Газогенератор (электролизер) своими руками

Где применяется электролиз?

Электролиз применяется во многих сферах. Можно выделить несколько основных направлений использования для получения практических результатов.

Гальваническое покрытие

Тонкое, прочное гальваническое покрытие из металла можно наложить путем электролиза. Покрываемое изделие устанавливается в ванну в виде катода, а электролит содержит соль нужного металла. Так можно покрыть сталь цинком, хромом или оловом.

Электроочистка — рафинирование меди

Примером электроочистки может служить такой вариант: катод – чистая медь, анод – медь с примесями, электролит – водный раствор медного сульфата. Медь из анода переходит в ионы и оседает в катоде уже без примесей.

Добыча металлов

Для получения металлов из солей они переводятся в расплав, а затем обеспечивается электролиз в нем. Достаточно эффективен такой способ для получения алюминия из бокситов, натрия и калия.

Анодирование

При этом процессе покрытие выполняется из неметаллических соединений. Классический пример – анодирование алюминия. Алюминиевая деталь устанавливается, как анод. Электролит – раствор серной кислоты. В результате электролиза на аноде оседает слой из оксида алюминия, обладающего защитными и декоративными свойствами. Указанные технологии широко используются в различных отраслях промышленности. Можно осуществить процессы и своими руками с соблюдением техники безопасности.

Факторы, влияющие на процесс электролиза

Процесс электролиза зависит от следующих факторов:

  1. Состав электролита. Значительное влияние оказывают различные примеси. Они подразделяются на 3 типа – катионы, анионы и органика. Вещества могут быть более или менее отрицательными, чем основной металл, что и мешает процессу. Среди органических примесей выделяются загрязнители (например масла) и ПАВ. Их концентрация имеет предельно допустимые значения.
  2. Плотность тока. В соответствии с законами Фарадея, масса осаждаемого вещества увеличивается с увеличением силы тока. Однако возникают неблагоприятные обстоятельства – концентрированная поляризация, повышенное напряжение, интенсивный разогрев электролита. С учетом этого существуют оптимальные значения плотности тока для каждого конкретного случая.
  3. рН электролита. Кислотность среды также выбирается с учетом металлов. Например оптимальное значение кислотности электролита для цинка – 140 г/куб.дм.
  4. Температура электролита. Она влияет неоднозначно. С увеличением температуры растет скорость электролиза, но повышается и активность примесей. Для каждого процесса есть оптимальная температура. Обычно она находится в пределах 38-45 градусов.

Рабочий принцип генератора

Как носитель энергии водород на самом деле не имеет себе равных, а залежи его почти что безграничны. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет большое количество энергии тепла, несравненно большее, чем любое углеводородное горючее. Взамен вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при эксплуатации сетевого газа, при возгорании водорода образуется обыкновенная вода в виде пара. Одна беда: данный элемент химии не попадается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из подобных соединений – обыкновенная вода, которая собой представляет полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные детали работали многие ученые мужи на протяжении долгих лет. Не скажешь, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было обнаружено. Смысл его – в химреакции электролиза, из-за которой происходит расщепление воды на кислород и водород, получившуюся смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначаются для газопламенных (сварочных) работ. Ток конкретной силы и частоты подается на группы пластин из металла, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с паром перегретым. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после этого подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче ставится клапан, пропускающий горючее исключительно в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией имеется специализированный измеритель, по сигналу которого выполняется ее впрыск в пространство для работы электролизера. За превышением давления изнутри сосуда наблюдает аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора состоит в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Как сделать генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют очень разнообразные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но они все работают с одним принципом. Мы предложим для вас чертеж обычного устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Тут электролизер собой представляет группу пластин из металла, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже сделаны из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для газоподачи в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и собирать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора необходимо делать из нержавейки, легированной титаном. Он послужит добавочным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но нужно понимать, что продуктивность аппарата зависит от их поверхностной площади. Чем большее количество электродов получится использовать в процессе, тем лучше

И плюс ко всему ток который потребляется будет выше, это необходимо взять во внимание. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества

Тут тоже есть экспериментальное поле: можно подать на электролизер различное напряжение при помощи регулируемого трансформатора.

