Как сделать водородный двигатель своими руками: Как сделать водородный генератор для дома своими руками

Содержание

Водородный двигатель автомобиля — как работает и основные недостатки

Авто компании разрабатывают новые виды двигателей для автомобилей будущего. Кто-то ставит ставку на электромоторы, а кто-то разрабатывает водородные двигатели. Рассмотрим водородный двигатель и его преимущества.

Как работает

Автомобиль на водородном топливе имеет так называемый топливный элемент или по-научному — электрохимический генератор. Это своего рода «вечная» батарейка, внутри которой идет реакция окисления водорода и на выходе получается чистый водяной пар, азот и электричество. Т.е. выхлоп такого водородного автомобиля экологический чистый, в нем содержание углекислого газа CO2 равняется нулю.

Автомобиль с топливными элементами, по сути электромобиль. Только с более компактной батареей: ёмкость литий-ионного аккумулятора в 10 раз меньше, чем обычного электромобиля. Батарея нужна только в качестве буфера для хранения энергии, получаемой при рекуперативном торможении и для быстрого холодного старта.

Потому что главный источник энергии — блок топливных элементов — выходит на рабочий режим не сразу. На первых прототипах водородных машин для этого требовалось около полутора часов. На современных — не более 2 минут, чтобы начать превращение водорода и воздуха в водяной пар, азот и электроэнергию. Но на прогрев до рабочей температуры, когда КПД установки достигает 90%, уходит от 15 минут до часа в зависимости от окружающей температуры.

В баллонах хранится 5 кг водорода, обеспечивающие запас хода до 500 км. Полная заправка баллонов займет три минуты.

Главные недостатки

Главный недостаток — высокая себестоимость. Помимо электрохимического генератора, который при массовом производстве может стоить дешевле батарей для электромобилей, нужны еще прочные и легкие баки. Для этого используют дорогой углепластик.

Серьезный недостаток — энергетическая эффективность. Если использовать водород только как промежуточное звено в цепочке доставки энергии от электростанции к колесам автомобиля, то КПД составит не более 30% с учетом потерь на перекачку и охлаждение водорода перед заправкой. В отличие от 70-80% у электромобилей.

Если получать водород из попутного нефтяного газа, то КПД становится несравнимо выше — до 70%. Правда, ценой выбросов углекислого газа.

Если производить автомобили с водородными двигатели, то где взять заправки? В Европе количество водородных заправок можно пересчитать по пальцам, у нас их вовсе нет. Инженеры для таких случаев изобрели бивалентный двигатель, который может одновременно работать на водородном топливе и бензине. Владелец данного автомобиля не будет зависеть от наличия на заправке водородного топлива.

Лет через десять, когда количество водородных заправок в Европе возрастет, тогда водородомобили получат жизнь. Пока реалии не радуют. Взять хотя бы стоимость машины на чисто водородных элементах — она превышает стоимость обычного автомобиля почти в два раза. И на 20 процентов дороге гибридных версий.

практические советы по изготовлению и монтажу. Отопление водородом своими руками

Проблема исчерпания запасов природных ресурсов стала актуальной как никогда. Количество автомобилей постоянно растет, а вместе с тем и потребление нефти. Это значит, что если данная активность будет и дальше возрастать, то скоро все мировые запасы нефти будут исчерпаны. Именно это натолкнуло инженеров всего мира решить проблему путем изобретения автомобильных двигателей, которые могут работать без потребления нефтяных ресурсов. В качестве альтернативы выступают автомобильные двигатели на водородном топливе.

Каким образом используется водород

Если брать во внимание все существующие требования к альтернативным видам топлива, то водородное является самым оптимальным источником энергии. При получении его с помощью воды, можно надеяться в его неисчерпаемость. Кроме того, водородное топливо не приносит вреда окружающей среде.

Уже существует небольшое количество автомобилей с двигателями на водородном топливе, но массовости ещё нет. Хотя со временем это планируется.

За основу работы автомобильного двигателя на водородном топливе берется реакция молекул воды, то есть их деление на кислородные и водородные составляющие. В наше время на основе данной реакции работают два направления:

Водородные двигатели внутреннего сгорания

Относительно этого есть свои определенные нюансы. Во время работы происходит накаливание до высоких температур и соответственно сжатие, которое, в свою очередь, вызывает реакцию газа со всеми металлическими деталями механизма, а также со смазочными веществами. Если происходит даже небольшая его утечка, возможна контактная реакция с горячим коллектором, в результате чего возникает пламя. Для обеспечения безопасности рекомендуется использование роторного мотора. Поскольку между коллекторами есть определенное расстояние.

Принципы работы системы зажигания в автомобильных двигателях на водородном топливе тоже претерпевают некоторые изменения. Между работой автомобильного двигателя с внутренним типом сгорания и работой электродвигателя на основе водородных компонентов есть отличие по КПД. Но все недостатки вполне возможно исправить в будущем, поскольку это новое изобретение.

Агрегаты, работающие от водородных батарей

В основе работы таких агрегатов лежат свойства электромагнитной индукции. Этот принцип также используется при функционировании аккумуляторов из свинца. Процент КПД равен 45.

