暖房システム用水素発生器：既存の設備を自分の手で組み立てます

水素発生器の装置と動作原理

使い方

水素を生成するための古典的な装置は、しばしば円形の断面を有する小さな直径の管を含む。その下には電解質を備えた特別なセルがあります。アルミニウム粒子自体は下部容器にあります。この場合の電解液はアルカリ性タイプにのみ適しています。給水ポンプの上にタンクを設置し、凝縮液を回収します。一部のモデルは2つのポンプを使用します。温度はセル内で直接制御されます。

発電機は水からガスを取得します。その品質は、完成品の不純物の量に直接影響します。したがって、高濃度の外来イオンを含む水がジェネレーターに入ると、最初に脱イオンフィルターを通過する必要があります。

ガスを取得するプロセスは次のとおりです。

1. 留出物は、電解プロセス中に酸素（O）と水素（H）に分解されます。
2. O2は供給タンクに入り、副産物として大気に放出されます。
3. H2は分離器に供給され、水から分離されてから供給タンクに戻ります。
4. 水素は分離膜を再通過し、分離膜から残りの酸素が抽出され、クロマトグラフィー装置に入ります。

電解法

前述のように、水素のような無尽蔵のエネルギー源は世界にほとんどありません。世界の海洋の2/3がこの元素で構成されており、宇宙全体でH2とヘリウムが最大の体積を占めていることを忘れてはなりません。しかし、純粋な水素を得るには、水を粒子に分割する必要があり、これを行うのは非常に簡単ではありません。

長年のトリックの後、科学者たちは電気分解の方法を発明しました。この方法は、高電圧源に接続された2枚の金属板を水中に近接して配置することに基づいています。次に、電力が供給されます-そして大きな電位が実際に水分子を成分に分解し、その結果、2つの水素原子（HH）と1つの酸素（O）が放出されます。

このガス（HHO）は、1974年に電解槽の作成の特許を取得したオーストラリアの科学者YullBrownにちなんで名付けられました。

スタンリーメイヤー燃料電池

米国の科学者スタンリーメイヤーは、強い電位を使用せず、特定の周波数の電流を使用するような設備を発明しました。水分子は、変化する電気インパルスに合わせて振動し、共振に入ります。徐々に、それは分子を成分に分離するのに十分な力を獲得します。このような衝撃の場合、電流は標準的な電解ユニットの動作の10分の1になります。

エネルギー源としてのブラウンのガスの利点

1. HHOが得られる水は、私たちの惑星に大量に存在しています。したがって、水素源は実質的に無尽蔵です。
2. ブラウンのガスの燃焼により水蒸気が発生します。再凝縮して液体にし、再び原料として使用することができます。
3. HHOの燃焼により、有害物質が大気中に放出されることはなく、水以外の副産物も生成されません。ブラウンのガスは世界で最も環境にやさしい燃料であると言えます。
4. 水素発生器を使用すると、水蒸気が放出されます。その量は、部屋の中で快適な湿度を長期間維持するのに十分です。

編集者Tehno.guruによると最高のハブモデル

多くのモデルの技術的特徴を考慮して、Webで多くのレビューを読んだ後、Tehno.guru編集チームはいくつかの最高のモデルを選択しました。これは、私たちの親愛なる読者が、良いデバイスを探すために不必要な手間と何時間ものインターネットのシャベルを使わずに正しい選択をするのに役立つはずです。

「ARMED7F-3L」-優れた機能を備えた酸素濃縮器

「ARMED7F-3L」「ARMED7F-3L」は、家庭だけでなく、幼稚園、学校、フィットネスセンターでの使用にもお勧めです。デバイスの生産性は、93％の酸素濃度で最大3 l/minです。デバイスの寸法は480×280×560mm、重量-26.5kgです。酸素カクテルの準備に適しています。ここにその特徴のいくつかがあります。

