ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงที่เกือบสมบูรณ์แบบสำหรับโลกของเรา ปัญหาเดียวคือพบได้บนโลกใบนี้ร่วมกับสารอื่นเท่านั้น ในรูปแบบบริสุทธิ์ ไฮโดรเจนบนโลกมีเพียง 0.00005% ในเรื่องนี้ ประเด็นของการออกแบบเครื่องกำเนิดไฮโดรเจนมีความเกี่ยวข้องมาก อย่าลืมว่าไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จบ ซึ่งอยู่ใต้เท้าของเรา
เนื้อหา
อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน
มันทำงานอย่างไร
เครื่องมือแบบคลาสสิกสำหรับการผลิตไฮโดรเจนประกอบด้วยท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก มักมีหน้าตัดเป็นวงกลมข้างใต้เป็นเซลล์พิเศษที่มีอิเล็กโทรไลต์ อนุภาคอลูมิเนียมเองนั้นอยู่ในภาชนะด้านล่าง อิเล็กโทรไลต์ในกรณีนี้เหมาะสำหรับประเภทอัลคาไลน์เท่านั้น มีการติดตั้งถังไว้เหนือปั๊มป้อนซึ่งเป็นที่เก็บคอนเดนเสท บางรุ่นใช้ 2 ปั๊ม อุณหภูมิจะถูกควบคุมโดยตรงในเซลล์
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้รับก๊าซจากน้ำ คุณภาพส่งผลโดยตรงต่อปริมาณสิ่งสกปรกในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ดังนั้นหากน้ำที่มีความเข้มข้นสูงของไอออนจากต่างประเทศเข้าสู่เครื่องกำเนิดน้ำ จะต้องผ่านตัวกรองกำจัดไอออนก่อน
นี่คือวิธีการรับก๊าซ:
- การกลั่นจะถูกแยกออกเป็นออกซิเจน (O) และไฮโดรเจน (H) ระหว่างกระบวนการอิเล็กโทรลิซิส
- O2 เข้าสู่ถังป้อนแล้วปล่อยสู่บรรยากาศเป็นผลพลอยได้
- H2 ถูกส่งไปยังเครื่องแยกซึ่งแยกออกจากน้ำแล้วกลับสู่ถังจ่าย
- ไฮโดรเจนจะถูกส่งผ่านอีกครั้งผ่านเมมเบรนแยก ซึ่งแยกออกซิเจนที่เหลือออกจากไฮโดรเจน จากนั้นเข้าสู่อุปกรณ์โครมาโตกราฟี
วิธีอิเล็กโทรลิซิส
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น แทบไม่มีแหล่งพลังงานที่ไม่รู้จักเหนื่อยในโลกอย่างไฮโดรเจน ไม่ควรลืมว่า 2/3 ของมหาสมุทรโลกประกอบด้วยองค์ประกอบนี้และในจักรวาลทั้งหมด H2 ร่วมกับฮีเลียมครอบครองปริมาตรที่ใหญ่ที่สุด แต่เพื่อให้ได้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ คุณต้องแยกน้ำออกเป็นอนุภาค ซึ่งไม่ง่ายที่จะทำ
นักวิทยาศาสตร์หลังจากคิดค้นกลอุบายมานานหลายปี วิธีอิเล็กโทรลิซิส. วิธีนี้ใช้การวางแผ่นโลหะสองแผ่นใกล้กันในน้ำ ซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าแรงสูงขั้นต่อไป ใช้พลังงาน - และศักย์ไฟฟ้าขนาดใหญ่จะแบ่งโมเลกุลของน้ำออกเป็นส่วนประกอบ อันเป็นผลมาจากการปล่อยไฮโดรเจน 2 อะตอม (HH) และ 1 ออกซิเจน (O)
ก๊าซนี้ (HHO) ได้รับการตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรเลีย Yull Brown ซึ่งในปี 1974 ได้จดสิทธิบัตรการสร้างอิเล็กโทรไลเซอร์