В качестве электролизера можно задействовать контейнер из пластика от фильтра для воды, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие хорошо тем, что его легко покрывать герметиком от внешней среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Иное дело, что этот рукодельный водородный генератор обладает низкой работоспособностью благодаря небольшой площади электродов.

Особенности процессов, происходящих на катоде и аноде

Для практического применения электролиза важно понимать, что происходит на обоих электродах при подаче электрического тока. Характерны такие процессы:

  1. Катод. К нему устремляются положительно заряженные ионы. Здесь происходит восстановление металлов или выделение водорода. Можно выделить несколько категорий металлов по катионной активности. Такие металлы, как Li, K, Ba, St, Ca, Na, Mg, Be, Al, хорошо восстанавливаются только из расплава солей. Если используется раствор, то выделяется водород за счет электролиза воды. Можно обеспечить восстановление в растворе, но при достаточной концентрации катионов, у следующих металлов — Mn, Cr, Zn, Fe, Cd, Ni, Ti, Co, Mo, Sn, Pb. Процесс протекает наиболее легко для Ag, Cu, Bi, Pt, Au, Hg.
  2. Анод. К этому электроду поступают отрицательно заряженные ионы. Окисляясь, они отбирают электроны у металла, что приводит к их анодному растворению, т.е. переходу в положительно заряженные ионы, которые направляются к катоду. Анионы также подразделяются по своей активности. Только из расплавов могут разряжаться такие анионы PO4, CO3, SO4, NO3, NO2, ClO4, F. В водных растворах электролизу подвергаются не они, а вода с выделением кислорода. Наиболее легко реагируют такие анионы, как ОН, Cl, I, S, Br.

При обеспечении электролиза важно учитывать склонность материала электродов к окислению. В этом отношении выделяются инертные и активные аноды

Инертные электроды делаются из графита, угля или платины и не участвуют в снабжении ионами.

Делаем простейший генератор водорода своими руками пошагово

Расскажем, как можно сделать самодельный генератор для получения смеси водорода и кислорода (ННО). Его мощности на отопления дома не хватит, но для газовой горелки для резки металла количество полученного газа будет достаточным.


Рис. 8. Схема газовой горелки

Обозначения:

  • а – сопло горелки;
  • b – трубки;
  • c – водные затворы;
  • d – вода;
  • е – электроды;
  • f – герметичный корпус.

В первую очередь делаем электролизер, для этого нам понадобится герметичная емкость и электроды. В качестве последних используем стальные пластины (их размер выбираем произвольно, в зависимости от желаемой производительности), прикрепленные к диэлектрическому основанию. Соединяем между собой все пластины каждого из электродов.

Когда электроды готовы их надо укрепить в емкости таким образом, чтобы места подключения проводов питания были выше предполагаемого уровня воды. Провода от электродов идут к блоку питания на 12 вольт или автомобильному аккумулятору.

В крышке емкости делаем отверстие под трубку для выхода газа. В качестве водных затворов можно использовать обычные стеклянные банки емкостью 1 литр. Заполняем их на 2/3 водой и подключаем к электролизеру и горелке, как показано на рисунке 8.

Горелку лучше взять готовую, поскольку не каждый материал может выдержать температуру горения газа Брауна. Подключаем ее к выходу последнего водного затвора.

Наполняем электролизер водой, в которую добавлена обычная кухонная соль.

Подаем напряжение на электроды и проверяем работу устройства.

Что такое электролизер, его характеристики и использование

Так называют устройство для одноимённого электрохимического процесса, которому требуется наружный источник питания. Конструктивно это аппарат собой представляет заполненную электролитом ванную, в которую помещены два или более электродов.

Главная характеристика аналогичных устройств – продуктивность, иногда это параметр указывается в наименовании модели, к примеру, в неподвижных ионных установках СЭУ-10, СЭУ-20, СЭУ-40, МБЭ-125 (мембранные блочные электролизеры) и т.д. В таких случаях цифры указывают на производство водорода (м 3 /ч).