ブランド、モデル	酸素生産性、l / min	ノイズレベル、dB	消費電力、W
武装した7F-3L	0-3	49	350

少しうるさいですが、全体的にはかなりまともなユニットです。これがネチズンが彼について言っていることです。

武装した7F-3L

「OXYbarAuto」は、非常に有名なブランド「Atmung」の製品です。

OXYbar Autoは、最も静かでコンパクトなデバイスの1つです。非常に静かで、軽量でコンパクトなデバイスです。

キットには、車内で接続するためのアダプターが含まれています。これは、長距離の旅行で多くの人にとって非常に重要です。重量はわずか5.2kg

現在まで、ロシア市場にはそのような照明器具はありません。製造元は、デバイスが24時間動作できると主張しています。ユニットの最大容量は6リットル/分ですが、酸素濃度は30％に過ぎないため、満足できません。 1l / minのパフォーマンス設定では、濃度は許容範囲です-90％。デバイスの特性を考慮してください。

ブランド、モデル	酸素生産性、l / min	ノイズレベル、dB	消費電力、W
Atmung OXYbar Auto	0,2-6	40	115

したがって、このデバイスは、最小のデバイスだけでなく、最も静かなデバイスの1つとも呼ばれます。

Atmung OXYbar Auto

「BITMOSOXY-6000」-かなり優れたパフォーマンスのデバイス

「BITMOSOXY-6000」は優れた特性を持っています

ブランド、モデル	酸素生産性、l / min	ノイズレベル、dB	消費電力、W
BITMOS OXY-6000	1-6	35	360

「BITMOSOXY-6000」はドイツのメーカーの発案によるものです。そして、他のドイツの技術のように、それは非常に高品質に作られています。それは非常に便利な形をしています-それは19.8kgの重さで非常に便利な車輪の「スーツケース」です。デバイスの寸法は520×203×535mmです。酸素植物カクテルを準備する機能があります。温度上昇、流量低下、酸素濃度低下、ネットワーク切断、マイクロプロセッサエラーの場合、デバイスはビープ音を鳴らします。 1〜4リットル/分の容量で、酸素濃度は95％に達します。そして、特徴はどうですか？

BITMOS OXY-6000

有用な情報！

このようなデバイスのコストは非常に高く、誰もが購入できるわけではありません。そのため、今日では、家庭用の酸素濃縮器を非常にリーズナブルな価格で賃貸している多くの企業を見つけることができます。

使い方

有望な暖房方法の開発はイタリアで行われました。水素ボイラーの運転中、有毒物質が大気中に放出されないため、住宅やアパートの暖房に最も安全に使用できます。変換過程で行われる反応には騒音が伴わないため、運転中のボイラーからの音の振動は最小限に抑えられます。

コンテナ内の床構造

この技術の有用性は、科学者や設計者が水素ガス燃焼の比較的低い温度を達成することに成功したことです。インジケーターは摂氏約300度に達します。この機能により、溶融に対する保護が無視できるため、ボイラーの材料を大幅に節約できます。

発電機内で進行中の反応の原理は、学生時代から知られています。酸素と水素原子が相互作用すると、水分子が形成されます。変換プロセスを開始するには、反応触媒が必要です。結合の形成中、パイプラインを循環する液体は約40度に加熱されます。これは、床を十分なレベルまで加熱するのに十分です。

水素加熱

家の中でより高い温度を達成するために、ボイラー設備の操作、特にその電力が規制されています。暖房システムを部屋のさまざまな寸法に合わせるには、パラメータを変更する必要があります。水素変換反応用に設計されたボイラーはモジュール式です。

これは、互いに独立して、単一のユニットに接続されている複数のチャネルを含めることができることを意味します。ダクトごとに触媒の入った別の容器が接続されているので、約40度の温度で液体が交換部に入ります。