เซลล์เชื้อเพลิงสแตนลีย์ เมเยอร์
นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกา สแตนลีย์ เมเยอร์ ได้คิดค้นการติดตั้งดังกล่าวที่ไม่ได้ใช้ศักย์ไฟฟ้าแรงสูง แต่เป็นกระแสที่มีความถี่ที่แน่นอน โมเลกุลของน้ำจะสั่นตามเวลากับแรงกระตุ้นไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปและเข้าสู่การสั่นพ้อง ค่อยๆ ได้รับพลังงานซึ่งเพียงพอที่จะแยกโมเลกุลออกเป็นส่วนประกอบ สำหรับการกระแทกดังกล่าว กระแสจะน้อยกว่าการทำงานของหน่วยอิเล็กโทรลิซิสมาตรฐานถึงสิบเท่า
สำคัญ! เมเยอร์จ่ายด้วยชีวิตของเขาสำหรับการประดิษฐ์ของเขา ตามข่าวลือ เขาถูกฆ่าตายตามคำสั่งของเจ้าสัว เนื่องจากสิ่งประดิษฐ์ของเขาสามารถฆ่าธุรกิจน้ำมันได้ในทันที อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของนักวิทยาศาสตร์บางส่วนได้รับการเก็บรักษาไว้ ดังนั้นผู้ร่วมสมัยของเขาจึงมีโอกาสที่จะพยายามสร้างอุปกรณ์ดังกล่าว
ประโยชน์ของก๊าซของบราวน์ในฐานะแหล่งพลังงาน
- น้ำที่ได้รับ HHO มีอยู่บนโลกของเราในปริมาณมาก ดังนั้นแหล่งที่มาของไฮโดรเจนจึงไม่สิ้นสุดในทางปฏิบัติ
- การเผาไหม้ก๊าซของบราวน์ทำให้เกิดไอน้ำ สามารถนำกลับมากลั่นตัวเป็นของเหลวและใช้เป็นวัตถุดิบได้อีกครั้ง
- การเผาไหม้ของ HHO ไม่ปล่อยสารที่เป็นอันตรายออกสู่บรรยากาศและไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้อื่นนอกจากน้ำ เราสามารถพูดได้ว่าก๊าซของบราวน์เป็นเชื้อเพลิงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในโลก
- เมื่อใช้เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาปริมาณเพียงพอที่จะรักษาความชื้นในห้องได้อย่างสบายเป็นเวลานาน
สำคัญ! สามารถรับไฮโดรเจนได้จากการแตกร้าว - การกลั่นน้ำมัน (ปล่อยก๊าซเป็นผลพลอยได้). วิธีนี้ถูกกว่าการสกัดด้วยไฟฟ้า แต่อาจมีปัญหาในการขนส่งก๊าซ นอกจากนี้ ก๊าซที่ผลิตโดยอิเล็กโทรไลซิสนั้นสะอาดกว่าก๊าซที่เกิดจากการแตกร้าวมาก
ขอบเขตของเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน
H2 เป็นพาหะพลังงานที่ทันสมัยซึ่งมีการใช้งานอย่างแข็งขันในพื้นที่อุตสาหกรรมหลายแห่ง นี่เป็นเพียงไม่กี่:
- การผลิตไฮโดรเจนคลอไรด์ (HC)l;
- การผลิตเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยิงจรวด
- การผลิตแอมโมเนีย
- การแปรรูปโลหะและการตัด
- การพัฒนาปุ๋ยสำหรับพื้นที่ชานเมือง
- การสังเคราะห์กรดไนตริก
- การสร้างเมทิลแอลกอฮอล์
- อุตสาหกรรมอาหาร;
- การผลิตกรดไฮโดรคลอริก
- การสร้างระบบ "พื้นอุ่น"
นอกจากนี้ HHO มีประโยชน์อย่างมากในชีวิตประจำวันด้วยการจอง ก่อนอื่นใช้สำหรับระบบทำความร้อนอัตโนมัติ นอกจากนี้ก๊าซของบราวน์ยังถูกเติมลงในน้ำมันเบนซินเพื่อพยายามหลอกเครื่องยนต์และประหยัดเชื้อเพลิง