Промышленная стационарная электролизная установка, вырабатывающая 40 м3 водорода в час (СЭУ-40)

Что же касается других параметров, то они зависят от определенного типа устройства и области использования, к примеру, когда выполняется электролиз воды, на КПД установки воздействуют следующие параметры:

  1. Уровень напряжения (очень маленького электродного потенциала), оно обязано быть от 1,8 до 2 вольт, меньшее значение «не запустит» процесс, а большее приводит к большому расходу энергии, идущей на нагрев электролита. Если как источник применяется блок питания, к примеру, на 14 вольт есть смысл поделить емкость ванны пластинами на 7 ячеек, соответственно с рисунком 2. Рис 2. Размещение пластин в ванной электролизера

Подобным образом, подавая на выходы 14 вольт, мы получаем 2 вольта на любой ячейке, при этом на пластинах со всех сторон будут разнообразные потенциалы. Электролизеры, где применяется такая система подсоединения пластин, называются сухими.

  1. Расстояние между пластинами (между катодным и анодным пространством), чем оно меньше, тем меньше будет сопротивление и, поэтому, больший ток пройдёт через раствор электролита, что приводит к увеличению выработки газа.
  2. Размеры пластины (имеется в виду площадь электродов), прямо пропорциональны току, идущему через электролит, а это означает, также влияют на продуктивность.
  3. Концентрация электролита и его тепловой баланс.
  4. Характеристики материала, который применяется для производства электродов (золото – прекрасный материал, но очень дорогой, благодаря этому в самодельных схемах применяется нержавеющая сталь).
  5. Использование катализаторов процесса и т.д.

Как уже говорилось выше, установки такого типа могут применяться как генератор водорода, для получения хлора, алюминия или других веществ. Они тоже используются в качестве устройств, с помощью которых выполняется очистка и очищение воды (УПЭВ, VGE), и также ведется сравнительный анализ ее качества (Tesp 001).

А) Установка прямого электролиза воды (УПЭВ); Б) анализатор качества воды Tesp 001

Нас, в первую очередь, интересуют устройства, производящие газ Брауна (водород с кислородом), потому как собственно эта смесь имеет все перспективы для применения в качестве альтернативного энергоносителя или добавок к топливу. Их мы будем рассматривать немного позднее, а пока переходим к конструкции и рабочему принципу самого простого электролизера, расщепляющего воду на водород и кислород.

Как устроен прибор

Электролизер имеет несколько металлических пластин, погруженных в герметическую емкость с дистиллированной водой.

Сам корпус имеет клеммы, чтобы подсоединять источник питания и есть втулка, через какую выводится газ.

Работу прибора можно описать так: электроток пропускается через дистиллированную воду между пластинами с различными полями (у одной — анод, у другой — катод), расщепляет её на кислород и водород.

В зависимости от площади пластин электроток имеет собственную силу, если площадь большая, то и тока по воде проходит много и больше выделяется газа. Схема подсоединения пластин поочередная, в первую очередь плюс, потом минус и так дальше.

Электроды рекомендуется делать из нержавейки, какая в процессе электролиза не вступает в реакцию с водой. Главное найти нержавеющую сталь хорошего качества. Между электродами лучше выполнить расстояние небольшими, но таким образом, чтобы пузырьки газа легко между ними передвигались. Крепеж лучше сделать из соответствующего металла, что и электроды.

В рассматриваемом варианте устройство в себя включает 16 пластин, находятся они один от одного в границах 1 мм.

Благодаря тому, что пластины имеют довольно немалую поверхностную площадь и толщину, можно будет пропустить через данное устройство высокие токи, однако нагрева металла не случится. Если обмерить на воздухе емкость электродов, то она будет составлять 1nF, данный комплект применяет до 25А в обыкновенной воде из водомерного узла.

Для сбора водородного генератора собственными руками можно задействовать контейнер пищевой, так как его пластик термоустойчив. Потом необходимо в контейнер опустить электроды для сбора газа с разъемами изолированными герметично, крышкой и остальными соединениями.

Если применять контейнер из металла, то чтобы не было короткого замыкания, электроды крепят на пластике. С обеих сторон медных и латунных соединителей монтируются два разъема (соединитель – устанавливать, собирать) для извлечения газа. Разъемы контактные и фитинги необходимо прочно зафиксировать, используя герметик из силикона.

