Los métodos modernos de calefacción de edificios y locales se ofrecen en el mercado nacional en forma de muchas opciones. Es comprensible que los consumidores elijan aquellos que prometen la máxima eficiencia al mínimo costo.
Una de las formas alternativas de calentar una habitación es el uso de un generador de hidrógeno.
Un poco de historia
El principio de funcionamiento de la energía del hidrógeno se observó en la antigüedad. El famoso curandero Paracelso durante sus experimentos científicos notó que cuando se combinan algunos elementos, se forman burbujas, que en ese momento confundió con aire. Más tarde se supo que se trataba de hidrógeno, que es un gas sin color que, en determinadas condiciones, presenta propiedades explosivas.
En la actualidad, se sabe que el hidrógeno se utiliza para diversos fines, incluso para calentar un edificio residencial o cualquier otra estructura. Estas tecnologías se están desarrollando e implementando activamente en muchas industrias. Al ser una innovación en el mercado de los desarrollos científicos, la calefacción con hidrógeno ya ha atraído a muchos consumidores y sigue ganando popularidad entre el público en general.
Se ha demostrado que el hidrógeno se considera no solo una sustancia bastante común, sino también una sustancia de fácil acceso. La única dificultad es que tiene que extraerse de compuestos químicos, la mayoría de las veces agua.
Características del generador de hidrógeno.
En función de los requisitos y la cuadratura de un edificio privado o municipal, es necesario elegir un quemador de hidrógeno con un nivel de potencia óptimo adaptado a las necesidades de una habitación en particular. Cabe señalar que la potencia máxima posible del generador es de 6.
La producción de hidrógeno, legítimamente reconocido como el tipo de combustible más económico, es posible en cualquier cantidad. Un requisito previo para esto es la disponibilidad de electricidad, así como de agua.
La tarea principal del equipo es una calefacción independiente completa de los locales. Sin embargo, las instalaciones a base de hidrógeno pueden complementar perfectamente los sistemas de calefacción domésticos existentes. Solo es necesario asegurarse de que todos los elementos del sistema de calefacción funcionen a bajas temperaturas.
Además, estas unidades se utilizan para calentar la habitación con calefacción por suelo radiante, que actualmente es fácil de montar con sus propias manos.
El principio de funcionamiento del dispositivo.
El proceso de generación de calor se basa en la electrólisis del agua en un ambiente saturado con un catalizador. La condición principal para el funcionamiento normal, así como la seguridad del generador, es que, en tales condiciones, el agua no se descomponga en oxígeno e hidrógeno, cuya combinación puede ser explosiva.
Los generadores modernos funcionan para producir gas de Brown. Esta es una sustancia completamente no explosiva de color marrón o verde, también llamada gas de agua. Después de trabajar y calentar hasta 40 grados, pasa inmediatamente a las cámaras de combustión y, más concretamente, al intercambiador de calor. Allí se mezcla con pilas de aire-combustible.
Los principales componentes estructurales de la unidad de hidrógeno más simple son las tuberías y la propia caldera. A menudo, ya no se necesitan accesorios técnicos o elementos y accesorios adicionales.
Esto también se aplica a los componentes diseñados para eliminar los productos de combustión. De hecho, como resultado del funcionamiento del generador, solo se libera vapor a la atmósfera: agua, limpia y completamente segura.
A menudo, estos tipos de quemadores tienen un diseño modular, cada parte del cual tiene su propio catalizador, lo que aumenta la eficiencia general del sistema.
Con respecto a las tuberías para un sistema de calefacción de hidrógeno, es recomendable utilizar aquellas cuyo diámetro esté en el rango de 1 a 1,25 pulgadas. Se permiten algunas desviaciones, pero la mayoría de las veces se usan para calentar la casa. Una regla importante que no debe descuidarse al instalar tuberías de calefacción es que cada rama anterior debe tener un diámetro mayor que la siguiente.
Características del generador de hidrógeno electrolítico
Un generador de hidrógeno basado en el principio de la electrólisis se produce con mayor frecuencia en una versión de contenedor. Un requisito previo para la compra de dicho dispositivo para calefacción es la presencia de los siguientes documentos: permiso de Rostekhnadzor, certificados (cumplimiento de GOSTR e higiene).
El generador electrolítico consta de los siguientes elementos:
- una unidad que incluye un transformador, un rectificador, cajas de derivación y dispositivos, una unidad de reposición de agua y desmineralización;
- dispositivos para la producción separada de hidrógeno y oxígeno: un electrolizador;
- sistemas de análisis de gases;
- sistemas de refrigeración líquida;
- un sistema destinado a detectar una posible fuga de hidrógeno;
- paneles de control y sistemas de control automático.
Para lograr el proceso más eficiente de conductividad eléctrica, se utilizan gotas de lejía. El tanque con él se repone según sea necesario, pero la mayoría de las veces esto sucede aproximadamente 1 vez al año.
Todos los generadores electrolíticos de tipo industrial se fabrican sobre la base de las normas europeas de seguridad y medio ambiente.
