Отопление частного дома водородом своими руками схемы. Водородный котел - мифы, реальность и перспективы. Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Водород в отопительной системе

Несмотря на наличие таких благоприятных качеств как экологичность и высокий уровень теплоемкости, водород не встречается в природе в свободном виде . Его синтезирует специально собранный котел, в котором при помощи электролиза обычная вода распадается на водород и кислород. Соответственно система отопления должна включать в себя два незаменимых компонента: воду и электричество. Получаемая в результате электролиза газовая смесь получила название «гремучая смесь». Такое название полностью оправдано, ведь при небольшой искре газ способен спровоцировать взрыв.

Рассмотрим более детально, как преобразовать водород в энергоресурс . Как было сказано выше, этот газ получают путем электролиза воды, поэтому для его синтеза потребуется специальное оборудование, представляющее собой контейнер, в который погружены металлические пластины с водой. По пластинам подается ток определенной частоты, после воздействия которого выделяется водород и кислород, но не в чистом виде, а смешанные с водяным паром (он образуется в качестве побочного продукта электролиза). Чтобы отделить пар и вычленить водород, газовую смесь пропускают через химический сепаратор, способный отделить водород от других примесей.

Полученный водород подается в горелку, оснащенную клапаном, что не позволяет его перемещение в обратную сторону, предотвращая взрыв. Пар и кислород отводятся через специальный контейнер. Сам прибор оснащен датчиками давления и показателями уровня воды. Современные модели работают в автоматическом режиме, предотвращая побочные реакции, путем прекращения процесса электролиза и подачи тока при отсутствии должного уровня воды.

В связи с постоянным подорожанием коммунальных услуг люди начинают интересоваться альтернативными источниками тепла. Современным способом обогрева жилья является отопление водородом с помощью специального генератора. Специалисты часто предлагают установить такую систему обогрева, а некоторые умельцы даже рассказывают, как собрать ее самостоятельно.

Характеристики водорода

Водород - это вещество с уникальными свойствами. Бесцветный и невидимый газ совершенно не имеет массы в твердом и жидком состоянии. Водород - самое распространенное вещество на планете, к тому же оно не содержит токсинов. Если смешать его с окружающим воздухом, то свойства полученной смеси будут сохраняться очень долго, а от соприкосновения с огнем произойдет воспламенение.

Ученые и инженеры относят водород к гремучим газам из-за его легковоспламеняемости. Именно поэтому его хранят в специальных герметичных баллонах из легированной стали. Несмотря на повышенную взрывоопасность, водород активно используют в разных сферах жизни человека:

Использование водорода вместо природного газа, угля и нефти становится все более популярным в последнее время. Это обусловлено тем, что добыча такого топлива значительно дешевле, ведь для его получения необходимы лишь вода и электричество.

Принцип работы генератора

Водородный генератор для отопления частного дома - отличный способ сэкономить, однако вложить в установку придется немало. Конечно, можно приобрести готовую конструкцию. Средний по цене имеет стоимость около 50 тыс. рублей. Но нередко владельцы просто адаптируют старое оборудование для обработки водородного топлива.

Чтобы создать эффективную водородную установку для отопления дома своими руками, нужно понимать, из чего создается топливо и по какому принципу работает аппарат. Существует несколько методик выделения водорода:

• с помощью переработки нефти (крекинг);
• путем пропускания пара над каменноугольным коксом;
• выделением из метана.

Все эти технологии чаще всего используются в промышленных масштабах, а для обеспечения жилища теплом выбирают самый простой и доступный способ - электролиз.

Водород в отоплении дома

Электролиз - это методика, при которой постоянный электрический ток проходит через водный раствор, насыщенный солью. В результате происходит химическая реакция, заключающаяся в расщеплении вещества. Более точно описать эту реакцию можно с помощью уравнения 2NaCl + 2H 2 O→2NaOH + Cl 2 + H 2 .

Тепло, выделяющееся при сжигании водорода, - это так называемый электролизер, то есть водородное топливо для обогрева.

Конструкция аппарата ННО

Если оборудование собирается своими руками, то помимо теплообменного устройства понадобятся катализаторы для оптимизации химической реакции, горелка для сжигания водорода, а также трубопровод.

Горелка размещается в топке и отвечает за нагрев в системе. С помощью труб, рекомендуемый диаметр которых составляет от 25 до 32 мм, котел подключается к водопроводу. Также для работы требуется подключить котел к электросети, ведь только так удастся осуществить электролиз. Конечно, конструирование котла для отопления водородом своими руками будет намного приятнее в финансовом плане, однако нужно учесть, что самодельный ННО генератор менее компактный, чем заводской.

Бытовые генераторы имеют более простую конструкцию, нежели промышленные. Именно поэтому они производят не чистый водород, а так называемый газ Брауна - смесь кислорода и водорода. Это более практично, к тому же полученный газ сжигается сразу же. Так даже лучше, ведь хранить его где-то довольно проблематично.

Водородный генератор (БЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА) как сделать своими руками

Опытный образец

Перед тем как заняться переделкой существующей системы отопления в котел на воде своими руками, стоит создать пробный образец. Эта модель даст понимание работы системы в целом, а также поможет понять, стоит ли делать водородный генератор для отопления жилого дома самостоятельно. Для создания опытной модели электролизера необходимы такие составляющие:

• реактор - емкость из стекла или пластика с толстыми стенками;
• электроды из металла, которые будут опускаться в воду и подключаться к источнику питания;
• резервуар для водного раствора;
• трубка для отвода газа.

К электродам, которые погружены в воду, подводится напряжение от регулируемого источника. В домашних условиях для улучшения реакции в воду добавляют немного соли.

В результате реакции со стоны катода будет выделяться водород, а анода - кислород. Газы затем поступают в гидрозатвор, в котором и происходит отделение водяного пара. Гремучий газ подается из второй емкости, где и сжигается, образуя воду.

В домашних условиях конструкцию водородной печки можно воссоздать с помощью подручных материалов. Для этого понадобятся всего лишь две пластиковые емкости, десяток саморезов и медицинская капельница. Сделать подобную конструкцию не составит никакого труда, к тому же этот процесс подробно описан на любом профильном сайте, посвященном водородному отоплению. Это самая примитивная модель, поэтому производительность ее будет чрезвычайно низкой.

Но у генератора есть и значительные недостатки. Для его установки придется значительно переделать имеющуюся систему отопления или демонтировать печь. Кроме этого, заводские аппараты имеют очень высокую стоимость, что и заставляет владельцев домов создавать водородный генератор своими руками. Существуют и другие немаловажные детали, а именно:

• газ, предназначенный для отопления, относится к категории гремучих, он легко воспламеняется, а утечку определить не получится;
• температура горения очень высокая, поэтому все оборудование должно быть тщательно проверено;
• для повышения работоспособности HHO генератора необходима ежегодная замена катализатора.

Отопление водородом! Малый стенд.

Перед установкой необходимо хорошо взвесить все за и против и только потом производить демонтаж существующего оборудования. Лучше всего обратиться за помощью к специалистам, ведь установка водородных генераторов для отопления жилых домов - дело нелегкое, а сделать аппарат нужно качественно и технически верно.

В современном обществе бытует мнение, что наиболее доступным по цене топливом является природный газ. На самом деле, ему существует альтернатива - водород. Его можно получить при расщеплении воды. Причем этот вид топлива будет бесплатным, если не учитывать тот факт, что придется собрать водородный генератор, компоненты которого нужно покупать.

Теоретическая основа

Водород является очень легким газообразным веществом. У него высокая химическая активность. Окисляясь, он дает большое количество тепловой энергии и при этом образует воду.

Водород обладает следующими свойствами:

Стоит отметить, что hydrogen и oxygen соединяются очень легко, а вот разделить их непросто. Для этого придется использовать электричество для запуска непростой химической реакции.

Простейший газогенератор для добычи водорода представляет собой емкость с жидкостью, внутри которой располагаются две пластины с подключением к электрической сети. Поскольку вода хорошо проводит ток, электроды вступают в контакт с малым сопротивлением. При прохождении электричества через пластины возникает химическая реакция, сопровождающаяся появлением водорода.

Водород. Учебный фильм для школьников по химии

Лучше всего собирать устройство для получения газа Брауна своими руками по схеме, которую называют классической. Здесь электролизер состоит из нескольких ячеек. В каждой из них находятся контактные пластины. Производительность установки определяется площадью поверхности электродов.

Ячейки следует поместить в хорошо изолированный корпус с заранее подключенными патрубками для водоснабжения и отведения водорода. Кроме того, на емкость должен иметься разъем для подключения электрической энергии.

Также нужно будет установить водяной затвор и обратный клапан. Они предотвратят поступление газа Брауна назад в резервуар. По такой съеме можно собрать гидролизер как для отопления дома, так и для автомобиля.

Собрать водородный электрогенератор для дома можно, но рентабельной затею назвать сложно. Дело в том, что для получения достаточных объемов газа придется использовать мощную электрическую установку. Она будет потреблять много дорогой энергии. Однако это не останавливает энтузиастов.

Чтобы собрать электролизер для получения водорода своими руками в домашних условиях, понадобится специализированный инструмент. Например, не обойтись без осциллографа и частотомера.

Вооружившись чертежами, первым делом нужно собрать ячейку гидролизера. Ее ширина и длина должны быть чуть меньше габаритов корпуса. Высота - не более 2/3 основной емкости.

🔴Водород в отоплении дома🔴🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥🔥

Ячейку обычно делают из толстого текстолита с помощью эпоксидного клея. При сборке нижняя часть корпуса остается открытой.

На верхней стороне емкости насверливаются отверстия. Через них наружу выводятся хвостовики электродов. Также понадобится 2 дополнительных отверстия. Первое совсем маленькое для датчика уровня жидкости. Второе диаметром в 15 мм для штуцера. Последний следует закрепить механически. Все отверстия для пластин после установки последних заливаются эпоксидной смолой. Модуль размещается внутри корпуса и основательно герметизируется все той же эпоксидной смолой.

Перед установкой ячеек корпус водогенератора следует подготовить:

После загрузки топливных ячеек, подключения питания, соединения штуцера с приемником и установки крышки на корпус, сборку генератора можно считать завершенной. Остается заполнить емкость жидкостью и подключить дополнительные модули.

Собрать генератор кислорода своими руками - половина дела. Нужно подключить к нему дополнительные устройства, без которых он работать не будет. Например, датчик уровня жидкости нужно соединить с помпой для подачи воды через контроллер. Последний отслеживает сигналы датчика и при необходимости запускает подачу жидкости внутрь топливных ячеек.

Не обойтись и без устройства, позволяющего регулировать частоту тока на клеммах ННО генератора. Кроме того, вся электрическая часть должна иметь защиту от перегрузки. Для этого обычно используется стабилизатор напряжения.

Как сделать генератор водорода своими руками/How to make a DIY hydrogen generator

Что касается коллектора оксиводорода, то его простейший вариант представляет собой трубку, на которой закреплены: запорная арматура, обратный клапан и манометр.

По идее газ из коллектора можно сразу закачивать в печь системы отопления. На практике это невозможно, так как водород выделяет слишком много тепла. Поэтому перед использованием его смешивают с другим топливом.

Своими руками собрать такое устройство не так уж и сложно. Помогут в этом чертежи с пошаговыми инструкциями. Также нужно будет приготовить необходимые материалы: контейнер из пластика или корпус от старого аккумулятора, трубку длиной не менее метра, крепежные болты и гайки, герметик, лист нержавеющей стали, несколько штуцеров, фильтры и обратный клапан.

Процесс изготовления водородного генератора для автомобиля выглядит следующим образом:

Простейший гидролизатор для авто готов. Но перед установкой в транспортное средство нужно его проверить. Для этого устройство заполняется водой до уровня крепежных болтов на пластинах. К штуцеру подключается полиэтиленовый шланг. Его свободный конец опускается в заранее подготовленную емкость с жидкостью.

После подачи энергии на электроды поверхность воды во втором контейнере должна покрыться пузырьками газа. Если это произошло, то генератор готов к эксплуатации. Остается жидкость в нем заменить на щелочной электролит для повышения объемов производимого газа.

Следует понимать,что самодельный генератор водорода не является заменой традиционному топливу. Его устанавливают на автомобили в основном для экономии бензина. Она может достигать 50%. Кроме того, при использовании HHO снижаются вредные выхлопы, повышаются эксплуатационные сроки, уменьшается температура силового агрегата. И все это при ощутимом повышении мощности мотора. Всеми любимая нержавейка - доступное, но недолговечное решение. Топливные ячейки на них довольно быстро выйдут из строя.

Также при сборке гидролизатора нужно соблюдать монтажные размеры. Чтобы их получить, нужно произвести сложные расчеты с учетом качества воды, необходимой мощности на выходе и т. д.

При изготовлении устройства значение имеет даже сечение проводов, по которым на электроды подается ток. Речь идет не о производительности генератора, а о безопасности его эксплуатации, но и этот важный нюанс нужно учитывать.

Главная проблема таких приборов - большие затраты электричества для получения оксиводорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания такого топлива.

Из-за низкого КПД цена водородной установки для дома делает производство этого газа и его последующее использование для отопления невыгодным. Чем впустую расходовать электричество, проще установить любой электрокотел. Он будет эффективнее.

Что касается автомобильного транспорта, то здесь картина не сильно отличается. Да, можно сделать гидролизер для экономии топлива, но при этом снижается безопасность и надежность.

Единственное, где водород можно эффективно применять как топливо, - газосварка. Аппараты на hydrogen весят меньше, они компактнее, чем кислородные баллоны, но намного эффективнее. К тому же стоимость получения смеси здесь не играет никакой роли.

В условиях постоянно растущих цен на рынке энергетики потребители стремятся найти дешевую и качественную систему отопления. Водородные генераторы стали альтернативой классическим вариантам.

Общий вид водородного генератора

Водород – самый распространенный элемент на планете, не содержащий токсинов, имеет высокую теплоту сгорания. Получают водород путем выделения атомов H 2 из молекул воды. Поэтому применение его в новых технологиях для получения тепла оправдано. Кроме систем отопления, водородную энергию использует также электролизный сварочный аппарат.

Особенности водородных генераторов

Водородные генераторы являются прямыми конкурентами котлам, работающим на природном газе. Процесс получения водорода в качестве топлива является наиболее выгодным по отношению к добыче и транспортировке классических видов (газ, уголь, дрова и др.) к котлоагрегату. Для работы водородной установки требуется наличие только источника электроэнергии (бытовая электросеть) и воды.

Главной задачей генераторов, работающих на водороде, является самостоятельное отопление домов. В существующих системах отопления допускается применение данных агрегатов в качестве дополнительных источников тепла – теплые полы, плинтусное и потолочное отопление.

Всегда необходимо следить за температурой теплосистемы. Тепловые датчики, реле, приборы КИПиА должны работать корректно. Повышение температуры может спровоцировать расширение газа и взрыв.

Основные узлы

1. Котел. Выбирается, исходя из типа строения, площади и требуемой эффективности установки.
2. Система труб. Наиболее рациональным для отопления дома является применение труб диаметром 1,25 дюймов. Необходимо выдерживать правило – каждое последующее ответвление должно иметь меньший диаметр, чем предыдущее. Поэтому расчеты потребности в материалах и эффективности установки следует начинать с учетом минимально допустимого диаметра труб.
3. Вывод отработанных продуктов – водяного пара, без примесей.
4. Горелка. Для сжигания водорода необходима температура более 3000 градусов.

Внутреннее устройство водородного генератора

Для повышения эффективности следует приобретать модульные агрегаты с несколькими горелками – это увеличение скорости электролиза. Тип и мощность горелки выбирается также с учетом потребности помещения в теплоснабжении (площади, материала изготовления стен, климатического региона и т.д.) и оптимальной мощности генератора.

Для жилого дома самый высокий показатель мощности водородного генератора составляет 6 кВт.

Водородный генератор для дома

Принцип работы

Для выработки газообразного водорода применяется процесс электролиза – разделение молекулы на атомы путем химических реакций. Для увеличения скорости реакции необходимо введение катализатора – жидкого щелока.

В процессе распада образуется необходимый для отопления свободный H 2 . В электролизере отделение водорода и кислорода. Смешение двух химических элементов образует так называемый газ Брауна. Для мониторинга параметров и утечек газа генератор имеет специальные контроллеры.

Полученный в ходе электролиза, газ Брауна имеет коричневатый или зеленый оттенок, является невзрывоопасным веществом. После подогрева до температуры 40 градусов газ поступает в теплообменник, после чего направляется в систему отопления дома.

Следует регулярно производить осмотр и поверку приборов, т.к. от их работоспособности зависит безопасность дома.

Электролитические генераторы

Для установки электролитических генераторов необходим пакет разрешительных документов: сертификаты соответствия, разрешения Ростехнадзора и др. Агрегаты заводского изготовления соответствуют европейским стандартам экологии и безопасности.

Для внедрения системы необходим котел и трубы. Для ускорения химических реакций используют катализатор – жидкий щелок. Заправка системы производится не реже 1 раза в год.

Выделение газа происходит путем электролиза. После этого горячий пар поступает в систему отопления дома. Такие устройства наиболее эффективны для систем подогрева плинтусов, полов и потолков.

Конструкция агрегата

1. Панель управления и автоматики. Осуществляется пуск и регулировка параметров отопления.
2. Электролизер – устройство, в котором происходит разделение молекул воды.
3. Электронный блок. Состоит из трансформатора, устройства выпрямления тока, распределительных коробок, блока забора и подготовки (деминерализации) воды.
4. Система мониторинга параметров газа и поиска утечек (предотвращает аварийные ситуации).
5. Система охлаждения жидкости.

Преимущества:

1. Компактность. Изготавливается в виде небольших контейнеров.
2. Отсутствие устройства отвода отработанных газов ввиду того, что их нет.
3. Низкое потребление электроэнергии для выработки водорода: для производства 1 м3 газа необходимо 3,5 кВт электроэнергии и 0,5 л подготовленной воды.

Водородные генераторы для частного дома при потреблении электроэнергии 0,3 кВт/ ч вырабатывают до 27 кВт. Эффективность устройств находится на уровне с самыми продвинутыми и дорогостоящими системами отопления.

Приобретать водородные генераторы для частного дома следует с учетом отапливаемой площади. Для отопления больших площадей необходимо приобретать более мощные агрегаты. При недостаточной выработке газа добиться высокого КПД системы невозможно.

При эксплуатации генератора всегда необходимо соблюдать требования безопасности.

При решении купить заводской водородный генератор, необходимо выбрать котел с оптимальными техническими характеристиками (мощность, тип схемы отопления и др.). Слишком завышенные характеристики отрицательно сказываются на экономической эффективности, т.к. в этом случае увеличивается расход электроэнергии. После покупки и установки своими руками, устройство необходимо проверить специалистам.

Неисправные водородные генераторы, неквалифицированный монтаж могут стать причиной взрыва в здании, т. к. водород не имеет запаха, и его утечку определить практически невозможно.

Плюсы и минусы

Преимущества:

• для заправки устройства нужна вода;
• высокая производительность – КПД достигает 90% – выше, чем у газовых и электрокотлов;
• дешевизна установки;
• высокая экологичность системы отопления, т.к. угарные газы не вырабатываются;
• бесшумность работы агрегата;
• отсутствие необходимости сооружать дымоходы и отводящие газ трубы;
• «неисчерпаемость» энергии водорода;
• подогрев теплоносителя основан на каталитических реакциях;
• отсутствие необходимости использовать топливо, отсюда – быстрая окупаемость системы отопления.

Недостатки данных систем отопления для жилого дома:

• высокая стоимость заводских установок;
• высокая стоимость замены катализатора;
• взрывоопасность при некорректной установке или эксплуатации агрегата;
• сложность поиска специалистов – в удаленных регионах малое количество сертифицированных организаций, которые занимаются установкой и обслуживанием приборов отопления.

Внедрение в существующие системы

Сооружение новых отопительных систем – дорогостоящий и трудоемкий процесс. Приобретение водородных генераторов для небольших зданий имеет длительный срок окупаемости, поэтому часто такие устройства собирают самостоятельно.

Дополнение существующей отопительной схемы генератором требует расширения пространства. Необходимо заранее позаботиться о месте установки устройства.

Старые котлы могут быть адаптированы для работы на водородном газе: в топке размещают новые горелки. Систему дополняют необходимыми приборами для контроля параметров и поиска утечек газа.

В модернизированных системах также необходимо применение катализатора. Реконструкция старых систем обходится намного дешевле, чем полная замена оборудования.

Модернизация целесообразна, если основной узел – котел пригоден для адаптации к работе с водородными генераторами.

Сооружение водородного генератора самостоятельно позволяет сэкономить достаточно большую сумму.

Все самодельные устройства, как и приобретенные у завода-изготовителя, должны быть проверены специалистами. Установка неисправных приборов недопустима.

Актуальность установки «самоделок»

Водородные установки достаточно популярны для отопления частных домов. Потребители устанавливают как заводские, так и самодельные устройства. Достаточно сложно добиться максимально возможного КПД при внедрении кустарных генераторов. Но при необходимых навыках и заведомо исправных котлах и генераторах возможно получение эффективных систем.

Самодельный водородный генератор для дома

При отсутствии знаний химических процессов не следует проектировать установки и собирать самостоятельно генераторы. Монтаж системы отопления, обладая необходимыми навыками, выполнить возможно, при этом следует обязательно придерживаться инструкций и правил техники безопасности.

Как выбрать генератор

Главными критериями выбора являются:

1. Показатель мощности (кВт). Для больших помещений может быть одно мощное устройство либо несколько, покрывающих полностью потребности в теплоснабжении.
2. Количество контуров. Для одноконтурных и двухконтурных систем применяются разные модели генераторов.
3. Энергопотребление (кВт/ч) – расход электроэнергии на выработку водорода. Чем мощнее котел, тем больше расход.
4. Производитель. Для покупки следует выбирать проверенные марки.

Советы по эксплуатации:

• нельзя самостоятельно вносить в схему отопления изменения – внедрение новых элементов может спровоцировать утечку водорода;
• для повышения качества эксплуатации необходимо применение температурных датчиков внутри котла, что предотвратит перегрев воды;
• на горелки целесообразно установить запорную арматуру, сообщающуюся с датчиком температуры для нормального охлаждения генератора.

Монтаж водородного генератора для отопления

Видео

Альтернативные системы отопления для жилых домов становятся все популярнее. Водородные генераторы обеспечивают комфортную температуру в помещениях при минимальных финансовых затратах. Данные установки абсолютно безопасны для окружающей среды, т.к. отработанные продукты сгорания не содержат вредных соединений.

Для работы системы необходимо наличие воды и электроэнергии. При правильном проектировании обогрев домов водородом может успешно конкурировать с газовым теплоснабжением. Применение экономически целесообразно для отопления больших домов. Водородные генераторы для отопления частного дома могут применяться как в городской застройке, так и пригородной зоне.