- Čo je bunka, jej vlastnosti a použitie
- Zariadenie a podrobný princíp práce
- Typy elektrolyzérov
- Elektrolyzér na výrobu vodíka: výkresy, schéma
- Elektrolyzér pre auto DIY
- Do-it-yourself elektrolyzér pre domáce kúrenie
- Prehľad výrobcov elektrolyzérov
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Elektrolýza sa široko používa vo výrobnom sektore, napríklad na výrobu hliníka (prístroj s pálenými anódami, RA-300, RA-400, RA-550, atď.) Alebo chlóru (priemyselné zariadenia Asahi Kasei). V každodennom živote sa tento elektrochemický proces používal omnoho menej často, napríklad bazén Intellichlor alebo plazmový zvárací stroj Star 7000. Zvýšenie nákladov na palivo, plyn a vykurovacie tarify radikálne zmenilo situáciu, čím sa myšlienka elektrolýzy vody stala populárnou. Zvážte, aké sú zariadenia na rozdeľovanie vody (elektrolyzéry) a aký je ich dizajn, ako aj to, ako urobiť jednoduchý prístroj vlastnými rukami.
Čo je bunka, jej vlastnosti a použitie
Takzvané zariadenie pre rovnaký elektrochemický proces, ktorý vyžaduje externý zdroj energie. Štruktúrne je toto zariadenie elektrolytom naplnený kúpeľ, v ktorom sú umiestnené dve alebo viac elektród.
Hlavnou charakteristikou takýchto zariadení je výkon, často je tento parameter uvedený v názve modelu, napríklad v stacionárnych elektrolytických jednotkách SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (membránové elektrolyzéry). V týchto prípadoch čísla označujú produkciu vodíka (m 3 / h).
Čo sa týka ostatných charakteristík, závisia od konkrétneho typu zariadenia a rozsahu použitia, napríklad keď je voda elektrolyzovaná, nasledujúce parametre ovplyvňujú účinnosť inštalácie:
- Úroveň napätia (minimálny elektródový potenciál), mala by byť od 1, 8 do 2 voltov, menšia hodnota „nezačne“ proces, a väčšia vedie k nadmernému výdaju energie na ohrev elektrolytu. Ak sa napájací zdroj používa napríklad ako zdroj, má zmysel rozdeliť kapacitu kúpeľa na 7 článkov o 14 voltov podľa obr.
Obr. 2. Usporiadanie dosiek v kúpeli elektrolyzéra
Takže pri použití 14 voltov na výstupy dostaneme na každej bunke 2 volty s rozdielnymi potenciálmi na doskách na každej strane. Elektrolyzéry, kde sa používa podobný systém spojovacích dosiek, sa nazývajú suché.
- Vzdialenosť medzi platňami (medzi katódou a anódovými priestormi), čím je menšia, tým je menší odpor a následne prúdi elektrolytovým roztokom viac prúdu, čo povedie k zvýšeniu výroby plynu.
- Rozmery dosky (čo znamená oblasť elektród) sú priamo úmerné prúdu prúdiacemu elektrolytom, a preto majú tiež vplyv na výkon.
- Koncentrácia elektrolytu a tepelná bilancia.
- Vlastnosti materiálu použitého na výrobu elektród (zlato je ideálny materiál, ale príliš drahé, takže nerezová oceľ sa používa v domácich systémoch).
- Použitie procesných katalyzátorov atď.
Ako je uvedené vyššie, tento typ zariadenia môže byť použitý ako generátor vodíka na výrobu chlóru, hliníka alebo iných látok. Používajú sa aj ako zariadenia, pomocou ktorých sa čistí a dezinfikuje voda (UPEV, VGE) a vykonáva sa porovnávacia analýza jeho kvality (Tesp 001).
V prvom rade nás zaujímajú zariadenia, ktoré produkujú hnedý plyn (vodík s kyslíkom), pretože je to táto zmes, ktorá má všetky vyhliadky na použitie ako alternatívny nosič energie alebo palivová prísada. Budeme sa na ne pozerať o niečo neskôr, ale teraz prejdime k návrhu a princípu fungovania najjednoduchšieho elektrolyzéra, ktorý rozdeľuje vodu na vodík a kyslík.