Se ha demostrado experimentalmente que la compra de un generador electrolítico de hidrógeno es mucho más rentable que la compra habitual de gas. Entonces, para la producción de 1 metro cúbico de gas a partir de hidrógeno y oxígeno, solo se requieren alrededor de 3,5 kW de energía eléctrica, así como medio litro de agua desmineralizada.
Beneficios de usar una unidad de hidrógeno
El dispositivo atrae a muchos por las siguientes razones:
- La eficiencia es de alrededor del 90%, la técnica compite con los logros más avanzados de la ciencia y la tecnología relacionados con la calefacción de cualquier hogar.
- No hay necesidad de usar una llama para lograr el calor. Todo el proceso se basa en reacciones químicas con catalizadores.
- Inocuidad absoluta del dispositivo.
- Los generadores de hidrógeno son fuentes de energía limpia que no se pueden agotar.
- El uso del hidrógeno como principal fuente de calor minimiza la necesidad de la explotación constante de recursos fósiles, cuyos costes de extracción son muchas veces superiores a los costes de producción de calor a partir del hidrógeno.
- Perfecta insonorización de la unidad. La instalación del dispositivo no requiere chimeneas separadas.
Aspectos negativos de la calefacción de edificios de tipo hidrógeno
Para ser justos, vale la pena destacar algunas de las desventajas de este método de calentamiento:
- peligro de explosión, que puede ser provocado por una operación incorrecta de la unidad;
- prevalencia insuficiente de dispositivos de hidrógeno en el mercado ruso, que se acompaña de problemas con la instalación o compra de equipos;
- falta de especialistas y maestros de servicio capaces de certificar o dar servicio a los aparatos de calefacción de esta clase.
¿Es posible crear de forma independiente un generador de hidrógeno?
Es mejor no correr riesgos, porque dicho proceso está asociado no solo con la necesidad de conocer las complejidades de la tecnología y la química, sino que también requiere el cumplimiento adecuado de las normas de seguridad. Pero la instalación de equipos de bricolaje es posible. Para hacer esto, basta con seguir las instrucciones y no permitir la actuación de aficionados.
La calefacción de cualquier casa debe proporcionar no solo una vida cómoda para una persona, sino también la limpieza ecológica del medio ambiente. Esto se logra debido al hecho de que después de la combustión del hidrógeno no se forman compuestos nocivos.
En los países occidentales, la calefacción con generadores de hidrógeno ha ganado una gran aceptación y justificación económica. Si un método similar se arraiga en Rusia, aumentará significativamente la eficiencia de la calefacción con costos mínimos de recursos.
En relación con el aumento constante en el costo de los servicios públicos, la gente comienza a interesarse en fuentes alternativas de calor. Una forma moderna de calentar una casa es calentar con hidrógeno usando un generador especial. Los expertos a menudo sugieren instalar un sistema de calefacción de este tipo, y algunos artesanos incluso le dicen cómo ensamblarlo usted mismo.
Características del hidrógeno
El hidrógeno es una sustancia con propiedades únicas. Un gas incoloro e invisible, no tiene absolutamente ninguna masa en su estado sólido y líquido. El hidrógeno es la sustancia más abundante en el planeta y no contiene toxinas. Si lo mezcla con el aire circundante, las propiedades de la mezcla resultante se conservarán durante mucho tiempo y se producirá una ignición por contacto con el fuego.
Los científicos e ingenieros clasifican el hidrógeno como un gas explosivo debido a su inflamabilidad. Es por eso que se almacena en cilindros sellados especiales hechos de acero aleado. A pesar de la mayor explosividad, El hidrógeno se utiliza activamente en varias esferas de la vida humana:
El uso de hidrógeno en lugar de gas natural, carbón y petróleo se ha vuelto cada vez más popular en los últimos tiempos. Esto se debe a que la extracción de dicho combustible es mucho más económica, ya que solo se necesita agua y electricidad para obtenerlo.
El principio de funcionamiento del generador.
Un generador de hidrógeno para calentar una casa particular es una excelente manera de ahorrar dinero, pero tendrá que invertir mucho en la instalación. Por supuesto, puede comprar un diseño ya hecho. El precio promedio tiene un costo de alrededor de 50 mil rublos. Pero no es raro que los propietarios simplemente adapten su antiguo equipo de procesamiento de combustible de hidrógeno.
Para crear una planta de hidrógeno eficiente para calentar una casa con sus propias manos, debe comprender de qué combustible se crea y según qué principio funciona el dispositivo. Existen varios métodos para la extracción de hidrógeno:
- con la ayuda de refinación de petróleo (craqueo);
- pasando vapor sobre coque de carbón;
- extracción de metano.
Todas estas tecnologías se utilizan con mayor frecuencia a escala industrial, y para proporcionar calor a un hogar, eligen la forma más simple y económica: la electrólisis.
