, обойдется домовладельцу более чем в 100 000 долларов дополнительных расходов в течение 15 лет срока службы приборов, если бы они платили за это сами, и неизбежно так и будет.

Гигаджоуль (ГДж) водорода намного дороже природного газа. Прямо сейчас ГДж природного газа стоит около 4 долларов США с доставкой в ​​дома, где я живу.В США они используют меру «тысячи кубических футов», а гигаджоуль равен 947,8171 кубических футов, так что это примерно сопоставимо с точки зрения энергии. Газ для жилых помещений в Калифорнии, по-видимому, немного дороже, чем в Канаде, около 14 долларов США. Мы примем в среднем 10 долларов за гигаджоуль, доставленный для этой цели.

Средняя розничная стоимость заправки

Hydrogen в Калифорнии составляет 15,61 доллара за килограмм, а не GJ. Пол «#hopium» Мартин придумал фразу «Первый грех термодинамики», которая звучит так: «Хотя не следует сравнивать два вида энергии только потому, что они имеют одинаковые единицы измерения», но когда дело доходит до использования двух разных газов для сжигания тепла, одни и те же единицы на самом деле имеют смысл, поэтому мы возьмем их в одни и те же единицы и сравним.

Это, кстати, для серого водорода, сделанного из природного газа и выбрасывающего в атмосферу в 8–10 раз больше CO2. Водород не существует в свободном состоянии. Его нужно изготовить. При производстве из природного газа каждая произведенная тонна водорода также производит 8–10 тонн CO2. При изготовлении из угля 20–35×. При производстве из воды с использованием возобновляемой электроэнергии 50% возобновляемой энергии выбрасывается для ее производства и распределения.

Оптовая стоимость серого водорода в Калифорнии сейчас составляет 2 доллара США за килограмм, поэтому доставка водорода к насосу, стоимость насоса и стоимость эксплуатации хранилища и насосов делают его в 8 раз дороже.LCOE компании Lazards для водорода дает понять, что оптовая стоимость «голубого» или зеленого водорода будет вдвое или втрое выше, чем у серого водорода. Предполагая, что трубопроводы для водорода в будущем станут дешевле, мы можем ожидать, что розничная стоимость упадет до 10 долларов за доставленный кг, даже если оптовая стоимость водорода удвоится из-за CCS (режим отказа) или электролиза зеленого водорода, с учетом всех отклонений. в, большинство из которых подробно описаны ниже.

Энергия килограмма водорода примерно равна 0.12 ГДж, поэтому стоимость ГДж тепла, доставленного в дома по розничным ценам, будет в пределах 83 долларов. Это примерно в 8 раз дороже за единицу тепла . При больших усилиях единица тепла может быть всего в 6 раз дороже, но оптовая цена на водород растет независимо от того, как мы его обезуглероживаем, и всем в цепочке поставок нужно будет получать прибыль, поэтому Меня устраивает 8×.

При средней цене природного газа в 10 долларов за гигаджоуль обогрев дома в течение года обойдется примерно в 880 долларов.Вместо этого отопление водородом будет стоить чуть более 7400 долларов в год, что примерно на 6500 долларов больше. Этого достаточно, чтобы заплатить за тепловой насос в первый год, и получить кондиционер от теплового насоса тоже, и оплатить все затраты на электроэнергию на отопление и охлаждение.

Далее городские газораспределительные сети ЖКХ. Водород намного меньше и скользче, чем природный газ. Газораспределительные сети постоянно дают течь. Первая серьезная проблема заключается в том, что утечка водорода будет намного больше.Существенные затраты на модернизацию для устранения гораздо большего количества утечек, чем сегодня, когда выброс метана в атмосферу с высоким потенциалом глобального потепления считается приемлемым. Выброс в атмосферу в 8 раз более дорогого водорода очень быстро изменит экономику.

Следующая проблема заключается в том, что насосы в системах природного газа изготовлены из твердой стали, а водород охрупчивает твердую сталь. Все насосы должны быть заменены, даже если пластиковые трубы в современных распределительных системах городских коммунальных услуг могут быть пригодны для этой цели.Капитальные затраты будут поступать от налогоплательщиков, возможно, в виде специального сбора на десятилетие или два. Это, вероятно, будет сверх 8-кратных затрат.

Следующая проблема заключается в том, что водород тяжелее для электроники, чем природный газ, поэтому большую часть датчиков в системе также необходимо заменить вместе с набором техников.

Следующая проблема заключается в том, что водород, будучи гораздо менее плотным, требует в 3 раза больше энергии, чтобы протолкнуть его по трубам в виде природного газа. Это примерно в 8 раз больше стоимости доставки на ГДж, так что я просто скажу, что коммунальные службы получат эти деньги от налогоплательщиков, если последует эта глупость.

Следующая проблема заключается в том, что люди, живущие на природном газе, уже живут с кучей рисков, которые они считают нормальными. К ним относятся взрывы газа, которые убивают их самих и их семьи, утечки газа, которые просто вызывают пожары, сжигающие их дома, отравление угарным газом в результате неполного сгорания природного газа, которое может убить их или их семьи или просто привести к серьезным повреждениям головного мозга, и, наконец, закиси азота, которые вызывают загрязнение воздуха в помещении, что приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям.