デバイスの動作原理は次のとおりです。

1. 完成した機器には、異なる電荷レベル（カソードとアノード）の相互接続されたプレートのペアを備えたデバイスが含まれています。これらのプレートは水に浸され、正と負の信号が印加されます。このためには、排他的に調整された電流源を使用することが望ましい。システム性能は、通常の液体の代わりに電解質を使用することで改善されます。たとえば、大量の遊離イオンを含むアルカリ性または酸性の環境です。
2. 反応が陰極から進行すると、水素が液体から放出され始め、酸素が陽極からそれほど遠くないところに放出され始めます。
3. 両方のガスは、チューブを介してウォーターシールに移送されます。ウォーターシールは、蒸気を分離し、原子炉での爆発を防ぎます。
4. その後、水素ガスがバーナーに入り、そこで燃焼する必要があります。結果は水です。

動作原理

なぜ水はまだ加熱されていないのですか

水の分子間結合は、分子内結合よりもはるかに簡単に発生および切断されます。したがって、熱伝達プロセスでそれらを使用することを決定したのは彼らでした。化学者は、水の分子間結合のエネルギーが0.26〜0.5 eV（電子ボルト）の範囲にあることを実験的に発見しました。

問題は、水から燃料を得るために、それをその成分に分解しなければならないということです。簡単に言えば、それは酸素と水素に分解され、次に水素を燃やして再び水を得る必要があります。分割は、液体に電流を流すことによって行われます。

沸騰すると、水は別々の分子に分解されず、蒸発するだけです。通常の燃焼による加熱は、液体中で他の反応を引き起こしません。さらに、このプロセスは多くのエネルギーを必要とし、それは有益に使用される可能性があります。例えば：

• 含水率が20％以下の乾燥薪1 kgを燃焼させると、約3.9kWになります。
• 木材の水分レベルが50％に上昇すると、1kgから2.2kWしか放出されません。

実際の燃焼を生み出すために水を分解するには、かなりの量のエネルギーが必要です。回収された元素を再び燃料として使用する場合に放出されるよりもはるかに多くのものが必要です。おおよその比率を与えることができます：

• 100％エネルギー-分割用。
• エネルギーの75％は、回収されたコンポーネントの燃焼によるものです。

放出された水素と酸素の逆反応で放出されるエネルギーが少ないのは事実であり、それが自動車の燃料としてだけでなく、水がまだ使用されていない理由です。経済的には、この方法は不採算であることが判明しました。ごみから燃料を作る方が現実的です。液体、気体、固体のいずれでもかまいません。

「水」車はありますか

2008年、日本では、大阪での展示会でGenepaxから「水」車が発表されました。コップ一杯の水道水や川からの燃料、そして普通のソーダさえも使用することができました。

この装置は液体を水素と酸素の分子に分割し、それが燃焼し始め、車に運転するエネルギーを与えました。今日、Genepaxが破産し、1年後に閉鎖されたことが知られています。

エネルギー保存の法則↑

自然界のすべてが相互に関連しています。何かがどこかに到着した場合、それはどこかから出発したことを意味します。この民俗の知恵は、単純化されているが一般的に正しい方法で、エネルギー保存の法則を説明しています。水素は、燃焼すると熱エネルギーを放出します。しかし、電気分解でガスを得るには、ある程度の電気を使わなければなりません。これは、主に他の燃料の燃焼から熱を発生させることによって得られます。そして、電気を生成するために必要な純粋な熱エネルギーと、燃焼中に水素が与えるエネルギーを利用すると、最も高度な設備でさえ、二重の損失をもたらします。私たちは文字通りお金の半分を捨てます。これらは運用コストのみですが、非常に高価な機器のコストも考慮する必要があります。

風力水素飛行船AeromodellerIIのプロジェクト。ベルギーのエンジニアは美しい絵を描きました、それは特定の経済的に実行可能な技術でそれをバックアップするために残っています

INEEL研究所によると、米国の工業用水素発生器では、1キログラムの水素のコストは次のとおりでした。

• 産業用電力網からの電気分解-6.5米ドル。
• 風力タービンからの電気分解-9米ドル。
• ソーラーデバイスからの光電解-20米ドル。
• バイオマスからの生産-5.5米ドル。
• 天然ガスと石炭の変換-2.5米ドル。
• 原子力発電所での高温電気分解-2.3米ドル。これは最も安価な方法であり、家庭の状態から最も遠い方法です。

さらに、家庭で最高の水素発生器でさえ、効率において工業用のものより著しく劣るでしょう。このような価格では、安価な天然ガスだけでなく、高価な電気暖房、ディーゼル燃料、さらにはヒートポンプと比較して、水素燃料をめぐる深刻な競争について話す理由はありません。

アプリケーションエリア

今日、電解槽はアセチレン発生器やプラズマ切断機と同じくらいよく知られている装置です。当初、水素発生器は溶接工によって使用されていました。これは、重量がわずか数キログラムのユニットを運ぶ方が、巨大な酸素ボンベやアセチレンボンベを動かすよりもはるかに簡単だったためです。同時に、ユニットの高エネルギー強度は決定的に重要ではありませんでした-すべてが便利さと実用性によって決定されました。近年、ブラウンのガスの使用は、ガス溶接機の燃料としての水素の通常の概念を超えています。将来的には、HHOの使用には多くの利点があるため、この技術の可能性は非常に広くなります。

• 車両の燃料消費量を削減します。既存の自動車用水素発生器では、HHOを従来のガソリン、ディーゼル、またはガスへの添加剤として使用できます。燃料混合物のより完全な燃焼により、炭化水素消費量を20〜25％削減できます。
• ガス、石炭または燃料油を使用する火力発電所の燃料経済。
• 毒性を減らし、古いボイラーハウスの効率を高めます。
• 従来の燃料をブラウンのガスに完全または部分的に置き換えることにより、住宅の暖房コストを複数削減します。
• 家庭用のポータブルHHO生産プラントの使用-調理、温水の入手など。
• 根本的に新しく、強力で環境に優しい発電所の開発。

S.メイヤーの「水燃料電池技術」（つまり、彼の論文の名前）を使用して構築された水素発生器を購入できます。米国、中国、ブルガリア、その他の国の多くの企業が製造に携わっています。自分で水素発生器を作ることを提案します。

セキュリティ対策の遵守

電解槽は非常に危険性の高い装置です。

このため、製造、設置、操作の際には、まず、一般的な安全対策と特殊な安全対策の両方を遵守する必要があります。

専門的な対策には、次の項目が含まれます。

• 爆発を防ぐために、水素と酸素の混合物の濃度を制御する必要があります。
• 水素発生器の表示ウィンドウに液面が表示されていない場合は、使用できません。
• 修理中は、システムの終点に水素がないことを確認する必要があります。
• 直火、暖房機能を備えた電気器具、および電解槽の近くで電圧が12ボルトを超える携帯用ランプの使用は禁止されています。
• 電解液を使用する作業期間中は、保護具（特別な保護服、手袋、ゴーグル）を使用して身を守る必要があります。

選択された使用ポイント

まず第一に、私は伝統的な方法に注意したいと思います 天然ガスの燃焼 または、HHOの燃焼温度が炭化水素の燃焼温度を3倍以上超えるため、この場合はプロパンは適していません。ご存知のように、構造用鋼はそのような温度に長期間耐えることができません。スタンリー・メイヤー自身が、珍しいデザインのバーナーの使用を推奨しました。その図を以下に示します。

S.マイヤーによって設計された水素バーナーのスキーム

この装置の全体的な秘訣は、HHO（図の番号72で示されている）がバルブ35を通って燃焼室に入るという事実にあります。燃焼する水素混合物はチャネル63を通って上昇し、同時に排出プロセスを実行し、外気を同伴します。調整可能な穴１３および７０を通して。一定量の燃焼生成物（水蒸気）がキャップ４０の下に保持され、それはチャネル４５を通って燃焼カラムに入り、燃焼ガスと混合する。これにより、燃焼温度を数回下げることができます。

私が注目したい第二のポイントは、インスタレーションに注がれるべき液体です。重金属の塩を含まない調製水を使用するのが最善です。理想的なオプションは留出物で、これはどの自動車店や薬局でも購入できます。