Zariadenie a podrobný princíp práce
Zariadenia na výrobu detonačného plynu z bezpečnostných dôvodov neznamenajú jeho akumuláciu, to znamená, že plynná zmes sa spaľuje bezprostredne po prijatí. To trochu zjednodušuje dizajn. V predchádzajúcej časti sme preskúmali hlavné kritériá, ktoré ovplyvňujú výkon zariadenia a ukladajú určité požiadavky na vykonanie.
Princíp činnosti zariadenia je znázornený na obrázku 4, zdroj konštantného napätia je pripojený k elektródam ponoreným v roztoku elektrolytu. Výsledkom je, že prúdom prechádza prúd, ktorého napätie je vyššie ako bod rozkladu molekúl vody.
V dôsledku tohto elektrochemického procesu katóda uvoľňuje vodík a anóda produkuje kyslík v pomere 2: 1.
Typy elektrolyzérov
Stručne opíšte konštrukčné vlastnosti hlavných typov zariadení na rozdeľovanie vody.
sucho
Konštrukcia zariadenia tohto typu bola znázornená na obrázku 2, jeho znakom je, že manipuláciou s počtom buniek je možné napájať zariadenie zo zdroja s napätím, ktoré výrazne prevyšuje minimálny elektródový potenciál.
Prietok
Zjednodušené zariadenie tohto typu zariadení je možné nájsť na obrázku 5. Ako môžete vidieť, konštrukcia zahŕňa kúpeľ s elektródami "A", úplne naplnený roztokom a nádrž "D".
Princíp činnosti zariadenia je nasledovný: \ t
- vstup elektrochemického procesného plynu spolu s elektrolytom sa stlačí do nádrže "D" cez potrubie "B";
- v nádrži „D“ sa plyn oddelí od roztoku elektrolytu, ktorý sa odvádza cez výstupný ventil „C“;
- elektrolyt sa vracia do hydrolytického kúpeľa potrubím "E".
membrána
Hlavným znakom tohto typu zariadenia je použitie pevného elektrolytu (membrány) na polymérnom základe. Konštrukcia zariadení tohto typu sa nachádza na obrázku 6.
Hlavným znakom takýchto zariadení je dvojaký účel membrány, ktorá nesie len protóny a ióny, ale aj na fyzickej úrovni oddeľuje elektródy a produkty elektrochemického procesu.
membrána
V prípadoch, keď nie je prípustná difúzia produktov elektrolýzy medzi elektródovými komorami, používa sa porézna membrána (ktorá dáva názov takýmto zariadeniam). Materiál na to môže byť keramika, azbest alebo sklo. V niektorých prípadoch, na vytvorenie takejto membrány, môžete použiť polymérové vlákna alebo sklenenú vatu. Obrázok 7 ukazuje najjednoduchšiu verziu membránového nástroja pre elektrochemické procesy.
vysvetlenie:
- Výstup kyslíka.
- Banka v tvare U.
- Výstup pre vodík.
- Anóda.
- Katóda.
- Aperture.
alkalický
Elektrochemický proces nie je možný v destilovanej vode, ako katalyzátor sa používa koncentrovaný roztok alkálie (použitie soli je nežiaduce, pretože sa uvoľňuje chlór). Na tomto základe môže byť alkalická nazývaná väčšina elektrochemických zariadení na rozdeľovanie vody.
Na tematických fórach sa odporúča použiť hydroxid sodný (NaOH), ktorý na rozdiel od jedlej sódy (NaHC03) nekoroduje elektródu. Upozorňujeme, že táto má dve významné výhody:
- Môžete použiť železné elektródy.
- Žiadne škodlivé látky sa neuvoľňujú.
Jednou z hlavných nevýhod je však vylúčenie všetkých výhod jedlej sódy ako katalyzátora. Jeho koncentrácia vo vode nie je vyššia ako 80 gramov na liter. To znižuje odolnosť elektrolytu proti mrazu a jeho prúdové vedenie. Ak je ešte možné v teplej sezóne vyrovnať s prvým, potom druhý vyžaduje zväčšenie plochy elektródových platní, čo zase zvyšuje veľkosť štruktúry.
Elektrolyzér na výrobu vodíka: výkresy, schéma
Zvážte, ako môžete vytvoriť výkonný plynový horák, pracujúci zo zmesi vodíka a kyslíka. Schéma takéhoto zariadenia je znázornená na obr.
vysvetlenie:
- Tryska horáka
- Gumová trubica.
- Druhý vodný uzáver.
- Prvá vodná pečať.