Водород только устраняет риск угарного газа. Все остальные риски сохраняются. Было проделано много тщательной инженерной и строительной работы, чтобы сделать природный газ безопасным для использования в домах и зданиях, и его необходимо переделать с неизбежными ошибками для водорода. Много бюрократии и увеличение количества отказов в течение нескольких лет, пока с этим не разберутся. Любой, кто принимает водородные приборы в первые пару десятилетий, принимает на себя более высокие общие риски и, вероятно, более высокие расходы на страхование.Актуарии начнут с предположения о более высоком риске, пока не будет доказано обратное, поэтому, вероятно, будут более высокие премии, но я не буду их оценивать.

Следующая проблема заключается в том, что водородные печи и плиты не существуют вне прототипов. Ни один из них не производится и не продается сегодня. Ни одно из ваших нынешних газовых приборов не будет работать с водородом. Опять же, водород тяжелее для твердых сталей и электроники, да и характеристики горения другие. Чтобы заставить газовую плиту работать на водороде, потребуется заменить почти все внутри газовой плиты.Чтобы заставить газовую печь работать с водородом, потребуется заменить почти все внутри печи. И пока они это делают, им, возможно, придется заменить все линии природного газа внутри вашего дома. Никто не собирается ремонтировать существующие агрегаты за большие деньги. Они будут заменены новыми промышленными единицами, потому что это единственный способ снизить затраты до небес.

Но сейчас мы говорим о совершенно новых приборах, которых еще нет, которые еще не продаются сотнями тысяч и не имеют цепочек поставок.Представляете, сколько будут стоить эти присоски? Моя интуиция подсказывает мне, что если эта глупая идея приживется, то они будут в 2 раза дороже средних нынешних приборов в течение десятилетия или двух. Газовые печи стоят в среднем 4500 долларов, так что назовите это 9000 долларов для вашей новой водородной печи. Газовые плиты стоят в среднем 1000 долларов, так что назовите это 2000 долларов.

В дополнение к ежегодному увеличению расходов на топливо на 6 500 долларов, у вас будут капитальные затраты в диапазоне 11 000 долларов.

Вот ваш выбор: заплатите около 4000 долларов за новый тепловой насос, включая установку.Избавьтесь от газовой печи и кондиционера (если он у вас есть). Если у вас есть газовая плита, заплатите еще 1000 долларов за индукционную плиту и еще 500 долларов за посуду, совместимую с индукцией (вам, вероятно, в любом случае понадобятся новые кастрюли и сковородки). Общие капитальные затраты составляют 5500 долларов, что составляет половину стоимости водородных приборов. Но за эти капитальные затраты вы получаете отопление, приготовление пищи и кондиционирование воздуха, а не просто отопление и приготовление пищи.

С тепловым насосом ваши счета за отопление вырастут примерно на 300 долларов в год, потому что, хотя они очень эффективны, природный газ абсурдно дешев, потому что мы используем атмосферу в качестве открытого коллектора для углекислого газа и оксидов азота, которые являются парниковыми газами. .Ваши риски от природного газа — взрывы, пожары, угарный газ, закись азота — исчезают. Ваши затраты на техническое обслуживание значительно снижаются, потому что у вас есть одна технология климат-контроля вместо двух, а электрические приборы требуют меньше обслуживания, чем газовые.

Или заплатите 11 000 долларов за новые водородные приборы, что примерно вдвое больше теплового насоса и индукционной плиты, и еще 6 500 долларов за отопление в год до конца срока службы этих приборов. Это более чем на 100 000 долларов США больше для вашего водорода в течение 15-летнего срока службы печей и кондиционеров, чем если бы вы просто перешли на электричество, что в 11 раз превышает общую стоимость владения.

У водородного отопления жилых помещений нет будущего, и его экономика кристально ясна, так что вы действительно должны спросить себя, кто пытается продать эту абсурдную идею. И почему. Когда газовые компании, такие как шотландская SGN, заявляют, что переоборудуют небольшой городок Файф под водородные печи и плиты, они пытаются сделать вид, что жестокой экономической реальности ситуации не существует.

Фото Андреа Пиаккуадио из Pexels

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.


Реклама


У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.


Cummins является пионером в производстве водорода в Испании

Топливные элементы не новы. На самом деле первое упоминание о водородных топливных элементах появилось в 1838 году в декабрьском номере The London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science .Спустя почти 200 лет мир признает топливные элементы ключевой технологией, открывающей путь к углеродно-нейтральному будущему.

Вот что они из себя представляют, как работают и два типа топливных элементов, в которые инвестирует компания Cummins.

Что такое топливный элемент простыми словами?

Как и аккумуляторы, топливные элементы являются преобразователями энергии: они используют электрохимическую реакцию, чтобы использовать химическую энергию, хранящуюся в источнике топлива, и преобразовывать ее в электричество. В отличие от батарей, которые содержат фиксированный запас энергии, топливные элементы не требуют подзарядки.Пока топливо непрерывно подается в топливный элемент, будет производиться электричество, вода и тепло.

Как работает топливный элемент?

Топливный элемент состоит из двух электродов и электролитической мембраны. Электроды называются катодом и анодом, между ними располагается электролитическая мембрана. В этой системе происходит ряд химических реакций, отделяющих электроны от молекул топлива для создания энергии.

Топливо, обычно водород, подается на анод с одной стороны, а кислород подается на катод с другой.На аноде молекулы водородного топлива разделяются на протоны и электроны, которые движутся разными путями к катоду. Электроны проходят через электрическую цепь, создавая поток электричества. Протоны проходят через электролит к катоду. Оказавшись на катоде, молекулы кислорода реагируют с электронами и протонами, создавая молекулы воды.