Сделать газогенератор также можно дома. Методика детально изложена тут: https://teplo.guru/pechi/piroliznye/gazogenerator-svoimi-rukami.html

Самостоятельное изготовление электролизера

Водородный генератор для отопления частного дома

Изготовить электролизер своими руками может каждый человек. Для процесса сборки самой простой конструкции потребуются нижеследующие материалы:

  • лист нержавейки (идеальные варианты – зарубежная AISI 316L или отечественная 03Х16Н15М3);
  • болты М6х150;
  • шайбы и гайки;
  • прозрачная трубка – можно применять водяной уровень, который используется в строительных целях;
  • несколько штуцеров типа «елочка» с внешним диаметром 8 мм;
  • контейнер из пластика объемом 1,5 л;
  • небольшой фильтрующий проточную воду фильтр, например, фильтр для стиральных машин;
  • обратный водный клапан.

Процесс сборки

Собирать электролизер своими руками следует по следующей инструкции:

  1. Первым делом необходимо осуществить разметку и дальнейшую распилку листа нержавейки на равные квадраты. Распилка может осуществляться угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Один из уголков в таких квадратах должен быть спилен под углом для верного скрепления пластин;
  2. Далее потребуется просверлить отверстие для болта на противоположной от углового спила стороне пластины;
  3. Соединение пластин необходимо производить поочередно: одна пластина на «+», следующая на «-» и так далее;
  4. Между разно заряженными пластинами должен находиться изолятор, которым выступает трубка от водяного уровня. Ее необходимо разрезать на кольца, какие следует разрезать вдоль для получения полосок толщиной 1 мм. Такого расстояния между пластин достаточно для эффективного выделения газа при электролизе;
  5. Скрепление пластин вместе осуществляется посредством шайб следующим образом: на болт насаживается шайба, потом – пластина, далее – три шайбы, после – пластина и так далее. Пластины, положительно заряженные, располагаются зеркально отрицательно заряженных листов. Это позволяет не допустить задевание электродов спиленными краями;


Собранные вместе пластины электролизной установки

  1. Собирая пластины, следует сразу выполнять их изоляцию и затяжку гаек;
  2. Также каждую пластину нужно прозвонить для того, чтобы убедиться в отсутствии короткого замыкания;
  3. Далее всю сборку требуется поместить в бокс из пластика;
  4. После этого надо отметить места касания болтов о стенки контейнера, где и просверлить два отверстия. Если болты не влезают в емкость, то их необходимо подрезать ножовкой;
  5. Далее болты затягиваются гайками и шайбами для герметичности конструкции;


Пластины, помещенные в пластиковый контейнер

  1. После проделанных манипуляций потребуется сделать отверстия в крышке контейнера и вставить в них штуцера. Герметичность в данном случае можно обеспечить посредством промазки швов герметиками на основе силикона;
  2. Защитный клапан и фильтр в конструкции располагаются на выходе газа и служат средством контроля чрезмерного его скопления, которое может привести к плачевным последствиям;
  3. Электролизная установка собрана.

Заключительный этап – тестирование, которое осуществляется таким образом:

  • заполнение водой емкости до уровня крепежных болтов;
  • подключение питания к прибору;
  • подключение к штуцеру трубки, противоположный конец которой опускается в воду.

Если будет подан на установку слабый ток, то выпускание газа через трубку будет почти незаметно, однако внутри электролизера его можно будет наблюдать. Повышая электрический ток, добавляя щелочной катализатор в воду, можно существенно увеличить выход газового вещества.

Изготовленный электролизер может выступать составной частью многих устройств, например, водородной горелки.


Внешний вид водородной горелки, основой которой является собственноручно изготовленный электролизер

Зная типы, основные характеристики, устройство и принцип работы электролизных установок, можно осуществить правильную сборку самодельной конструкции, которые будет являться незаменимым помощником в различных бытовых ситуациях: от сварки и экономии расхода топлива автотранспорта до работы систем отопления.

Водородный генератор

Электролизер – один из самых распространенных водородных генераторов.

Описание и принцип работы

В общем случае водородный генератор представляет собой набор металлических пластин, погруженных в дистиллированную воду. Конструкция заключена в герметичный корпус с клеммами для подключения источника электропитания и штуцером для вывода газа.

Теоретически работу водородного генератора можно представить следующим образом: между разнополярными пластинами (анод, катод), погруженными в дистиллированную воду, проходит электрический ток. При этом вода расщепляется на кислород и водород. Чем больше площадь пластин, тем больший ток проходит по воде и тем большее количество газов выделяется. Пластины подключаются поочередно (+-+- и т. д).

Область применения

В связи с тем, что сам процесс электролиза связан с использованием большого количества электроэнергии, промышленное применение электролизеров существенно ограничено. Экономически выгоднее использовать для получения водорода химические способы.

В настоящее время водородные генераторы применяют для:

  • газосварки и газорезки водородом в условиях ювелирных мастерских;
  • снижения токсичности двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и повышения их КПД (коэффициент полезного действия);
  • повышения КПД и снижению токсичности жидкотопливных котлов.

Устройство

Немногочисленные промышленные электролизеры, которые используют для получения водорода и кислорода, изготавливают в виде стационарных установок. Электроды в них включаются биполярно, причем их количество зависит от способа включения в сеть (трансформаторное или бестрансформаторное).

Конструкции малогабаритных водородных генераторов, которые выпускаются как отечественными, так и зарубежными компаниями и используются для повышения КПД ДВС и других целей, отличаются большим разнообразием. Кроме того существует огромное количество конструкций, изготовленных своими руками. В сети Интернет о них можно найти достаточно много информации.

Учитывая, что конструкция электролизера отличается простотой и его нетрудно изготовить собственноручно, рассмотрим конструкции нескольких подобных устройств:

  1. Простейший электролизер.
  2. Водородный генератор для автомобиля.

Несколько дельных советов

Далее поговорим о других составляющих водородной горелки – фильтре для стиралки и клапане. Оба предназначаются для защиты. Клапан не позволит загоревшемуся водороду проникнуть обратно в конструкцию и взорвать скопившийся под крышкой электролизера газ (пусть его там и немного). Если не установим клапан, то контейнер повредится и щелочь вытечет наружу.

Фильтр же потребуется для изготовления водяного затвора, который будет играть роль барьера, предотвращающего взрыв. Народные умельцы, не понаслышке знакомые с конструкцией самодельной горелки на водороде, называют этот затвор «бульбулятором». И правда, он по сути лишь создает пузырьки воздуха в воде. Для самой горелки используем все тот же прозрачный шланг. Все, водородная горелка готова!

Остается лишь подсоединить ее к входу системы «теплый пол», герметизировать соединение и начать непосредственно эксплуатацию.

Преимущества генератора

Генератор для получения газа Брауна имеет довольно простое устройство и понятный принцип действия. Несмотря на это, его использование даёт ряд весомых преимуществ:

  1. Вода, необходимая для его работы, доступна практически в неограниченном объёме.
  2. Выработка газа является безотходной. Образующийся в процессе электролиза конденсат превращается в жидкость, которая служит сырьём для образования новой порции топлива.
  3. Выделяющийся пар увлажняет воздух в помещении.
  4. При распаде воды не образуется веществ, негативно влияющих на самочувствие человека.

Прибор, генерирующий газ из воды, используют не только в домашних отопительных системах. Его успешно применяют для получения водородного автомобильного топлива и для сварки металла. Некоторые западноевропейские предприятия, внедрившие на своём производстве такие устройства, смогли отказаться от фильтров и систем очищения воздуха, поскольку процесс плавления и сварки металлов стал более безопасным и экологичным.

Единственным существенным недостатком выработки газа Брауна являются высокие энергозатраты. Количество затраченной электроэнергии в разы превышает объём получаемого тепла. В настоящее время специалисты ведут работы по снижению затрат и повышению КПД генерирующего прибора.

Модель с 2-мя фильтрами

Складуется такого типа электролизер для автомобиля собственными руками очень просто. Первым делом нужно заготовить 4-ре металлического листа. В этом случае можно применять сталь оцинкованную. При этом нержавеющая сталь для электролизеров также подойдёт. После чего ставится конкретно контейнер с водой. Отверстия в нем можно создать с помощью ножа. Дальше, чтобы выполнить электролизер собственными руками, главное зафиксировать фильтры. Задействовать можно простой сетчатый вид.

В магазине получить его не будет трудно. Дальнейшим шагом крепится клапан обратный. Для этого контейнер следует укрепить на основе. Чтобы выполнить это, большинство специалистов советуют задействовать болты. Дальше остается установить плату толщиной не больше 2,3 мм. Дальнейшим шагом крепится трубка барботажного типа. При этом главное наблюдать за уровнем воды в контейнере. На завершальной стадии ставится распылительное устройство. Затвор в этом случае должен находиться со стороны платы. Клеммы фиксируются только после того как их наклеили прокладки.

Особенности электролиза растворов

В растворах электролитов, помимо самого вещества, присутствует  вода. Под действием электрического тока водный раствор электролита разлагается.

Процессы, происходящие на катоде и аноде, различаются. 

1. Процесс на катоде не зависит от материала, из которого он изготовлен. Однако, зависит от положения металлов в электрохимическом ряду напряжений. 

2. Процесс на аноде зависит от материала, из которого состоит анод и от его природы.

а) Растворимый анод (Cu, Ag, Ni, Cd) подвергается Me => Men+ + ne

б)На не растворимом аноде (графит, платина) обычно окисляются анионы S-, J-, Br-, Cl-, OH- и молекулы H2O:

  • 2J- => J2 + 2e;
  • 4OH- => O2 + 2H2O + 4e;
  • 2H2O => O2 + 4H+ + 4e

Рассмотрим примеры различных вариантов электролиза растворов:

1. Разложение бескислородной соли на нерастворимом электроде 

Чтобы ознакомиться с этим вариантом электролиза, возьмем йодистый калий. Под действием тока ионы калия устремляются к катоду, а ионы йода к аноду.

KI → K+ + I-

Калий находится в диапазоне активности слева от алюминия, поэтому на катоде восстанавливаются молекулы воды и образуется атомарный водород.

Катод: 2H2O + 2e- → H2  + 2OH-

Процесс протекает на нерастворимом аноде и в состав соли входит бескислородный остаток, поэтому на аноде образуется йод.

Анод: 2I-— 2e- → I20

В результате можно создать общее уравнение электролиза:

2. Разложение бескислородной соли на растворимом электроде (медь)

Рассмотрим на примере хлорида натрия. Данная соль разлагается на ионы натрия и хлора, но следует учитывать материал анода. Медный анод сам подвергается окислению. На аноде выделяется чистая медь, и ионы меди переходят с анода на катод, где также осаждается медь. В итоге процесс можно представить следующими уравнениями реакций.

  • NaCl → Na+ + Cl-
  • Катод: Cu2+ + 2e- → Cu
  • Анод: Cu — 2e- → Cu2+

В растворе концентрация хлорида натрия остается неизменной, поэтому составить общее уравнение реакции процесса не представляется возможным.

3. Разложение кислородосодержащей соли на нерастворимом (инертном) электроде

Возьмем для примера раствор нитрата калия. В процессе электролиза происходит распад на ионы калия и кислотного остатка.

KNO3 → K+ + NO3-

В ряду активности металлов калий находится левее алюминия, поэтому на катоде восстанавливаются молекулы воды и образуется газообразный водород.

Катод: 2H2O + 2e- → H2  + 2OH-

Молекулы воды окисляются на аноде и выделяется кислород.

Анод: 2H2O — 4e- → O2 + 4H+

В результате получаем общее уравнение электролиза:

2H2O → 2H2 + O2

4. Электролиз раствора щелочи на инертном электроде

В случае разложения щелочи в процесс электролиза включаются молекулы воды и гидроксид-ионы.

Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OH-

Барий находится левее алюминия, поэтому на катоде происходит восстановление воды и выделение водорода.

Катод: 2H2O + 2e- → H2  + 2OH-

На аноде откладываются молекулы кислорода.

Анод: 4OH- — 4e- → O2 + 4H+

Получаем суммарное уравнение электролиза:

2H2O → 2H2 + O2

5. Электролиз раствора кислоты на инертном электроде

При разложении азотной кислоты под действием электрического тока в процесс вступают катионы водорода и молекула воды.

  • HNO3 → H+ + NO3
  • Катод: 2H+ + 2e- → H2
  • Анод: 2H2O — 4e- → O2 + 4H+

На катоде выделяется водород, на аноде – кислород. Получаем суммарное уравнение процесса:

2H2O → 2H2 + O2

Отличительные особенности водородного отопления

Данный тип отопления основывается на выработке огромного количества тепловой энергии в результате контакта молекул кислорода и водорода. Что характерно, единственным побочным продуктом в этом случае является дистиллированная вода. И чтобы реализовать этот принцип на практике, проводилось множество разработок по созданию водородного отопительного котла (речь идет о промышленных моделях).

Такие приборы отличались габаритностью и, следовательно, для установки требовалось много места. Да и КПД таких котлов был не самым высоким – порядка 80 процентов. Но с тех пор прибор много раз усовершенствовался и в результате мы получили котел для домашнего отопления, работающий по этому принципу. Для нормальной его работы необходимо соблюдать всего несколько важных условий.

Парогенератор — как сделать самостоятельно

Советуем посмотреть нашу инструкцию о том как своими силами сделать парогенератор для бани.

  • Наличие постоянного электропитания. В основе генераторов лежит реакция электролиза, которая, как известно, без электричества невозможна.
  • Постоянное подключение к источнику воды. Зачастую для этого используется водопровод, хотя конкретный расход прибора зависит, конечно же, от его мощности.
  • Катализатор нуждается в регулярной замене. Частота этой замены зависит, как и предыдущий показатель, от мощности, а также от особенностей конкретной модели.

И если сравнивать водородное оборудование, к примеру, с газовым, то оно менее требовательное в плане безопасности. А все дело в том, что реакции образуются и проистекают исключительно внутри генератора. От человека же, как от пользователя, нужен лишь визуальный контроль над основными показателями.

ДВС на водородном топливе

На протяжении нескольких десятилетий идут поиски возможности приспособить двигатели внутреннего сгорания для полной или гибридной работы на водородном топливе. В Великобритании ещё в 1841 году был запатентован двигатель, работающий на воздушно-водородной смеси. Концерн «Цеппелин» в начале ХХ века в качестве движущей установки своих знаменитых дирижаблей использовал двигатели внутреннего сгорания, работающие на водороде.

Развитию водородной энергетики способствовал и мировой энергетический кризис, разразившийся в 70 годах прошлого века. Однако с его окончанием водородные генераторы быстро были забыты. И это несмотря на массу преимуществ по сравнению с обычным топливом:

  • идеальная воспламеняемость топливной смеси на основе воздуха и водорода, что даёт возможность лёгкого пуска двигателя при любой температуре окружающей среды;
  • большое выделение тепла при сгорании газа;
  • абсолютная экологическая безопасность – отработавшие газы превращаются в воду;
  • выше в 4 раза скорость сгорания по сравнению с бензиновой смесью;
  • способность смеси работать без детонации при высокой степени сжатия.

Основной технической причиной, являющейся непреодолимой преградой в использовании водорода в качестве топлива автомобилей стала невозможность уместить достаточное количество газа на транспортном средстве. Размер топливного бака для водорода будет сравним с параметрами самого автомобиля. Большая взрывоопасность газа должна исключать возможность малейшей утечки. В жидком виде необходима криогенная установка. Этот способ также мало осуществим на автомобиле.

Универсальная схема водородного генератора

Тем, у кого нет способностей к конструированию, водородный генератор для автомобиля можно купить у народных умельцев, поставивших на поток сборку и установку таких систем. Сегодня есть множество таких предложений. Стоимость агрегата и установки составляет порядка 40 тысяч рублей.

Рекомендуем: Обзор печи длительного горения Бренеран с водяным контуром: инструкция по применению

Но можно собрать такую систему и самостоятельно – сложного в ней нет ничего. Состоит она из нескольких простых элементов, соединённых в одно целое:

  1. Установки для электролиза воды.
  2. Накопительного резервуара.
  3. Улавливателя влаги из газа.
  4. Электронного блока управления (модулятора тока).

Ниже приведена схема, по которой можно легко собрать водородный генератор своими руками. Чертежи главной установки, производящей газ Брауна, достаточно просты и понятны.

Схема не представляет какой-либо инженерной сложности, повторить её может каждый, кто умеет работать с инструментом. Для автомобилей с инжекторной системой подачи топлива необходимо еще установить контроллер, регулирующий уровень подачи газа в топливную смесь и связанный с бортовым компьютером автомобиля.

Реактор

От площади электродов и их материала зависит количество получаемого объёма газа Брауна. Если в качестве электродов брать медные или железные пластины, то реактор не сможет работать продолжительное время по причине быстрого разрушения пластин.

Идеальным выглядит применение титановых листов. Однако их использование повышает затраты на сборку агрегата в несколько раз. Оптимальным считается применение пластин из высоколегированной нержавеющей стали. Металл этот доступен, его не составит труда приобрести. Также можно использовать отработавший своё бак от стиральной машины. Сложность составит только вырезание пластин нужного размера.