ทั้งสองกรณีมีลักษณะเฉพาะของตนเอง ดังนั้นเมื่อจัดระบบทำความร้อนในบ้าน คุณต้องคำนึงว่าอุณหภูมิการเผาไหม้ของ HHO มีลำดับความสำคัญสูงกว่าของมีเทน ในเรื่องนี้จำเป็นต้องซื้อหม้อไอน้ำราคาแพงพิเศษพร้อมหัวฉีดทนความร้อน มิฉะนั้นเจ้าของและบ้านของเขาจะตกอยู่ในอันตรายอย่างมาก
ส่วนการใช้เครื่องปั่นไฟในรถยนต์นั้น บางครั้งระบบก็สามารถทำงานได้ - ถ้าได้รับการออกแบบมาอย่างถูกต้อง แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะค้นหาพารามิเตอร์ในอุดมคติหรือปัจจัยขยายกำลังนอกจากนี้ ยังไม่ชัดเจนว่าอายุของเครื่องยนต์จะลดลงเท่าใด และการเปลี่ยนใหม่นั้นมีราคาค่อนข้างแพง
สิ่งที่จำเป็นในการทำเซลล์เชื้อเพลิงที่บ้าน
การสร้างหน่วยไฮโดรเจนที่บ้านไม่ใช่เรื่องง่าย คุณต้องติดอาวุธให้ตัวเองไม่เพียงแค่มีเครื่องมือมากมาย แต่ยังต้องมีความรู้ที่เกี่ยวข้องตลอดจนไดอะแกรมด้วย
การออกแบบเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน: ไดอะแกรมและภาพวาด
อุปกรณ์ประกอบด้วยเครื่องปฏิกรณ์ที่ติดตั้งอิเล็กโทรด, เครื่องกำเนิด PWM สำหรับจ่ายไฟ, ซีลน้ำ, สายไฟและท่อที่เชื่อมต่อโครงสร้าง จนถึงปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าอิเล็กโทรไลเซอร์หลายรูปแบบซึ่งใช้เพลตหรือท่อเป็นอิเล็กโทรด
อุปกรณ์อิเล็กโทรไลซิสแบบแห้งก็เป็นที่นิยมเช่นกัน ต่างจากรุ่นคลาสสิก ในหน่วยนี้ แผ่นเพลตไม่ได้ถูกวางในภาชนะที่มีของเหลว แต่น้ำจะพุ่งเข้าไปในช่องว่างระหว่างอิเล็กโทรดแบบแบน
การเลือกใช้วัสดุสำหรับสร้างเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน
ในการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่บ้านไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษและผิดปกติ นี่คือสิ่งที่คุณต้องเตรียม:
- เลื่อยเลือยตัดโลหะสำหรับการทำงานกับผลิตภัณฑ์โลหะ
- สว่านและสว่านสำหรับมัน
- ชุดประแจ
- ไขควงปากแบนและไขควงปากแบน
- เครื่องบดมุม ("เครื่องบด") พร้อมวงกลมสำหรับตัดโลหะ
- มัลติมิเตอร์และโฟลว์มิเตอร์
- ไม้บรรทัด;
- เครื่องหมาย
เครื่องกำเนิดไฮโดรเจน DIY: คำแนะนำ
กระบวนการเริ่มต้นด้วยการสร้างเซลล์ผลิตไฮโดรเจน ในแง่ของขนาดควรน้อยกว่าพารามิเตอร์ภายในของความยาวและความกว้างของตัวเรือนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเล็กน้อย ความสูง 2/3 ของความสูงของอาคารหลัก เซลล์ทำจาก textolite หรือ plexiglass (ความหนาของผนัง 5-7 มม.)ในการทำเช่นนี้แผ่น 5 แผ่นจะถูกตัดให้ได้ขนาดซึ่งสี่เหลี่ยมนั้นติดกาวและส่วนล่างไม่ได้ปิดด้วยสิ่งใด
แผ่นอิเล็กโทรดจะถูกตัดออกจากแผ่นสแตนเลสโดยใช้เครื่องบด ขนาดควรเล็กกว่าผนังด้านข้าง 10-20 มม.