Hidrógeno en la calefacción del hogar
La electrólisis es una técnica en la que se hace pasar una corriente eléctrica constante a través de una solución acuosa saturada de sal. Como resultado, se produce una reacción química que consiste en la división de la sustancia. Esta reacción se puede describir con mayor precisión utilizando la ecuación 2NaCl + 2H 2 O→2NaOH + Cl 2 + H 2 .
El calor liberado durante la combustión del hidrógeno es el llamado electrolizador, es decir, combustible de hidrógeno para calefacción.
El diseño del aparato NNO
Si el equipo se ensambla a mano, además del intercambiador de calor, necesitará catalizadores para optimizar la reacción química, un quemador para quemar hidrógeno y una tubería.
El quemador está ubicado en el horno y es responsable de calentar el sistema. Con la ayuda de tuberías, cuyo diámetro recomendado es de 25 a 32 mm, la caldera se conecta al suministro de agua. Además, para el trabajo, se requiere conectar la caldera a la red eléctrica, ya que esta es la única forma de realizar la electrólisis. Por supuesto, construir una caldera para calentar con hidrógeno con sus propias manos será mucho más agradable desde el punto de vista financiero, pero debe tener en cuenta que un generador de HNO hecho en casa es menos compacto que uno de fábrica.
Los generadores domésticos tienen un diseño más simple que los industriales. Por eso no producen hidrógeno puro, sino el llamado gas de Brown, una mezcla de oxígeno e hidrógeno. Esto es más práctico, además, el gas resultante se quema inmediatamente. Es aún mejor, porque almacenarlo en algún lugar es bastante problemático.
Generador de hidrogeno (SIN ELECTRICIDAD) como hacerlo tu mismo
Prototipo
Antes de comenzar a convertir un sistema de calefacción existente en una caldera de agua con sus propias manos, debe crear una muestra de prueba. Este modelo brindará una comprensión del funcionamiento del sistema en su conjunto y también ayudará a comprender si vale la pena fabricar un generador de hidrógeno para calentar un edificio residencial por su cuenta. Para crear un modelo experimental de la celda electrolítica, se necesitan los siguientes componentes:
- reactor - un recipiente de vidrio o plástico con paredes gruesas;
- electrodos de metal que se sumergirán en el agua y se conectarán a una fuente de energía;
- tanque de solución de agua;
- tubo de salida de gases.
Se suministra voltaje a los electrodos, que están sumergidos en agua, desde una fuente ajustable. En casa, para mejorar la reacción, se añade un poco de sal al agua.
Como resultado de la reacción, se liberará hidrógeno del cátodo y oxígeno del ánodo. Luego, los gases ingresan al sello de agua, en el que se produce la separación del vapor de agua. El gas explosivo se suministra desde el segundo tanque, donde se quema para formar agua.
En casa, se puede recrear el diseño de una estufa de hidrógeno utilizando materiales improvisados. Para hacer esto, solo necesita dos recipientes de plástico, una docena de tornillos y un gotero médico. No será difícil hacer un diseño de este tipo, además, este proceso se describe en detalle en cualquier sitio de perfil dedicado al calentamiento con hidrógeno. Este es el modelo más primitivo, por lo que su rendimiento será extremadamente bajo.
Pero el generador también tiene importantes inconvenientes. Para instalarlo, deberá modificar significativamente el sistema de calefacción existente o desmontar la estufa. Además, los dispositivos de fábrica tienen un costo muy alto, lo que hace que los propietarios de viviendas creen un generador de hidrógeno con sus propias manos. Hay otros detalles importantes, a saber:
- el gas destinado a calefacción pertenece a la categoría de explosivo, es altamente inflamable y no se puede determinar la fuga;
- la temperatura de combustión es muy alta, por lo que todos los equipos deben revisarse cuidadosamente;
- para mejorar el rendimiento del generador de HHO, es necesario un reemplazo anual del catalizador.
¡Calefacción con hidrógeno! Soporte pequeño.
Antes de la instalación, es necesario sopesar bien los pros y los contras, y solo luego desmontar el equipo existente. Lo mejor es buscar la ayuda de especialistas, porque la instalación de generadores de hidrógeno para calentar edificios residenciales no es una tarea fácil y el dispositivo debe fabricarse con alta calidad y técnicamente correcto.
Una caldera de hidrógeno es un dispositivo de calefacción doméstico que utiliza gas hidrógeno como combustible. Dado que este gas no se encuentra en su forma pura en la naturaleza, las calderas de hidrógeno están equipadas con un dispositivo especial para generar hidrógeno a partir de agua destilada.
Una caldera de hidrógeno para calentar una casa privada es una de esas soluciones que llama mucho la atención hoy en día. En los "campos" de Internet, puede encontrar muchas ofertas que prometen enormes beneficios para los propietarios de dichos equipos, por ejemplo, una reducción radical en las "facturas de calefacción". ¿Es esto realmente así, y lo que una caldera de hidrógeno doméstica moderna puede y no puede hacer? Lea en nuestra revisión.
El mito de que una caldera de hidrógeno es la forma más económica de calentar una casa
A menudo puede escuchar que una caldera de hidrógeno es la forma más económica de calentar una casa privada. Habitualmente, para justificar esta tesis, se hace referencia al alto poder calorífico del hidrógeno, más de 3 veces superior al del gas natural. De esto se extrae una conclusión simple: es más rentable calentar una casa con hidrógeno que con gas.
A veces, como argumento a favor de la eficacia de una caldera de hidrógeno, se da el llamado "gas marrón" o una mezcla de átomos de hidrógeno y oxígeno (HHO), que libera aún más calor durante la combustión, y sobre el cual se utilizan las "calderas avanzadas". funcionar. Después de esto, las justificaciones de la eficiencia simplemente terminan, dejando la oportunidad para que la imaginación del profano dibuje bellas imágenes bajo el nombre general de "calefacción por casi nada". Solo piense: el hidrógeno se quema "más caliente" y se obtiene de agua prácticamente gratis, ¡un beneficio real!
La imaginación también se ve alimentada por la noticia de la siempre creciente alternativa alimentada por hidrógeno a las tradicionales. Digamos, si los automóviles "conducen" con hidrógeno, entonces una caldera de hidrógeno es algo que realmente vale la pena.
Pero en realidad, las cosas son un poco más complicadas. Si el hidrógeno puro fuera un elemento fácilmente disponible en la naturaleza, todo sería así, o casi, sería. Pero el hecho es que el hidrógeno puro no existe en la Tierra, solo en forma unida, por ejemplo, en forma de agua. Por lo tanto, en la práctica, el hidrógeno primero debe obtenerse de algún lugar, además, con la ayuda de reacciones químicas que consumen energía.
¿De dónde viene el hidrógeno puro?
Nota para el propietario
“Para llamar la atención sobre sus productos, algunos fabricantes de calderas de hidrógeno hacen referencia a algún tipo de “catalizador secreto” o al uso de “gas de Brown” en sus aparatos”.
Por ejemplo, puede extraer hidrógeno del gas metano, ¡donde hay hasta 4 átomos de hidrógeno! Sólo aquí, ¿por qué? El metano en sí mismo es un gas combustible, ¿por qué desperdiciar energía adicional en la producción de hidrógeno puro? ¿Dónde está la eficiencia energética? Por lo tanto, la mayoría de las veces el hidrógeno se extrae del agua, que, como todos saben, no puede arder, utilizando el método de electrólisis para esto. En su forma más general, este método puede describirse como la división de moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno bajo la acción de la electricidad.
La electrólisis se conoce desde hace mucho tiempo y se usa ampliamente para producir hidrógeno puro. En la práctica, ni una sola caldera industrial de hidrógeno, hasta ahora en cualquier caso, puede prescindir de una planta de electrólisis o un electrolizador. Todo estaría bien, pero esta instalación requiere electricidad. Entonces, una caldera de hidrógeno necesariamente debe consumir energía. La pregunta es, ¿cuáles son estos costos de energía?
Todo lo que se habla del "valor calorífico" del hidrógeno nos aleja un poco de este tema, pero mientras tanto, es el más importante. Por lo tanto, una caldera de hidrógeno puede ser rentable en el único caso: la energía térmica producida por ella debe ser mayor que la energía consumida por la caldera.
Eficiencia energética de una caldera de hidrógeno
Para comprender si obtenemos más energía "a la salida" de la caldera de lo que se gastó, solo mire más de cerca la molécula de agua: tiene dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, que están estrechamente conectados entre sí. Para romper esta conexión, es necesario "adjuntar" bastante energía, y esto es lo que hace el electrolizador a expensas de la electricidad. El resultado es una mezcla de hidrógeno y oxígeno, que tienen energía potencial (literalmente, disuelta en ellos), y que pueden liberarse como resultado del proceso de combustión y proporcionar calor a la casa. Para comprender cuánta energía se obtendrá de la combustión, vale la pena observar más de cerca qué se obtendrá como resultado de la combustión. Y obtendremos... la misma agua que dividimos en átomos.
De hecho, después de todas estas manipulaciones, en el mejor de los casos, obtendremos exactamente tanta energía como la que se gastó en la separación de la molécula de agua original. Ya que, salimos del agua, y llegamos al agua. Pero esto es en el caso ideal, donde no hay pérdidas inevitables en la realidad. Aquellas. incluso en el caso ideal, cuánta electricidad gastamos, cuánto calor obtenemos.
El fabricante indica la presencia de un catalizador "secreto"
Tampoco hay ningún lugar para tomar moléculas de agua adicionales para dividir: cuántas se dividieron primero, tantas más tarde combinaremos al quemar una mezcla de hidrógeno y oxígeno. De nuevo, menos pérdidas. Además, no debemos olvidar que la caldera de hidrógeno funciona con agua destilada, cuya producción también consume energía. Como puede verse a simple vista, la eficiencia de una caldera de hidrógeno no puede ser alta.
Entonces surge una pregunta lógica: ¿por qué todas estas dificultades con la división, si existen dispositivos que convierten directamente la electricidad en calor y se llaman? Si simplemente calienta agua con energía eléctrica, toda esta energía se gastará en calentar agua prácticamente sin pérdidas; resulta más rentable que a través de la descomposición por electrólisis y la posterior "recuperación" del agua quemando una mezcla de hidrógeno y oxígeno. con pérdidas asociadas.
Comparación de una caldera de hidrógeno con otros dispositivos de calefacción.
Como saben, una caldera eléctrica se considera el dispositivo de calefacción más ineficiente, en otras palabras, el costo del calor producido por este dispositivo será el más alto.
Comparación de la calefacción con bomba de calor con otros métodos.
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Tipo de calefacción |
Eficiencia energética, % |
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caldera electrica |
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Caldera de hidrógeno |
Como ya hemos descubierto, el calentamiento debido a una caldera de hidrógeno es inferior en eficiencia incluso a uno eléctrico. Es cierto que el mundo no se detiene. Es muy posible que llegue el día en que el uso de tecnologías modernas permita reducir el costo de cientos de procesos domésticos, y la calefacción con una caldera de hidrógeno o sus análogos se vuelva realmente rentable.
Perspectivas para el uso de calderas de hidrógeno.
¿Por qué generalmente vale la pena hablar de calderas de hidrógeno como una forma prometedora de calentar una casa privada? Se trata de la tendencia mundial hacia la transición a tecnologías "verdes" y la creciente demanda de dichas tecnologías. La caldera de hidrógeno es innegablemente "número uno" en la lista de las soluciones más respetuosas con el medio ambiente en el campo.
En primer lugar, durante su funcionamiento, no se forma dióxido de carbono, el "flagelo principal" de los equipos que funcionan con combustibles de hidrocarburos: gas, combustibles líquidos y sólidos.
En segundo lugar, porque El producto de la combustión en una caldera de hidrógeno es agua pura, no requiere ventilación ni dispositivos de eliminación de productos de combustión para su funcionamiento. Los cuales, a su vez, pueden requerir energía adicional para asegurar su trabajo. Y solo necesitan más espacio dentro de la casa. Es decir, al instalar una caldera de hidrógeno, puede ahorrar en el área de la sala de calderas.
Nota para el propietario
“Hoy en día, tanto los muy ricos como los optimistas empedernidos se arriesgan a instalar una caldera de hidrógeno para calentar sus hogares”.
En tercer lugar, el vapor de agua liberado como resultado de la combustión de hidrógeno humedece las instalaciones de la casa.
Pero lo más importante, una caldera de hidrógeno está bien combinada con generadores de electricidad alimentados por fuentes de energía renovables (FER) y que tienen una naturaleza de trabajo periódica pronunciada. Por ejemplo, con turbinas eólicas y dispositivos alimentados por biogás. En este caso, durante los modos pico, los generadores de energía renovable pueden producir hidrógeno mediante electrólisis, que luego se utilizará como combustible para la caldera. Conectar estos generadores a la red directamente requerirá el uso de costosos dispositivos adicionales.
Uno de los vídeos donde se describen las "ventajas" de una caldera de hidrógeno
Con el desarrollo de la tecnología, la energía barata procedente de fuentes renovables se puede “convertir” en hidrógeno, como ya ocurre en las plantas industriales. Pero por el momento, tanto los muy ricos como los optimistas empedernidos se arriesgan a instalar una caldera de hidrógeno para calentar sus casas.
El uso del hidrógeno como fuente de energía para calentar una casa es una idea muy tentadora, pues su valor calorífico (33,2 kW/m3) es más de 3 veces superior al del gas natural (9,3 kW/m3). Teóricamente, para extraer gas combustible del agua y luego quemarlo en una caldera, se puede usar un generador de hidrógeno para calentar. En este artículo se describirá qué puede resultar de esto y cómo hacer un dispositivo de este tipo con sus propias manos.
El principio de funcionamiento del generador.
Como vector de energía, el hidrógeno realmente no tiene igual, y sus reservas son prácticamente inagotables. Como ya hemos dicho, al quemarse libera una enorme cantidad de energía térmica, incomparablemente más que cualquier combustible de hidrocarburo. En lugar de los compuestos nocivos emitidos a la atmósfera cuando se usa gas natural, la combustión de hidrógeno produce agua ordinaria en forma de vapor. Un problema: este elemento químico no se encuentra en la naturaleza en forma libre, sino en combinación con otras sustancias.
Uno de estos compuestos es el agua ordinaria, que es hidrógeno completamente oxidado. Muchos científicos han estado trabajando durante muchos años en su división en sus elementos constituyentes. No se puede decir que fue ineficaz, porque sin embargo se encontró una solución técnica para la separación del agua. Su esencia radica en la reacción química de la electrólisis, como resultado de lo cual el agua se divide en oxígeno e hidrógeno, la mezcla resultante se denominó gas explosivo o gas de Brown. A continuación se muestra un diagrama de un generador de hidrógeno (electrolizador) alimentado por electricidad:
Los electrolizadores se fabrican en serie y están diseñados para trabajos con llama de gas (soldadura). Se aplica una corriente de cierta fuerza y frecuencia a grupos de placas de metal sumergidas en agua. Como resultado de la reacción de electrólisis en curso, se liberan oxígeno e hidrógeno mezclados con vapor de agua. Para separarlo, los gases pasan por el separador, luego de lo cual se alimentan al quemador. Para evitar un retroceso y una explosión, se instala una válvula en el suministro que permite que el combustible pase solo en una dirección.
Para controlar el nivel del agua y el maquillaje oportuno, el diseño proporciona un sensor especial, en cuya señal se inyecta agua en el espacio de trabajo del electrolizador. La sobrepresión dentro del recipiente es monitoreada por un interruptor de emergencia y una válvula de alivio. El mantenimiento del generador de hidrógeno es ir añadiendo agua periódicamente, y ya.
Calentamiento por hidrógeno: ¿mito o realidad?
El generador de soldadura es actualmente la única aplicación práctica para la división de agua electrolítica. No es recomendable usarlo para calentar una casa, y he aquí por qué. Los costos de energía durante el trabajo con llama de gas no son tan importantes, lo principal es que el soldador no necesita cargar cilindros pesados y jugar con mangueras. Otra cosa es la calefacción del hogar, donde cada centavo cuenta. Y aquí el hidrógeno pierde frente a todos los tipos de combustible existentes actualmente.
Importante. El costo de la electricidad para la separación del combustible del agua por electrólisis será mucho mayor que el gas explosivo que puede liberarse durante la combustión.
Los generadores de soldadura en serie cuestan mucho dinero porque usan catalizadores de electrólisis, que incluyen platino. Puede hacer un generador de hidrógeno con sus propias manos, pero su eficiencia será incluso menor que la de una fábrica. Definitivamente logrará obtener gas combustible, pero es poco probable que sea suficiente para calentar al menos una habitación grande, y mucho menos una casa entera. Y si es suficiente, tendrás que pagar fabulosas facturas de electricidad.
En lugar de gastar tiempo y esfuerzo en obtener combustible gratis, que a priori no existe, es más fácil hacer una caldera de electrodo simple con sus propias manos. Puede estar seguro de que de esta manera utilizará mucha menos energía con un mayor beneficio. Sin embargo, los maestros del hogar: los entusiastas siempre pueden probar suerte y ensamblar un electrolizador en casa para realizar experimentos y ver por sí mismos todo. Uno de estos experimentos se muestra en el video:
como hacer un generador
Muchos recursos de Internet publican una variedad de esquemas y dibujos de un generador para producir hidrógeno, pero todos funcionan con el mismo principio. Traeremos a su atención un dibujo de un dispositivo simple, tomado de la literatura científica popular:
Aquí, el electrolizador es un grupo de placas de metal atornilladas. Se instalan espaciadores aislantes entre ellos, las placas extremadamente gruesas también están hechas de un dieléctrico. Desde el accesorio, montado en una de las placas, sale un tubo para suministrar gas a un recipiente con agua, y desde allí al segundo. La tarea de los tanques es separar el componente de vapor y acumular una mezcla de hidrógeno y oxígeno para suministrarlo a presión.
Consejo. Las placas electrolíticas del generador deben ser de acero inoxidable aleado con titanio. Servirá como un catalizador adicional para la reacción de división.
Las placas que sirven de electrodos pueden ser de cualquier tamaño. Pero debemos entender que el rendimiento de los aparatos depende de su superficie. Cuantos más electrodos pueda usar en el proceso, mejor. Pero al mismo tiempo, el consumo actual será mayor, esto debe tenerse en cuenta. Los cables que conducen a una fuente de electricidad están soldados a los extremos de las placas. Aquí también hay un campo para experimentos: puede aplicar diferentes voltajes al electrolizador utilizando una fuente de alimentación ajustable.
Como electrolizador, puede usar un recipiente de plástico de un filtro de agua colocando electrodos de tubos de acero inoxidable en él. El producto es conveniente porque es fácil de sellar del medio ambiente, conduciendo el tubo y los cables a través de los orificios de la cubierta. Otra cosa es que este generador de hidrógeno casero tenga un bajo rendimiento debido a la pequeña área de los electrodos.
Conclusión
Por el momento, no existe una tecnología confiable y eficiente que permita la implementación de calefacción de hidrógeno de una casa privada. Aquellos generadores que están disponibles comercialmente pueden usarse con éxito para el procesamiento de metales, pero no para la producción de combustible para la caldera. Los intentos de organizar dicha calefacción darán lugar a un exceso de electricidad, sin contar el costo del equipo.
El hidrógeno es un tipo de combustible casi ideal, pero el problema es que se encuentra en nuestro planeta solo en forma de compuestos con otros elementos químicos. La proporción de materia "pura" en la atmósfera no supera el 0,00005%. Ante tales realidades, el tema de un generador de hidrógeno se vuelve relevante. Considere el principio de funcionamiento de dicho dispositivo, sus características de diseño, alcance y la posibilidad de autoproducción.
Descripción y principio de funcionamiento del generador de hidrógeno.
Existen varios métodos para extraer hidrógeno de otras sustancias, enumeramos los más comunes:
- Electrólisis, esta técnica es la más sencilla y se puede implementar en casa. Se pasa una corriente eléctrica constante a través de una solución acuosa que contiene sal, bajo su influencia se produce una reacción, que se puede describir mediante la siguiente ecuación: 2NaCl + 2H 2 O → 2NaOH + Cl 2 + H 2. En este caso, el ejemplo se da para una solución de sal común de cocina, que no es la mejor opción, ya que el cloro liberado es una sustancia tóxica. Tenga en cuenta que el hidrógeno obtenido por este método es el más puro (alrededor del 99,9%).
- Al pasar vapor de agua sobre coque de carbón calentado a una temperatura de 1000 ° C, se produce la siguiente reacción en tales condiciones: H 2 O + C ⇔ CO + H 2.
- Extracción de metano por reformado con vapor (condición necesaria para la reacción es una temperatura de 1000°C): CH 4 + H 2 O ⇔ CO + 3H 2 . La segunda opción es la oxidación del metano: 2CH 4 + O 2 ⇔ 2CO + 4H 2.
- En el proceso de craqueo (refinación del petróleo), se libera hidrógeno como subproducto. Nótese que en nuestro país aún se practica la quema de esta sustancia en algunas refinerías por falta de los equipos necesarios o demanda suficiente.
De las opciones enumeradas, la última es la menos costosa y la primera es la más asequible, es él quien es la base de la mayoría de los generadores de hidrógeno, incluidos los domésticos. Su principio de funcionamiento radica en el hecho de que, en el proceso de pasar la corriente a través de la solución, el electrodo positivo atrae iones negativos y el electrodo con la carga opuesta atrae los positivos, como resultado, la sustancia se divide.
Características de diseño y disposición del generador de hidrógeno.
Si prácticamente no hay problemas para obtener hidrógeno, entonces su transporte y almacenamiento sigue siendo una tarea urgente. Las moléculas de esta sustancia son tan pequeñas que incluso pueden penetrar en el metal, lo que supone un cierto riesgo para la seguridad. El almacenamiento en forma absorbida todavía no es muy rentable. Por tanto, la opción más óptima es la generación de hidrógeno inmediatamente antes de su uso en el ciclo productivo.
Para ello se están fabricando plantas industriales para la generación de hidrógeno. Como regla general, estos son electrolizadores de tipo membrana. A continuación se proporciona un diseño simplificado de dicho dispositivo y el principio de funcionamiento.
Designaciones:
- A - un tubo para eliminar el cloro (Cl 2).
- B - eliminación de hidrógeno (N 2).
- C es el ánodo en el que ocurre la siguiente reacción: 2CL - →CL 2 + 2е - .
- D es el cátodo, la reacción en él se puede describir mediante la siguiente ecuación: 2H 2 O + 2e - → H 2 + OH - .
- E - una solución de agua y cloruro de sodio (H 2 O & NaCl).
- F - membrana;
- G - solución saturada de cloruro de sodio y la formación de sosa cáustica (NaOH).
- H - eliminación de salmuera y sosa cáustica diluida.
- I - entrada de salmuera saturada.
- J - cubierta.
El diseño de los generadores domésticos es mucho más sencillo, ya que la mayoría de ellos no producen hidrógeno puro, sino gas de Brown. Este es el nombre que recibe la mezcla de oxígeno e hidrógeno. Esta opción es la más práctica, ya que no se requiere separar el hidrógeno y el oxígeno, es posible simplificar significativamente el diseño y, por lo tanto, abaratarlo. Además, el gas resultante se quema a medida que se produce. Mantenerlo y acumularlo en casa no solo es problemático, sino también inseguro.
Designaciones:
- a - Tubo de salida de gas de Brown;
- b - colector de alimentación de agua de entrada;
- c - carcasa sellada;
- d - un bloque de placas de electrodos (ánodos y cátodos), con aisladores instalados entre ellos;
- e - agua;
- f - sensor de nivel de agua (conectado a la unidad de control);
- g - filtro de separación de agua;
- h es la fuente de alimentación suministrada a los electrodos;
- i - sensor de presión (envía una señal a la unidad de control cuando se alcanza el nivel de umbral);
- j - válvula de seguridad;
- k - salida de gas de la válvula de seguridad.
Un rasgo característico de tales dispositivos es el uso de bloques de electrodos, ya que no se requiere la separación de hidrógeno y oxígeno. Esto hace que los generadores sean bastante compactos.
Aplicaciones del generador de hidrógeno
Debido a los problemas asociados al transporte y almacenamiento de hidrógeno, este tipo de dispositivos son demandados en industrias donde la presencia de este gas requiere un ciclo tecnológico. Enumeramos las direcciones principales:
- Producción relacionada con la síntesis de cloruro de hidrógeno.
- Producción de combustible para motores de cohetes.
- Creación de fertilizantes.