- Anóda.
- Katóda.
- Elektródy.
- Elektrolytický kúpeľ.
Obrázok 9 znázorňuje schematický diagram napájania elektrolyzéra nášho horáka.
Budeme potrebovať nasledujúce časti pre výkonný usmerňovač:
- Tranzistory: VT1 - MP26B; VT2 - P308.
- Tyristory: VS1 - KU202N.
- Diódy: VD1-VD4 - D232; VD5 - D226B; VD6, VD7 - D814B.
- Kondenzátory: 0, 5 mikrofarad.
- Variabilné odpory: R3 -22 kΩ.
- Rezistory: R1 - 30 kΩ; R2 - 15 kΩ; R4 - 800 Ohm; R5 - 2, 7 kΩ; R6 - 3 kΩ; R7 - 10 kΩ.
- PA1 - ampérmeter s meracím rozsahom najmenej 20 A.
Stručný návod na detaily elektrolyzéra.
Kúpeľ môže byť vyrobený zo starej batérie. Dosky by mali byť narezané na 150x150 mm železnej krytiny (hrúbka plechu 0, 5 mm). Aby ste mohli pracovať s vyššie opísaným napájaním, musíte zostaviť elektrolytický článok pre 81 článkov. Výkres, na ktorom sa vykonáva inštalácia, je uvedený na obrázku 10.
Všimnite si, že údržba a správa takéhoto zariadenia nespôsobuje ťažkosti.
Elektrolyzér pre auto DIY
Na internete nájdete mnoho schém HHO systémov, ktoré, ak si myslíte, že autori, môžu ušetriť od 30% do 50% paliva. Takéto vyhlásenia sú príliš optimistické a spravidla nie sú podložené žiadnymi dôkazmi. Zjednodušený diagram takéhoto systému je znázornený na obr.
Teoreticky by takéto zariadenie malo znížiť spotrebu paliva kvôli jeho úplnému vyhoreniu. Na tento účel sa do vzduchového filtra palivového systému privedie zmes Brown. Je to vodík s kyslíkom, získaný z elektrolyzéra napájaného z vnútornej siete vozidla, čo zvyšuje spotrebu paliva. Začarovaný kruh.
Samozrejme je možné použiť regulátor prúdu, účinnejšie spínacie zdroje alebo iné triky na zníženie spotreby energie. Niekedy sú na internete ponuky na nákup nízkonapäťovej napájacej jednotky pre elektrolyzér, čo je všeobecne nezmysel, pretože výkonnosť procesu priamo závisí od sily prúdu.
Je to ako systém Kuznetsov, ktorého aktivátor vody je stratený a patent chýba. Vo vyššie uvedených videách, kde hovoria o nesporných výhodách takýchto systémov, neexistujú prakticky žiadne odôvodnené argumenty. To neznamená, že myšlienka nemá právo existovať, ale uvedené úspory sú „mierne“ prehnané.
Do-it-yourself elektrolyzér pre domáce kúrenie
Vytvorenie domáceho elektrolyzéra na vykurovanie domu momentálne nemá zmysel, pretože náklady na vodík získané elektrolýzou sú oveľa drahšie ako zemný plyn alebo iné médiá na prenos tepla.
Treba tiež pamätať na to, že teplota horenia vodíka nevydrží žiadny kov. Pravdou je, že existuje riešenie, ktoré patentoval Sten Martin, ktorý umožňuje tento problém obísť. Je potrebné venovať pozornosť kľúčovému bodu, ktorý umožňuje odlíšiť slušnú myšlienku od zjavného nezmyslu. Rozdiel medzi nimi spočíva v tom, že prvý vydáva patent, a druhý nájde svojich priaznivcov na internete.
Mohlo by to byť koniec článku o domácnostiach a priemyselných elektrolýznych článkoch, ale má zmysel urobiť malý prehľad o spoločnostiach vyrábajúcich tieto zariadenia.
Prehľad výrobcov elektrolyzérov
Uvádzame výrobcov, ktorí vyrábajú palivové články na báze elektrolyzérov, niektoré spoločnosti vyrábajú aj domáce spotrebiče: NEL Hydrogen (Nórsko, na trhu od roku 1927), Hydrogenics (Belgicko), Teledyne Inc (USA), Uralkhimmash (Rusko), RusAl (Rusko, výrazne zlepšila technológiu Soderberg), RutTech (Rusko).