電解槽の動作を成功させるために、水酸化カリウムKOHを、水のバケツあたり約大さじ1杯の粉末の割合で水に添加します。

そして、私たちが特に強調する3番目のことは安全性です。水素と酸素の混合物が誤って爆発物と呼ばれることはないことを忘れないでください。 HHOは危険な化合物であり、不注意に取り扱うと爆発を引き起こす可能性があります。安全規則に従い、水素を実験するときは特に注意してください。この場合にのみ、私たちの宇宙が構成する「レンガ」はあなたの家に暖かさと快適さをもたらします。

この記事があなたのインスピレーションの源になったことを願っています。そして、あなたは袖をまくり上げて、水素燃料電池の製造を開始します。もちろん、すべての計算が最終的な真実ではありませんが、水素発生器の動作モデルを作成するために使用できます。このタイプの暖房に完全に切り替えたい場合は、問題をより詳細に調査する必要があります。おそらく、エネルギー市場の再分配が終了し、安価で環境に優しいおかげで、基礎となるのはあなたのインスタレーションです。 暖かさがすべての家に入る.

暖房用水素ボイラーの選択規則

購入時に最初に必要なのは、デバイス保護ユニットの適合証明書です。

次に、コンプライアンスの詳細を確認し、いくつかの基本的なパラメータを決定します。

1. 力。家で利用可能なネットワークと建物の面積に応じて選択してください。 10 m2の場合、1kWの熱が必要です。
2. 暖房システムのパラメータ。たとえば、ボイラーが+90 Cから水を加熱し、ネットワークが+80 C以下の冷却剤で動作する場合、ボイラーの電力を減らす必要があります。
3. 燃焼室の容積。インジケーターは、家を暖めるための熱交換器の数に対応している必要があります。
4. 回路の数と追加の回路をインストールする技術的な可能性。たとえば、異なるフロアへの温水の分配用です。

水素ボイラーの設置方法は？

現在、多くの人々は、暖房システム用の水素発生器を独自に製造することを好みます。そして、これは驚くべきことではありません。なぜなら、「ショップ」類似体は非常に高価であるだけでなく、非常に高い効率も持っていないからです。しかし、このデバイスが手作業で作られている場合、その効率は桁違いに高くなります。

水素で作動する発電機を組み立てる方法にはいくつかのオプションがあります。ただし、いずれにせよ、国内での製造には以下の消耗品が必要となります。

12ボルトの電源。
ステンレス鋼でできていて、直径が異なるいくつかのチューブ。
構造物が配置されるタンク。
PWMコントローラー

その電力が少なくとも30アンペアであることが重要です。これらは、自家製の水素発生器が通常構成する主要なコンポーネントです。さらに、蒸留水タンクも忘れないでください。これも必須です。

弁証法が内部にある密閉構造に水を供給する必要があります。同じ設計で、絶縁材料によって互いに隣接するステンレス鋼プレートで作られたセットがあります。これらのプレートに12ボルトの電圧を印加することが重要です。すべてが正しく行われている場合、電圧が印加されると、水は2つのガス状元素に分解します

さらに、蒸留水用のタンクを忘れないでください-その存在も必要です。弁証法が内部にある密閉構造に水を供給する必要があります。同じ設計で、絶縁材料によって互いに隣接するステンレス鋼プレートで作られたセットがあります。

これらのプレートに12ボルトの電圧を印加することが重要です。すべてが正しく行われている場合、電圧が印加されると、水は2つのガス状元素に分解します

これらは、自家製の水素発生器が通常構成する主要なコンポーネントです。さらに、蒸留水用のタンクを忘れないでください-その存在も必要です。弁証法が内部にある密閉構造に水を供給する必要があります。同じ設計で、絶縁材料によって互いに隣接するステンレス鋼プレートで作られたセットがあります。

これらのプレートに12ボルトの電圧を印加することが重要です。すべてが正しく行われている場合、電圧が印加されると、水は2つのガス状元素に分解します

ノート！この点でより効率的なのは、PWMタイプの発電機によって生成される直流（特定の周波数が必要）を使用することです。この場合、パルス電流（または交流）は一定の電流に置き換えられます。その結果、機器の効率が大幅に向上します。

その結果、機器の効率が大幅に向上します。

水素発生器の特徴

純粋な水素はさまざまな化学反応で放出されますが、この方法で水素を得るのは非常に難しく、多くの場合、費用がかかりすぎます。

例外は、ガスが副産物として形成される技術プロセスですが、そのような生産はこれまでのところわずかな量です。

水に電流を流すことで、水から水素を抽出するのがはるかに簡単になります。このプロセスは電気分解と呼ばれます。最初に、H2O分子が水素原子Hとヒドロキシ基OHに分解し、次に酸素と水素の最終的な分離が発生します。

水と電極間の接触面積が増えると、設置の生産性が向上することは明らかです。このため、後者はプレートの形で作られています。それらは、鋼製のリブ付き暖房ラジエーターに似た構造で組み立てられています。

今日の生産性を高めるために、円筒形の電極が使用されているだけでなく、より複雑な形状をしています。

水素の発生速度は、電極の材質にも依存します。

最新の「高度な」発電機は、銅やステンレス鋼の代わりに、非常に高価な特殊合金を使用しています。

別の条件は、水が流れを通過しなければならないということです。蒸留された形では、それは誘電体であることに注意してください。イオンはこの液体を電気の伝導体にし、その中に溶解した物質、主に塩が分解します。溶液が急勾配であるほど、電流の伝導が良くなります。

水素暖房システムの本質

水素暖房は、天然ガスや固体燃料の優れた代替品です。燃料の平均燃焼温度は3000度に達する可能性があります。技術的なプロセスには、そのような温度条件に適合した特別なバーナーが必要になります。

水素装置のセットには次のものが含まれます。

• 水素と酸素の反応を担う水素発生器（電解槽）。プロセスを最適化するために触媒が使用されます。
• 炎を作るバーナー。バーナーは燃焼室に配置され、加熱システム内の熱媒体の加熱を提供します。
• 熱交換器の機能を実行するボイラー。

水素ボイラーは、多くの場合、上記の原理に従って固体燃料またはガス装置に基づいて作成されます。節約の面では、これは工場設備を購入するよりもはるかに安価です。ただし、自家製ボイラーが安全要件を満たすことを保証する人は誰もいません。

DIY水素発生器

工場で作られたモデルは、自家製のモデルとほとんど違いがなく、より高価です。完成した発電機の合計価格は2万から6万ルーブルの範囲であるため、多くの職人が独自に水素を動力源とする加熱装置を作成しようとしています。しかし、作業を開始する前に、少しでも疑問を検討する必要があります。それらが存在する場合は、作業を拒否することをお勧めします。しかし、欲求と機会が青信号を出す場合、生産プロセス全体を次のステップに分けることができます。

材料の描画と検索。このステップには、構造のすべてのノードの完全な読み取り、必要な電力の計算、および発電機の全体像が含まれます。
電解槽は高品質のステンレススチールケースです。
電解槽プレート

この重要なパーツを作成するには、18枚の等しいストリップにカットする必要がある鋼板が必要になります。次に、取り付けと分割のために穴を開ける必要があります カソードとアノードのプレート

電流を構造に接続するだけです。

ガス発生器

• この部品をエラーなしで組み立てるのは問題がある可能性があるため、バーナーを購入するのが理想的です。さらに、専門店では、そのような要素の選択で十分です。
• セパレータは構造に接続され、ガス混合物から水素成分のみを抽出します。
• パイプは建物の面積に応じて接続されています。

システムが完全に機能するためには、優れた知識とスキルが必要です。そうしないと、危険な構造を構築する可能性があります。また、自作の発電機は、材料資源の投資と多くの時間を必要とします。故障のリスクが高く、時間の無駄が多いため、工場出荷時の水素加熱システムの購入を選択する方がよいという事実につながります。

家庭で水素加熱をする方法は？