Топливный элемент — это чистый источник энергии, единственными побочными продуктами которого являются электричество (мощность), тепло и вода.Один только топливный элемент производит всего несколько ватт энергии; следовательно, несколько топливных элементов могут быть сложены вместе, чтобы создать стопку топливных элементов. При объединении в стеки мощность топливных элементов может сильно различаться: от нескольких киловатт до нескольких мегаваттных установок.

Какое топливо можно использовать в топливных элементах?

Топливные элементы

обеспечивают гибкость в выборе типа используемого топлива. В то время как водород является наиболее распространенным источником топлива для топливных элементов (отсюда и общее название — водородные топливные элементы), богатые водородом виды топлива, такие как природный газ и аммиак, также являются жизнеспособными источниками топлива.

Водород: При производстве с использованием возобновляемой энергии, такой как солнечная, ветровая и гидроэнергетика, водород полностью обезуглероживается и не производит выбросов. Водородные топливные элементы (то есть топливные элементы, работающие на водороде) производят электроэнергию, тепло и воду и не выделяют в воздух углекислый газ или другие загрязняющие вещества.

Природный газ: Поскольку широкое производство зеленого водорода все еще продолжается, природный газ в настоящее время является наиболее часто используемым топливом для питания топливных элементов.В этом случае топливные элементы не полностью свободны от выбросов, но они обеспечивают значительно более низкие выбросы, чем другие виды топлива, такие как нефть и уголь.

Аммиак: Аммиак чаще всего используется в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Однако в последние годы несколько компаний работали над созданием зеленого аммиака. Зеленый аммиак производится из водорода, полученного в результате электролиза воды с использованием альтернативной энергии, что делает его еще одним вариантом низкоуглеродного топлива.

В какие типы топливных элементов инвестирует компания Cummins?

Существует шесть типов топливных элементов, находящихся в стадии разработки, каждый из которых в первую очередь классифицируется по типу используемого электролита.Каждый тип топливных элементов имеет свои преимущества, ограничения и возможности применения. Из этих шести компания Cummins признала потенциал двух типов топливных элементов — топливных элементов с протонообменной мембраной и твердооксидных топливных элементов — и вложила средства в развитие их технологий и их применение.

Топливные элементы с протонообменной мембраной (PEM): Также называемые топливными элементами с полимерно-электролитной мембраной, этот тип топливных элементов использует полимерный электролит и работает при более низких температурах, около 80 градусов Цельсия.Топливные элементы PEM больше подходят для мобильных и резервных источников питания из-за их высокой плотности мощности и возможности быстрого запуска-остановки.

Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ): ТОТЭ используют твердый непористый керамический компаунд в качестве электролита и работают при высоких температурах, достигающих 1000 градусов Цельсия. Этот тип топливных элементов наиболее подходит для стационарных применений, поскольку он очень эффективен и гибок в отношении топлива. Кроме того, отработанное тепло может быть утилизировано и повторно использовано для повышения общей эффективности системы.

Зачем инвестировать в топливные элементы?

Мы уже являемся лидерами в электролизерах PEM, которые производят зеленый водород путем электролиза, и мы работаем над тем, чтобы сделать зеленый водород более доступным для будущего использования в топливных элементах. Компания Cummins получила грант Министерства энергетики США на разработку ТОТЭ и убедилась, что наши топливные элементы успешно поддерживают работу аккумуляторных электромобилей.

Топливные элементы могут предшествовать началу Cummins, но мы не теряем времени даром, изучая, как усовершенствовать их технологию, чтобы создать будущее с нулевым уровнем выбросов.

Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: производство и распределение водорода

Хотя водород широко распространен на Земле в качестве элемента, он почти всегда находится в составе другого соединения, такого как вода (H 2 O) или метан (CH 4 ), и его необходимо разделить на чистый водород (H 2 ) для использования в электромобилях на топливных элементах. Водородное топливо соединяется с кислородом воздуха через топливный элемент, создавая электричество и воду посредством электрохимического процесса.

Производство

Водород можно производить из различных внутренних ресурсов, включая ископаемое топливо, биомассу и электролиз воды с помощью электричества. Воздействие водорода на окружающую среду и энергоэффективность зависят от того, как он производится. В настоящее время реализуется несколько проектов по снижению затрат, связанных с производством водорода.

Существует несколько способов получения водорода:

  • Реформинг/газификация природного газа: Синтез-газ — смесь водорода, окиси углерода и небольшого количества двуокиси углерода — образуется путем реакции природного газа с высокотемпературным паром.Окись углерода реагирует с водой с образованием дополнительного количества водорода. Этот метод является самым дешевым, эффективным и наиболее распространенным. Конверсия природного газа с использованием пара составляет большую часть водорода, ежегодно производимого в Соединенных Штатах.

    Синтез-газ также можно получить путем реакции угля или биомассы с высокотемпературным паром и кислородом в газификаторе под давлением. Это превращает уголь или биомассу в газообразные компоненты — процесс, называемый газификацией . Полученный синтез-газ содержит водород и окись углерода, которые реагируют с водяным паром для отделения водорода.

  • Электролиз: Электрический ток расщепляет воду на водород и кислород. Если электричество производится из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер, полученный водород также будет считаться возобновляемым и имеет многочисленные преимущества в отношении выбросов. Набирают силу проекты по превращению энергии в водород, в которых используется избыточная возобновляемая электроэнергия, когда она доступна, для производства водорода путем электролиза.

  • Возобновляемый жидкий риформинг: Возобновляемое жидкое топливо, такое как этанол, вступает в реакцию с высокотемпературным паром для получения водорода вблизи места конечного использования.

  • Ферментация: Биомасса превращается в богатое сахаром сырье, которое можно ферментировать для получения водорода.

Несколько методов производства водорода находятся в разработке:

Основными штатами по производству водорода являются Калифорния, Луизиана и Техас. Сегодня почти весь водород, производимый в Соединенных Штатах, используется для переработки нефти, обработки металлов, производства удобрений и переработки пищевых продуктов.

Основная проблема производства водорода заключается в снижении стоимости технологий производства, чтобы сделать получаемый водород конкурентоспособным по стоимости по сравнению с обычным транспортным топливом.Государственные и отраслевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты снижают стоимость, а также воздействие технологий производства водорода на окружающую среду. Узнайте больше о производстве водорода в офисе технологий водорода и топливных элементов.

Распределение

Большая часть водорода, используемого в Соединенных Штатах, производится там же или поблизости от места его использования, как правило, на крупных промышленных объектах. Инфраструктура, необходимая для распределения водорода по общенациональной сети заправочных станций, необходимых для широкого использования электромобилей на топливных элементах, все еще нуждается в развитии.Первоначальное развертывание транспортных средств и станций сосредоточено на создании этих распределительных сетей, в первую очередь в южной и северной Калифорнии.

В настоящее время водород распространяется тремя способами:

  • Трубопровод: Это наименее затратный способ доставки больших объемов водорода, но мощность ограничена, поскольку в настоящее время в Соединенных Штатах доступно только около 1600 миль трубопроводов для доставки водорода. Эти трубопроводы расположены вблизи крупных нефтеперерабатывающих и химических заводов в Иллинойсе, Калифорнии и на побережье Мексиканского залива.

  • Трубчатые трейлеры высокого давления: Транспортировка сжатого газообразного водорода на грузовиках, железнодорожных вагонах, кораблях или баржах в трубчатых трейлерах высокого давления является дорогостоящей и используется в основном на расстояния до 200 миль.

  • Автоцистерны для перевозки сжиженного водорода: Криогенное сжижение представляет собой процесс охлаждения водорода до температуры, при которой он становится жидким. Хотя процесс сжижения является дорогостоящим, он позволяет более эффективно транспортировать водород (по сравнению с автоцистернами высокого давления) на большие расстояния на грузовиках, железнодорожных вагонах, кораблях или баржах.Если сжиженный водород не используется с достаточно высокой скоростью в точке потребления, он выкипает (или испаряется) из своих емкостей. В результате скорость доставки и потребления водорода должна быть тщательно согласована.

Создание инфраструктуры для распределения и доставки водорода к тысячам будущих индивидуальных заправочных станций сопряжено со многими проблемами. Поскольку водород содержит меньше энергии на единицу объема, чем все другие виды топлива, его транспортировка, хранение и доставка к месту конечного использования обходится дороже в пересчете на бензиновый галлон.Строительство новой сети трубопроводов для водорода связано с высокими первоначальными капитальными затратами, а свойства водорода создают уникальные проблемы для материалов трубопроводов и конструкции компрессоров. Однако, поскольку водород можно производить из самых разных ресурсов, региональное или даже местное производство водорода может максимально использовать местные ресурсы и свести к минимуму проблемы с распределением.

Необходимо учитывать компромиссы между централизованным и распределенным производством. Централизованное производство водорода на крупных заводах снижает производственные затраты, но увеличивает затраты на сбыт.Производство водорода в точке конечного использования — например, на заправочных станциях — снижает затраты на распределение, но увеличивает производственные затраты из-за затрат на создание производственных мощностей на месте.

Правительственные и отраслевые научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты преодолевают барьеры на пути к эффективному распределению водорода. Узнайте больше о распределении водорода в офисе технологий водорода и топливных элементов.

Внутри солнечно-водородного дома: счетов за электроэнергию больше нет

ВОСТОК AMWELL, N.Дж. — Майк Стризки не оплачивал счета за электричество, нефть или газ — и он не потратил ни цента, чтобы заправить свой Mercury Sable — почти два года. Вместо этого 51-летний инженер-строитель производит все необходимое ему топливо, используя систему, которую он построил в просторном гараже своего дома, в которой используются фотоэлектрические (PV) панели для преобразования солнечного света в электричество, которое, в свою очередь, используется для извлечения водорода из водопроводная вода.

Хотя строительство устройства обошлось в 500 000 долларов, и маловероятно, что оно когда-либо окупится с финансовой точки зрения (даже при сегодняшних стремительно растущих ценах на нефть и газ), инженер-строитель говорит, что оно бесценно с точки зрения того, что оно действительно покупает: свободу от необходимости платить еще один счет за отопление или электроэнергию, не говоря уже о сдерживании загрязнения, потому что вода является его единственным побочным продуктом.

Слайд-шоу: Фотографии показывают, как работает этот дом

«Возможность самостоятельно производить топливо бесценна», — говорит своим друзьям человек, известный как «Мистер Гаджет». Он может похвастаться коллекцией водородных и электрических транспортных средств, включая водородную газонокосилку и автомобиль (Sable, который он перепроектировал и назвал «Genesis»), а также электрическую гоночную лодку и даже электрический мотоцикл. «Все технологии уже готовы. Все, что я делаю, это собираю их вместе.»

«Я самодостаточен», добавляет он. Стризки, инженер-строитель, интересуется альтернативными источниками энергии с 1997 года, когда он начал работать над транспортными средствами, работающими на альтернативных источниках энергии, во время работы в Департаменте Нью-Джерси.

Двухэтажный колониальный дом Стризки на участке площадью 11 акров (4,5 га) в 12 милях (19 км) к северу от Трентона — это первый в стране частный дом, работающий на водороде, который он сейчас делит со своей женой, двумя собаками и кошка (Его две дочери и сын, всем за 20, покинули гнездо.) Он полностью работает на электричестве, вырабатываемом солнцем, и хранимом водороде с октября 2006 года, когда Стризки — в рамках проекта, который полностью поддерживает его жена Энн — построил автономную энергетическую систему на 100 000 долларов собственных денег и 400 000 долларов в виде грантов от Советом по коммунальным предприятиям штата Нью-Джерси, а также технологиями таких компаний, как Sharp, Swagelok и Proton Energy Systems.

Индивидуальная домашняя энергетическая система Стризки состоит из 56 солнечных панелей на крыше его гаража, а внутри находится небольшой электролизер (устройство размером со стиральную машину, которое использует электричество для расщепления воды на ее составляющие водород и кислород).Вдоль внутренней стены гаража установлено 100 аккумуляторов для нужд ночного электроснабжения; Снаружи находятся десять баллонов с пропаном (остатки 1970-х годов, способные хранить 19 000 кубических футов или 538 кубических метров водорода), а также блок топливных элементов Plug Power (электрохимическое устройство, которое смешивает водород и кислород для производства электроэнергии и энергии). вода) и комплект для заправки автомобиля водородом.

По словам Стризки, в обычный летний день солнечные панели потребляют и преобразуют солнечный свет в около 90 киловатт-часов электроэнергии.Ежедневно он потребляет около 10 киловатт-часов для работы бытовой техники, в том числе 50-дюймового плазменного телевизора, трех компьютеров и стереосистемы, а также других современных удобств.

Оставшиеся 80 киловатт-часов идут на подзарядку батарей, обеспечивающих дом электричеством в ночное время, и питание электролизера, расщепляющего молекулы очищенной водопроводной воды на водород и кислород. Кислород выпускается, а водород поступает в резервуары, где он хранится для использования в холодные темные зимние месяцы.Примерно с ноября по март Стризки пропускает хранящийся водород через батареи топливных элементов за пределами своего гаража или в своей машине, чтобы питать весь свой дом, и единственным отработанным продуктом является вода, которую можно закачать обратно в систему.

«Я могу делать топливо из солнечного света и воды — и я даже не использую воду», — отмечает он. «Если идет дождь, это топливо. Если солнечно, это топливо. Это все топливо».

Модульный дом, построенный в 1991 году, выглядит как типичный загородный дом; его первоклассная изоляция и энергосберегающие окна ничем не отличаются, а фасад скрывает сушилку для белья, работающую на водороде, и геотермальную систему для отопления и охлаждения, которая закачивает газ фреон под землю для сбора тепла зимой и охлаждения летом. .

«Геотермальная энергия — это еще одна часть бесплатной энергии», — говорит Стризки, отмечая, что он выкопал восемь футов (2,4 метра) в граните под своим домом, чтобы воспользоваться постоянной температурой под землей 56 градусов по Фаренгейту (13 градусов по Цельсию). . Летом он может использовать более низкие температуры под землей для охлаждения всего своего дома, а зимой он может улавливать эти более высокие температуры, дополняя их тепловым насосом, работающим на электричестве из водорода. «Ничего не пропадает».

В этом году Стризки с трудом эксплуатирует свой электролизер Hogen стоимостью 78 000 долларов (производства Proton Energy Systems в Коннектикуте, компании, производящей оборудование для производства водорода), потому что мягкая зима прошлого года оставила его с полными баками.Когда он включает его, избыток водорода выходит из маленькой трубы на крыше со звуком невежливой отрыжки.

Этот водород выбрасывается со скоростью 45 миль (72 километра) в час через атмосферу на пути от планеты — один из двух газов, второй — гелий, который полностью уходит в космос, потому что он легче воздуха. На самом деле пропановые баллоны Стризки толщиной в четверть дюйма весят меньше, когда они заполнены водородом, чем когда они истощены.

Конечно, водород — легковоспламеняющийся газ, но его быстрое выделение уменьшает опасения Стризки, что он может загореться или взорваться.Он «рассеивается быстрее, чем любой другой газ», отмечает он. «Водород не будет сидеть и ждать пламени».

Последняя часть энергетического решения Стризки называется «Genesis», его алюминиевый Mercury Sable за 3 миллиона долларов, один из 10, которые автопроизводитель Ford произвел в 1990-х годах для проверки того, насколько легкий металл проявит себя в краш-тестах. Форд предоставил Стризки специальную модель для участия в гонке на солнечных батареях Tour de Sol в Нью-Джерси в 2000 году. Стризки установил 104-сильный электрический двигатель (по сравнению с 44-сильным двигателем Toyota Prius), который может развивать скорость километров) в час.Откройте капот, и рядом с электродвигателем находятся две батареи топливных элементов, которые преобразуют водород и кислород в воду и электричество, плавно и быстро продвигая электродвигатель вперед.

Автомобиль никогда не участвовал в соревнованиях, потому что не был готов вовремя, но уникальному транспортному средству принадлежит мировой рекорд по дальности поездки на одной зарядке: 401,5 мили (646,2 км) — расстояние, которое Стризки проехал в декабре 2001 года. Сегодня Genesis делит дорогу с рядом менее дорогих автомобилей на топливных элементах: новый водородный двигатель Honda FCX Clarity, который появился на рынке на этой неделе по лизингу за 600 долларов в месяц, а также парк испытательных автомобилей Chevrolet Equinox с водородным двигателем от General Motors. часть пилотной программы, целью которой является определение того, как водородные автомобили могут работать в повседневной жизни.И японские, и американские автопроизводители делают ставку на то, что эти экологически чистые автомобили однажды заменят двигатель внутреннего сгорания.

По словам Ларри Бернса, вице-президента GM по исследованиям и разработкам, GM намерена создать «массовый объем» своих автомобилей Equinox, работающих на водородных топливных элементах, в ближайшие годы, но только в том случае, если существует способ их дозаправки. В настоящее время в стране всего 122 водородные станции — по сравнению с 170 000 бензиновых и дизельных станций.

Это одна из причин того, что не все любят водород.Бывший сотрудник Министерства энергетики США, физик Джозеф Ромм, отмечает, что расщепление воды на водород и кислород — пустая трата времени и электроэнергии, вместо того, чтобы просто использовать электричество непосредственно в полностью электрическом гибридном автомобиле с подключаемым модулем. Споры сводятся к тому, что лучше — аккумуляторы или водород — хранить и доставлять электроэнергию.

Но Стризки утверждает, что водород дает преимущества, которых нет у аккумуляторов. Например, GE Global Research обнаружила, что водород может оказаться лучшим способом хранения электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми ресурсами в отдаленных районах, таких как ветряные электростанции в Северной Дакоте или солнечные батареи в Нью-Мексико, чем строительство дорогих и дорогостоящих линий электропередач.Вместо этого водород, вырабатываемый в таких местах, можно было бы перекачивать по всей стране через существующие газопроводы, обеспечивая топливом парк транспортных средств, работающих на водороде.

Независимо от того, питаются ли эти будущие автомобили водородом или перезаряжаемыми батареями, оба они будут двигаться с использованием электродвигателя, который не требует загрязняющих окружающую среду (и новых дорогих) ископаемых видов топлива. И у них будет еще одно важное дополнительное преимущество: батареи или водородные топливные элементы, на которых работает автомобиль, также могут служить резервным источником энергии для дома.«Я могу подключить эту машину к своему дому и запустить ее», — отмечает Стризки.

В настоящее время Strizki работает над тем, чтобы снизить цену настолько, чтобы дома, работающие от солнца и водорода, были доступны для среднего потребителя. Он говорит, что может построить солнечно-водородную систему всего за 90 000 долларов благодаря снижению затрат на солнечные панели и урокам, извлеченным при строительстве своего дома. Однако даже при такой цене автономная система будет дорогой по сравнению с ежегодными счетами за электроэнергию в Нью-Джерси, которые составляют в среднем 1500 долларов, хотя эта цифра увеличивается с каждым годом, включая скачок на целых 17 процентов в этом году.

Но добавьте к этому стоимость бензина, которая в среднем составляет более 3000 долларов в год, по данным Управления энергетической информации США, и цена станет более разумной, особенно потому, что цифры EIA были рассчитаны, когда бензин стоил 2 доллара за галлон, а не нынешние 4 доллара. . «Это не имело смысла, когда газ стоил 1 доллар, а сейчас — 4 доллара? Многие вещи, которые не имели смысла, теперь имеют большой смысл», — говорит Стризки.

Он уже наблюдает за строительством второй такой домашней энергетической системы, стоимость которой оценивается в 150 000 долларов, для богатого клиента на Карибах.

Мастер на заднем дворе также работает с несколькими потенциальными клиентами над строительством автономных домов в Нью-Джерси, штате Нью-Йорк и даже в Колорадо. компания, которую он соучредил для продвижения домов: Renewable Energy International. Ключом к снижению цены будут более новые, более совершенные поколения технологии компонентов, особенно электролизера. Производители топливных элементов, такие как ReliOn в Спокане, штат Вашингтон., уже берут пример с компьютерной индустрии, используя съемные отдельные топливные элементы, известные как «лезвия», похожие на компьютерные лезвия в центрах обработки данных, которые можно заменять по отдельности в случае возникновения проблем.

В конце концов, этот загородный дом может стать первым в грядущей водородно-электрической экономике, которая устранит или резко сократит выбросы парниковых газов, вызывающих изменение климата, или просто еще одним технологическим тупиком, таким как геодезический купол Бакминстера Фуллера или автомобиль Dymaxion.

«Единственный способ получить нулевой углеродный след — это захватить большую электростанцию ​​в небе», — говорит Стризки. «Возможно [солнечно-водородный дом] слишком дорог, может быть, не так эффективен, как хотелось бы, но никто не говорит, что он не работает».

Великобритания могла бы использовать водород вместо природного газа – если будет достаточно

Адам Воан

Кильский университет проводит эксперименты с водородом в качестве замены природного газа

Mark Waugh/Alamy Stock Photo

Нет никаких причин, по которым Великобритания не может безопасно перейти от использования природного газа к использованию водорода для отопления, энергетики и промышленности, чтобы достичь целей по борьбе с изменением климата, заявили инженеры.

Но отчет Инженерно-технологического института (IET) также обнажил огромное увеличение производства водорода, которое потребуется для достижения этого перехода — в десять раз больше нынешнего уровня.

Для производства достаточного количества водорода только для отопления Великобритании потребуется 8 миллионов тонн водорода в год по сравнению с ежегодными 0,74 миллионами тонн, производимыми сегодня, которые производятся нефтеперерабатывающим заводом Esso недалеко от Саутгемптона и почти полностью используются промышленностью. «Нам нужно производить гораздо больше водорода», — говорит Дженифер Бакстер из Института инженеров-механиков.

Метан в водород

Водород можно получить из воды с использованием возобновляемых источников энергии и электролизера. Но в IET заявили, что на самом деле для масштабирования потребуется использовать процесс, известный как паровая конверсия, для превращения метана в водород, а также улавливание и хранение углерода в этот момент.

Население Великобритании вот-вот будет подвергаться воздействию водорода для обогрева и приготовления пищи. В течение нескольких месяцев газоснабжение до 100 объектов в кампусе Кильского университета будет обеспечиваться 20-процентным водородом.Стюарт Хоксворт из Лаборатории здравоохранения и безопасности Великобритании говорит, что этот проект HyDeploy направлен на понимание риска возгорания и обнаружение водорода, а также на получение дополнительной информации о том, как наиболее эффективно смешивать водород с метаном.

«Это начало ряда проектов, которые станут более амбициозными с увеличением количества водорода в смеси», — говорит он. Поскольку водород невидим и не имеет запаха, его также необходимо смешать с дополнительными химическими веществами, чтобы придать ему цвет и запах, чтобы можно было обнаружить любые утечки.

Дорогостоящий переход

Инженеры отказались указать, во сколько обойдется переход на водород, но по предыдущим оценкам установка электрического отопления и водородных котлов в домах будет стоить 28 миллиардов фунтов стерлингов в год к 2050 году.

Отдельно Международное энергетическое агентство заявило в пятницу, что 2019 год является критическим для водорода, и его производство следует увеличить, чтобы сократить выбросы парниковых газов. Но отчет энергетического наблюдателя также показал, насколько грязным сегодня является производство водорода из ископаемого топлива, выбрасывая ежегодные выбросы углерода, эквивалентные Индонезии и Великобритании вместе взятым.

Группа утверждала, что нынешняя волна интереса к водороду отличается от более ранних волн нулевых, 1990-х годов и нефтяных кризисов 1970-х годов, потому что они были сосредоточены в основном на водороде в качестве транспортного топлива, тогда как сегодня он рассматривается для использования во всей экономике. от энергетики и отопления до промышленности.

Статья изменена на
14 июня 2019 г.

Величина, на которую необходимо увеличить производство водорода, была скорректирована.

Еще по этим темам:

Зеленый водород: что это такое и чем он лучше синего водорода?

Одной из потенциальных форм чистой энергии является зеленый водород, который может быть получен из таких источников, как вода, а не из ископаемого топлива, и производится с использованием возобновляемых источников энергии. Его можно использовать для питания тяжелой промышленности и заправки больших транспортных средств, таких как самолеты и корабли.

Но критики зеленого водорода говорят, что использование солнечной или ветровой энергии для производства другого топлива прямо сейчас является пустой тратой драгоценных возобновляемых источников энергии, поскольку мир изо всех сил пытается отказаться от ископаемого топлива.В то же время планы по использованию голубого водорода, который производится с использованием ископаемого топлива, становятся объектом все более пристального внимания.

Большая часть перехода от ископаемого топлива связана с электрификацией некоторых из используемых нами повседневных машин, работающих на нефти и газе, — например, автомобилей и местного транспорта, а также отопления домов в некоторых странах. Для тех, кто уже электрифицирован, таких как компьютеры и бытовая техника, электроэнергия от ядерных и возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, заменяет уголь.

Но есть отрасли, которым требуется так много энергии, что традиционные возобновляемые источники энергии не могут удовлетворить их спрос. Это проблема, потому что эти отрасли являются одними из основных источников выбросов парниковых газов.

Эксперты говорят, что зеленый водород имеет огромный потенциал.

«Электроэнергия из таких источников, как ветер, солнечная энергия и ядерная энергия, необходима для обезуглероживания нашей энергетической системы, но она не может сделать это в одиночку, а транспорт на дальние расстояния и тяжелая промышленность являются местом, где выбросы труднее всего сократить», — сказал Уве Ремме. , энергетический аналитик Международного энергетического агентства.

«Водород достаточно универсален, чтобы заполнить некоторые из этих критических пробелов — в качестве жизненно важного сырья для химической и сталелитейной промышленности или важных ингредиентов для низкоуглеродистого топлива для самолетов и кораблей», — сказал Ремме CNN.

Например, управление самолетом или большим кораблем требует так много энергии, что любая батарея, используемая для хранения электроэнергии от солнца или ветра, вероятно, будет слишком большой и тяжелой для корабля. С другой стороны, зеленый водород может быть в жидкой форме и легче.По данным Airbus, разрабатывающего коммерческий самолет с нулевым уровнем выбросов, плотность энергии зеленого водорода в три раза выше, чем у топлива для реактивных двигателей, которое мы используем сегодня. Хотя жидкий зеленый водород не выделяет углерода, у него есть некоторые ограничения. При сгорании на открытом воздухе выделяется небольшое количество закиси азота, которая является мощным парниковым газом. Однако, если водород подается через топливный элемент, он будет выделять только воду и теплый воздух. Некоторым небольшим самолетам удалось летать на водородных топливных элементах, хотя эта технология еще не получила коммерческого распространения.

Зеленый, синий или серый?

Водород — самый распространенный элемент на Земле. Он содержится во многих вещах, включая ископаемое топливо, воду, растения, животных и даже людей, но никогда не появляется в чистом виде в природе. Это означает, что для получения чистого водорода его необходимо отделить от других молекул с помощью процессов, которые также требуют энергии.

Зеленый водород производится при использовании возобновляемых источников энергии для получения водорода из чистого источника. Чаще всего это связано с электролизом воды — пропусканием электрического тока через воду для разделения молекул.

Серый водород — наиболее часто используемая сегодня форма водорода. относительно недорогой, но производится из природного газа и обычно использует ископаемое топливо в качестве источника энергии. Он используется в основном в химической промышленности для производства таких вещей, как удобрения, и для переработки нефти. В процессе извлечения водорода из природного газа оставшийся углекислый газ выбрасывается в атмосферу, что еще больше способствует изменению климата.

Синий водород производится с помощью того же процесса, что и серый водород, но большая часть углерода, выделяемого при его производстве, «улавливается» и не выбрасывается в атмосферу, поэтому его называют газом с низким уровнем выбросов.

Итак, какое решение для климата лучше?

В конечном итоге это зависит от энергии, используемой для его производства.

Серый водород долгое время считался более чистой «переходной» альтернативой, поскольку мир отказывается от угля и нефти, но он по-прежнему является одним из основных факторов изменения климата.

Недавние исследования также показали, что серый водород выделяет больше парниковых газов, чем изначально предполагали эксперты по энергетике. Метан, мощный парниковый газ и основной компонент природного газа, часто вытекает из трубопроводов в атмосферу.

Если зеленый водород, получаемый из воды, и процесс электролиза для извлечения молекул водорода полностью обеспечивается энергией из возобновляемых источников, таких как солнце и ветер, то зеленый водород может стать вариантом с нулевым уровнем выбросов.

Но его пока нет.

Машины, используемые для проведения этого электролиза, дороги, а процесс не особенно эффективен.

Согласно недавнему отчету МЭА, в 2020 году из всего произведенного низкоуглеродного водорода 95% были синими.Но к 2050 году, по мере развития отрасли производства зеленого водорода, он должен стать более доступным, простым в производстве и конкурентоспособным по стоимости с голубым водородом к 2030 году, сообщает МЭА. К 2050 году доля голубого водорода, по прогнозам, составит 35%, а зеленого — 62%, при условии, что правительства и бизнес добьются успеха в развитии отрасли.

Джесс Коуэлл, участник кампании Friends of the Earth Scotland, выступает против любого использования голубого водорода, заявляя, что это просто позволяет компаниям, работающим на ископаемом топливе, оставаться в бизнесе и продолжать производить выбросы.По словам Коуэлла, у зеленого водорода может быть будущее, но сейчас не время вкладывать в него средства.

«Вы рискуете перенаправить существующие возобновляемые мощности на производство экологически чистого водорода, и прямо сейчас это невероятно неэффективный процесс», — сказал Коуэлл CNN.

Сейчас не имеет смысла, объяснил Коуэлл, использовать водород для таких целей, как отопление домов, что обсуждается в Соединенном Королевстве как вариант. Если возобновляемые источники электроэнергии используются для производства водорода.

«Итак, мы хотим видеть использование этой возобновляемой электроэнергии для прямой электрификации», — сказал Коуэлл, пояснив, что газовые котлы, обычно используемые для обогрева домов в Шотландии и Великобритании, должны быть электрифицированы и работать на ветровой и солнечной энергии. энергии, а не водорода.

Почему голубой водород вызывает споры?

Синий водород вызвал споры во многих странах, в том числе в Великобритании, где правительство недавно обнародовало свою «двойную» водородную стратегию, которая показала интенсивное использование синего водорода наряду с разработкой зеленого водорода.

Председатель Британской ассоциации водорода и топливных элементов Крис Джексон ушел в отставку в середине августа после публикации плана, заявив в заявлении для CNN , что стратегия не соответствует его «личным взглядам на роль водорода в переход к чистому нулевому миру». Джексон также является генеральным директором и основателем Protium Green Solutions, специализирующейся на возобновляемых источниках энергии и зеленом водороде.

В заявлении Джексон сказал, что он понимает, что зеленый водород не является серебряной пулей.

«В равной степени я не могу игнорировать или приводить аргументы в пользу того, что голубой водород является жизнеспособным и «зеленым» энергетическим решением (факт, также подтвержденный внешними исследованиями)», — сказал он.

Одно из таких исследований, опубликованное в журнале Energy Science and Engineering в начале августа и прошедшее рецензирование, показало, что хотя синий водород выделяет на 9–12 % меньше углекислого газа, чем серый водород, на самом деле он выделяет больше метана, чем природный газ. сам.

В целом, парниковый эффект голубого водорода на 20% больше, чем при сжигании природного газа или угля для получения тепла, и на 60% больше, чем при сжигании дизельного топлива для получения тепла, как показало исследование.

Есть также некоторые вопросы, связанные с устойчивостью хранения углерода после его улавливания, которое обычно включает его закачку в землю.

«Наш анализ предполагает, что захваченный углекислый газ может храниться неограниченное время, оптимистичное и недоказанное предположение. Даже если это правда, использование голубого водорода трудно оправдать с точки зрения климата», — заключает исследование.

Ремме из МЭА, однако, сказал, что в исследовании были сделаны некоторые предположения, которые занижают количество парниковых газов, которые могут быть уловлены, и что даже если голубой водород не был бы таким чистым, как зеленый тип, он имел бы место в мире. из ископаемого топлива.

«Существует роль как синего, так и зеленого водорода, но мы должны гарантировать, что голубой водород производится с соблюдением самых высоких экологических стандартов», — сказал он. «Технологии, позволяющие избежать этих выбросов, уже доступны сегодня, и они часто также являются экономически эффективными и позволяют сэкономить деньги».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*