สำคัญ! เพื่อให้ได้ HHO ที่เพียงพอ ควรขัดสแตนเลสทั้งสองด้าน
ในแต่ละจานจะต้องเจาะรู 2 รู: เพื่อจ่ายน้ำไปยังช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าและเพื่อขจัดก๊าซของบราวน์
อุปกรณ์สำหรับการจ่ายน้ำและการสกัดก๊าซถูกเสียบเข้ากับผนังฮาร์ดบอร์ด ข้อต่อที่ติดนั้นได้รับการเคลือบหลุมร่องฟันอย่างระมัดระวัง กระดุมถูกติดตั้งไว้ในส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายที่โปร่งใส จากนั้นจึงวางอิเล็กโทรด
สำคัญ! ระนาบของอิเล็กโทรดเพลตต้องเรียบ ไม่เช่นนั้นองค์ประกอบอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร
แผ่นเปลือกโลกถูกแยกออกจากด้านข้างของเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้โอริง ซึ่งสามารถทำจากซิลิโคน พาโรไนต์ หรือวัสดุอื่นๆ เมื่อวางแผ่นสุดท้ายแล้วจะมีการติดตั้งวงแหวนปิดผนึกหลังจากนั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะปิดด้วยผนังแข็งที่สอง โครงสร้างที่ได้จะถูกยึดด้วยแหวนรองและน็อต
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับถังเก็บน้ำและฟองสบู่โดยใช้ท่อโพลีเอทิลีน แผ่นสัมผัสของอิเล็กโทรดเชื่อมต่อกันหลังจากนั้นจึงเชื่อมต่อพลังงานเข้ากับพวกมัน เซลล์ได้รับพลังงานจากเครื่องกำเนิด PWM
ไฮโดรเจนที่บ้าน: มีประโยชน์ไหม
เราทราบทันที: การใช้เครื่องกำเนิดไฮโดรเจนเพื่อให้ความร้อนในบ้านไม่มีประโยชน์คุณจะใช้ไฟฟ้าในการปล่อย H2 ที่บริสุทธิ์มากกว่าที่คุณจะได้รับจากการเผาไหม้ ดังนั้นสำหรับความร้อน 1 กิโลวัตต์จะใช้ไฟฟ้า 2 กิโลวัตต์นั่นคือไม่มีประโยชน์ ติดตั้งง่ายที่บ้านใด ๆ ของ หม้อไอน้ำไฟฟ้า.
ในการเปลี่ยนน้ำมันเบนซิน 1 ลิตรสำหรับรถยนต์ต้องใช้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ 4766 ลิตรหรือก๊าซจุดระเบิด 7150 ลิตร โดย 1/3 เป็นออกซิเจน จนถึงตอนนี้ แม้แต่จิตใจที่ดีที่สุดในโลกก็ยังไม่ได้พัฒนาหน่วยที่สามารถส่งมอบประสิทธิภาพดังกล่าวได้
การบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดไฮโดรเจน
อุปกรณ์จะต้องได้รับการดูแลอย่างระมัดระวัง ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ปฏิบัติตามคำแนะนำต่อไปนี้:
- อย่าปรับปรุงหรือดัดแปลงเครื่องกำเนิดด้วยตนเอง แม้ว่าคุณจะมีแบบวิศวกรรมมืออาชีพก็ตาม
- ขอแนะนำให้ติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิพิเศษภายในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนบนอุปกรณ์ซึ่งจะทำให้สามารถควบคุมกระบวนการเกิดความร้อนสูงเกินไปได้
- สามารถติดตั้งวาล์วปิดในเตาและเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์อุณหภูมิได้ ซึ่งจะทำให้เครื่องเย็นลงอย่างเหมาะสม
เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ผลิตเองช่วยให้คุณได้รับไฮโดรเจน แต่ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการทดลองและการเชื่อมแก๊ส เพื่อให้ความร้อนแก่โครงสร้างจำนวนมาก ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ก็ไม่เพียงพอ และในขณะเดียวกัน ก็ไม่ควรลืมเกี่ยวกับประสิทธิภาพของอุปกรณ์ที่ต่ำ เช่นเดียวกับความยุ่งยากและค่าใช้จ่ายในการประกอบ
บทความที่คล้ายกัน:
