Генератор водорода своими руками — поэтика мифа и проза реальности

Ракета мчит космический корабль в просторы Вселенной. Неимоверную мощь двигателей верхней её ступени питает сжиженное топливо: водород и кислород. Водород (Hydrogenium) не уступает по теплотворности природному газу, для работы на нём с минимальной переделкой подходят все существующие бензиновые ДВС и газовые котлы отопления.

H2 — единственный известный науке абсолютно чистый вид топлива. В процессе горения образуется соединение с кислородом — прозрачная, как слеза, дистиллированная водица. Запасы водорода во Вселенной неисчерпаемы, этот чудесный газ вместе с гелием является основным строительным материалом мироздания.

Содержание

• Краткая история водородной энергетики
• Общее устройство электролитического генератора водорода
• Закон сохранения энергии
• Перспективы водородной энергетики
• Отечественный опыт строительства водородных генераторов в домашних условиях
• Выводы

Даже организм человека на 63% состоит из молекул водорода. Он окружает нас со всех сторон: протяни руки — и они полны гидрогениума. Больше всего H2 содержится в океанах, морях и реках. Одна беда: в свободном состоянии на Земле находится лишь ничтожная его часть, добыча в чистом виде невозможна. Небольшой процент H2 содержит биогаз, сепарацией его не занимаются, предпочитая сжигать вместе с метаном. Однако существует ряд технологий, позволяющих получать чистый водород из различных химических соединений. Наиболее перспективным является метод электролиза, сырьём служит вода.

Принципиальная схема получения водорода методом электролиза

В последнее время интернет заполонила коммерческая реклама недешёвых реакторов (генераторов) водорода, а сайты для домашних умельцев охотно клонируют статьи о том, как сделать водородный генератор для отопления своими руками.

Краткая история водородной энергетики ↑

О выделении горючего газа при взаимодействии кислот и металлов известно было ещё средневековым алхимикам. Но только в 1783 году Лавуазье и Меньё смогли превратить эмпирические знания в прибор по получению «горючего воздуха» из воды. С тех пор не прекращаются научные исследования и попытки построить эффективный водородный генератор для отопления или автомобиля, который сделал бы водородную энергетику рентабельной.

На сегодняшний день нет никаких проблем в переходе энергетики и транспорта на водородное топливо, производители готовы сделать это хоть завтра. В 2008 году авиастроительная компания Airbus подтвердила свою готовность перейти с авиакеросина на H2, проведя испытательный полёт на модели A320. Первый серийный водородомобиль HondaFCX уже колесит по дорогам Японии. Тем не менее, в общей массе мировой энергетики это капля в море. Для массового развития водородной энергетики не хватает главного — дешёвого чистого H2. «Халявный»  Hydrogenium получают лишь в качестве побочного продукта некоторых химических производств, именно на таком топливе работает на предприятии «Саянскхимпласт» с 2005 года первая и пока единственная в России «водородная» котельная. Активно работает в России с 2006 года «Институт водородной экономики», издавший уже более 60 томов научных исследований. Не ограничиваются научными трудами более предприимчивые зарубежные компании, в научно-технические разработки по генерации чистого водорода вкладывают миллиарды долларов.

Возможно, в будущем мы все будем ездить на водородомобилях

Увы, воз и ныне там. Большую часть мирового производства H2, главным образом для нужд ракетной техники, производят сегодня не с помощью генерации из воды, а паровой конверсией газа и газификацией угля. Ни о какой экологичности либо экономии ресурсов в данном случае и речи не идёт, просто бензином ракету не заправишь.

Но учёные не сдаются: в конце концов придумал же Эдисон после долгих лет исследований эффективную и при этом недорогую электрическую «лампочку Ильича». И в течение века это изобретение, пусть и в значительно усовершенствованном виде, устраивало человечество.

Общее устройство электролитического генератора водорода ↑

С помощью электролиза (см. школьную программу по физике и химии) вода разлагается на водород и кислород.

Площадь поверхности электродов должна быть велика, поэтому их собирают в пакеты (ячейки). Кстати, электролизер нельзя перегревать свыше 65 ºС, иначе пластины придётся долго очищать либо вообще заменить

Сепарировать газы не нужно, горючую смесь направляют в теплогенератор, в котором происходит обратная реакция: водород и кислород воссоединяются, вновь образуя воду.

Простейший самодельный генератор водорода — герметичная ёмкость с погруженными в жидкость электродами, источник питания 12 Вольт.

Заряд есть, вода «булькает», Hydrogenium пошёл

На крышке ёмкости располагают штуцер для отведения к потребителю смеси водорода с кислородом (газ Брауна, «гремучая смесь»).

Помимо штуцера, на крышке желательно иметь развоздушиватели

Вот такая ёмкость является основой генератора водорода для автомобиля с карбюраторным двигателем. ДВС работает на смеси с бензином, нужен ещё дополнительный накопитель и аккумулятор. Корпус прочный, от водопроводного фильтра, нехитрая установка, созданная «народными академиками», называется «АкваКар», предлагалась на Украине за 1600 гривен в дореволюционных ценах

Генератор водорода для дома, тоже в корпусе водяного фильтра. Здесь применены более производительные цилиндрические электроды, есть датчик давления. На стенках сосуда видны пузырьки — вожделенный Н2 и кислород

Но ведь дело не просто в том, чтобы выделить из воды «гремучку», это сделать немудрено. Газ нужно получить из сырья в максимальном количестве, в сжатые сроки, при этом потратить минимум энергии. Для повышения эффективности используют не обычные электроды из меди или нержавейки, а изделия сложной формы из дорогих сплавов. Сила электрического тока должна изменяться в ходе реакции, соответственно, нужен электронный блок.

Вариант исполнения электронного блока чудо-генератора

Вода расходуется, её уровень следует поддерживать постоянно и если делать это не вручную, понадобится система автоматической подпитки. Наконец, чтобы электролиз проходил с достаточной интенсивностью, вода должна содержать достаточное количество растворённых солей, в мягкой воде реакция будет слабой, а в дистиллированной вовсе отсутствовать. Значит, наливать воду из крана нельзя: её придётся готовить (самый простой вариант — столовая ложка гидроксида натрия на 10 л воды), а это дополнительные резервуары, трубопроводы и т.д.

На рисунке показана схема генератора водорода для автомобиля, но разница с устройством для отопления лишь в том, что потребителем газа являются не форсунки двигателя, а горелка котла

Но и это не всё. Теплогенератор (котёл) потребляет топливо неравномерно, к тому же требует определённого его давления и влажности. Чтобы система реактор топлива + генератор тепла работали взаимосвязано и чётко, hydrogenium должен поступать сначала в осушитель, потом компрессор, который будет закачивать его в хранилище, где с помощью дополнительной автоматики должно поддерживаться требуемое давление.

Закон сохранения энергии ↑

Всё в природе взаимосвязано. Если куда-то что-то прибыло, значит, откуда-то убыло. Эта народная мудрость упрощённо, но в целом верно описывает закон сохранения энергии. Водород, сгорая, выделяет тепловую энергию. Но, чтобы получить газ методом электролиза, придётся затратить некоторое количество электроэнергии. Которая, в свою очередь, по большей части получается за счёт генерации тепла при сжигании других видов топлива. И если брать чистую тепловую энергию, необходимую для получения электричества и ту энергию, которую даст при сгорании водород, даже на самых продвинутых установках получаются двукратные потери. Половину денег мы буквально выбрасываем. И это только эксплуатационные затраты, но ведь следует учесть и стоимость весьма недешёвого оборудования.

Проект ветро-водородного дирижабля AeromodellerII. Картинку бельгийские инженеры нарисовали красивую, остаётся подкрепить её конкретными экономически оправданными технологиями

По данным исследовательской лаборатории  INEEL, на промышленных генераторах водорода США себестоимость одного килограмма водорода составила:

• Электролиз от промышленной электросети — 6,5 usd.
• Электролиз от ветрогенераторов — 9 usd.
• Фотоэлектролиз от солярных устройств — 20 usd.
• Производство из биомассы — 5,5 usd.
•  Конверсия природного газа и угля — 2,5 usd.
•  Высокотемпературный электролиз на атомных электростанциях — 2,3 usd. Это наименее дорогой способ и наиболее далёкий от домашних условий.

Причём, даже самый лучший генератор водорода в домашних условиях будет заметно уступать промышленному в эффективности. С такими ценами нет никаких оснований говорить о сколь-нибудь серьёзной конкуренции водородного топлива по сравнению не только с дешёвым природным газом, но и с дорогим электроотоплением, дизельным топливом и даже тепловыми насосами.

Перспективы водородной энергетики ↑

Есть ли реальные пути серьёзного снижения себестоимости чистого Hydrogenium? Конечно. Это, в первую очередь, получение дешёвого электричества из возобновляемых источников. Во-вторых, применение более совершенных химических катализаторов процесса. Они, кстати, давно известны и применяются в автомобильных топливных водородных ячейках. Но опять всё упирается в слишком большую их стоимость.

Реально полезное применение альтернативной энергетики: серийное газосварочное устройство со встроенным водородным реактором. В данном случае стоимость газа не имеет решающего значения, для сварщика имеет значение то, что вместо неудобных в транспортировке баллона и сварочника он имеет один относительно небольшой и лёгкий ящик

Наука идёт вперёд, техника совершенствуется. Когда-нибудь нефть закончится и человечеству придётся перейти на иные источники энергии. Пока же можно с уверенностью сказать — водородная энергетика убыточна (за исключением тех случаев, когда горючий газ является побочным продуктов технологических процессов), а программы развития водородного транспорта возможны только благодаря государственным и корпоративным программам поддержки альтернативной энергетики.

Муниципалитеты крупных немецких городов компенсируют транспортным компаниям все убытки, чтобы эти прекрасные гидрогениумные автобусы перевозили пассажиров, не отравляя окружающую среду

Отечественный опыт строительства водородных генераторов в домашних условиях ↑

А что у нас, в среде отечественных «кулибиных»? Интернет-форумы полны споров о возможности постройки генератора водорода своими руками. Адепты гидрогениума тычут в глаза скептикам фотками самогонных аппаратов, переделанных в установки по производству чистого топлива. Скептики: покажите конкретный пример постоянно работающего устройства. В ответ — тишина. Кто-то что-то собрал, подключил к кухонной плите, пожарил на водороде яичницу, съел. Теперь вот стоит в сарае, а к плите опять подключен газ, это проще, дешевле, безопаснее. Правда, умные люди всё же извлекают из «диванной» гидрогениумной энергетики пользу: завлекательные посты обеспечивают владельцев аккаунтов лайками, большим числом просмотров и подписчиков, что приносит неплохие деньги.

Если кто-то из читателей хочет повторить опыт гаражных мастеров, то, пожалуйста, вот достаточно подробное описание конструкции «самопального» водородного реактора. Ничего сложного.

В этом ролике нам красиво показывают, как мелкосерийное отечественное устройство обслуживает два десятка радиаторов, но не называют ни его тепловую мощность, ни себестоимость килокалории тепла.

Выводы ↑

Сегодня сложно сказать, какая из перспективных энергетических технологий «выстрелит» в будущем, когда запасы углеводородов иссякнут. Будет ли это термоядерный синтез, солярные или гравитационные системы, водородная энергетика? Пока что идёт эволюционное развитие перспективных направлений и революционных прорывов в ближайшее время в этой области не предвидится, о чём бы ни писал «жёлтый» интернет. По оценке специалистов, появление электролизных реакторов водорода, которые могли бы составить реальную конкуренцию традиционным видам топлива, ожидается не ранее, чем через лет 20-30. Многие эксперты вообще скептически оценивают перспективы водородной энергетики, оставляя этому виду топлива лишь узкую нишу в ракетостроении. Но все, кто занимается этим делом профессионально, сходятся на том, что действительно эффективные водородные реакторы будут продуктом высоких технологий, а не «приспособами», собранными из старых кастрюль и других ненужных железок на коленке.

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > https://resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.