- Producción de nitruro de hidrógeno (amoníaco).
- Síntesis de ácido nítrico.
- En la industria alimentaria (para obtener grasas sólidas a partir de aceites vegetales).
- Procesamiento de metales (soldadura y corte).
- Restauración de metales.
- Síntesis de alcohol metílico
- Producción de ácido clorhídrico.
A pesar de que la producción de hidrógeno en el proceso de refinación de petróleo es más barata que su producción por electrólisis, como ya se mencionó anteriormente, existen dificultades con el transporte de gas. La situación ambiental no siempre permite construir instalaciones de producción de productos químicos peligrosos, directamente al lado de las refinerías de petróleo. Además, el hidrógeno producido por electrólisis es mucho más limpio que el craqueo de aceite. En este sentido, los generadores industriales de hidrógeno siempre tienen una gran demanda.
uso doméstico
También hay usos para el hidrógeno en la vida cotidiana. En primer lugar, estos son sistemas de calefacción autónomos. Pero aquí hay algunas características. Las plantas de hidrógeno puro son significativamente más caras que los generadores de gas de Brown, e incluso puede ensamblar estos últimos usted mismo. Pero a la hora de organizar la calefacción del hogar hay que tener en cuenta que la temperatura de combustión del gas de Brown es muy superior a la del metano, por lo que se requiere una caldera especial, algo más cara de lo habitual.
En Internet, puede encontrar muchos artículos que dicen que las calderas comunes pueden usarse para gas explosivo, pero esto es absolutamente imposible. En el mejor de los casos, fallarán rápidamente y, en el peor, pueden tener consecuencias tristes o incluso trágicas. Para la mezcla de Brown, se proporcionan diseños especiales con una boquilla más resistente al calor.
Cabe señalar que la rentabilidad de los sistemas de calefacción basados en generadores de hidrógeno es muy cuestionable debido a su baja eficiencia. En tales sistemas, hay pérdidas dobles, en primer lugar, en el proceso de generación de gas y, en segundo lugar, cuando el agua se calienta en la caldera. Es más barato calentar agua inmediatamente en una caldera eléctrica para calefacción.
Una implementación igualmente controvertida para uso doméstico, en la que el gas de Brown se enriquece con gasolina en el sistema de combustible del motor de un automóvil para ahorrar dinero.
Designaciones:
- a - Generador de HHO (designación aceptada para el gas de Brown);
- b - salida de gas a la cámara de secado;
- c - compartimento para eliminar el vapor de agua;
- d - retorno de condensado al generador;
- e - suministro de gas seco al filtro de aire del sistema de combustible;
- f - motor de automóvil;
- g - conexión a la batería y generador de energía.
Cabe señalar que, en algunos casos, dicho sistema incluso funciona (si se ensambla correctamente). Pero no encontrará los parámetros exactos, la ganancia de potencia, el porcentaje de ahorro. Estos datos son muy borrosos y su fiabilidad es cuestionable. Nuevamente, la pregunta no está clara en cuánto disminuirá el recurso del motor.
Pero la demanda genera ofertas, en Internet puede encontrar dibujos detallados de dichos dispositivos e instrucciones para conectarlos. También hay modelos confeccionados hechos en el país del Sol Naciente.
Hacemos el generador de hidrógeno más simple con nuestras propias manos paso a paso.
Vamos a contarte cómo puedes hacer un generador casero para producir una mezcla de hidrógeno y oxígeno (HNO). Su capacidad para calentar la casa no es suficiente, pero para un quemador de gas para cortar metal, la cantidad de gas recibida será suficiente.
Arroz. 8. Diagrama de un quemador de gas Designaciones:
- a - boquilla del quemador;
- b - tubos;
- c - esclusas de agua;
- d - agua;
- e - electrodos;
- f - caja sellada.
En primer lugar, hacemos un electrolizador, para esto necesitamos un recipiente sellado y electrodos. Como estos últimos, utilizamos placas de acero (elegimos su tamaño arbitrariamente, dependiendo del rendimiento deseado), unidas a una base dieléctrica. Conectamos entre sí todas las placas de cada uno de los electrodos.
Cuando los electrodos estén listos, deben fijarse en el tanque de tal manera que los puntos de conexión de los cables de alimentación estén por encima del nivel de agua esperado. Los cables de los electrodos van a una fuente de alimentación de 12 voltios oa una batería de automóvil.
En la tapa del recipiente hacemos un agujero para el tubo para la salida del gas. Como cerraduras de agua, puede usar frascos de vidrio comunes con una capacidad de 1 litro. Los llenamos 2/3 con agua y los conectamos al electrolizador y quemador, como se muestra en la Figura 8.
Es mejor tomar un quemador listo para usar, ya que no todos los materiales pueden soportar la temperatura de combustión del gas de Brown. Lo conectamos a la salida de la última esclusa de agua.
Llenamos el electrolizador con agua, a la que se le agrega sal común de cocina.
Aplicamos voltaje a los electrodos y verificamos el funcionamiento del dispositivo.