Осуществить проход через структуру мембраны под силу протонам. Данная мембрана разделяет собой заряды электродов. Таким образом, водород подается на анод, а кислород в свою очередь на катод. Проходящие через структуру мембраны протоны двигаются в сторону катода, в результате чего происходит реакция. Впоследствии происходит образование жидкости и электрического тока. Электричество бежит по проводам к электромотору и, таким образом, питает автомобильный двигатель энергией.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Для того, чтобы сконструировать мощный автомобильный двигатель, работающий на водородном топливе, необходимо начать свою работу с генератора. Емкость, которая является полностью герметичной, с жидкостью и погруженными в неё электродами, и есть тем самым простым генератором. Для функционирования данного приспособления необходим источник с напряжением в 12 В.

Смесь водорода с кислородом отводится через специальный штуцер, который расположен на крышке самодельной конструкции. Это является основой работы генератора для мотора на водородном топливе.

Полноценная работа системы не возможна без специального накопителя и батареи. Под корпус можно взять водопроводный фильтр или же приобрести специальную установку. У специальной установки есть одно весомое преимущество, они оборудованы электродами, обладающими высокой производительностью.

В образовании нужного газа нет никаких больших трудностей — все достаточно просто. Трудности касаются количества газа, достаточно тяжело произвести его в нужном количестве. Увеличить степень эффективности можно за счет медных электродов. Также используют электроды из нержавейки, но они менее продуктивны.

Еще понадобится электронный блок, который стабилизирует подачу тока, поскольку он имеет разную силу. Для нормальных условий реакции необходим постоянный уровень воды в емкости. Поэтому стоит сделать автоматическую подачу жидкости. Благодаря интенсивности реакции электролиза соль выделяется в достаточном количестве.

Важно! Необходимо отметить, что протекание реакции электролиза возможно только в дистиллированной воде.

Для мотора на водородном топливе готовится специальная вода в количестве 10 литров, в которую добавляется гидроксид в количестве 50 грамм.

Устройство водородного двигателя

Для работы мотора на водородном топливе понадобятся запасные емкости и отводная система. Кроме этого нужно вмонтировать специальный прибор контроля уровня жидкости.

Совет! Чтобы избежать ложной реакции нужно установить его внутри корпуса. Датчик будет подавать командные импульсы, которые обеспечат автоматическую подпитку.

Важное значение имеет датчик давления. Его включение происходит на пометке в 40 psi. В момент, когда давление повысится и достигнет пометки 45 psi, происходит отключение подкачки. В случае превышения давления выше пометки 50 psi, срабатывает установленный предохранитель.

Для установки на автомобильный двигатель с водородным типом топлива используют предохранитель, состоящий из вентиля, предназначенного для аварийной откачки и разрывного диска. Активизация разрывного диска происходит в случае, когда давление достигнет показателя 60 psi. Отвод тепла осуществляется при помощи холодной свечи.

Электрическая часть

Регуляцию частоты и ширины импульса в моторе на водородном топливе осуществляет счетчик, работающий по принципу генератора импульсного плана.

Плата мотора оснащается двумя импульсными датчиками. Ближний должен быть оборудован крупным конденсатором. Робота второго начинается при помощи выхода с контакта № 3.

Располагающийся на счетчике последний выход соединен с коммутаторами, имеющими сопротивление 220 и 820 Ом. Увеличение тока до необходимого уровня происходит за счет транзистора. Вся ответственность защиты лежит на диоде 1N4007. Что позволяет придать процессам системы стабильность.

Автомобили на водороде

Людям глубоко заинтересовавшихся идеей автомобильных двигателей на водородном топливе или двигателей с гибридной системой, лидеры авторынка могут предложить некоторые варианты автомобилей, работающих по подобным схемам. В данной сфере заметно преуспели такие концерны как Daimler, Honda, Shanghai, VW. Они выпустили на рынок автомобили с водородным типом топлива, которые достойно представили работу своих инженеров.

Работа данного автомобиля основывается на водородной системе. Он способен достигать скорости равной 160 км/час. Одной водородной заправки хватает для того, чтобы автомобиль преодолел путь в 500 км. Объем бака позволяет заправить 5 килограмм водорода в сжиженном виде. С каждым днем интерес автолюбителей к данной модели автомобиля растет.

Данный автомобиль относится к серии «B-class» и оснащен электромотором на водородном топливе, который увеличил свою мощность на 115 л.с. Одной заправки достаточно для того, чтобы автомобиль преодолел расстояние в 400 километров. На данный момент автомобиль Mercedes F-Cell не порадовал публику своим появлением, и сейчас инженеры работают над его совершенствованием.

Это еще один представитель «семерочной» линейки автоконцерна BMW. Он обладает ДВС гибридного типа. Источниками энергии является водород и бензин. Двигатель на водородном топливе системы Hydrogen заставил своих изобретателей потрать над его созданием около 20 лет. Этот автомобиль достигает отметки спидометра в 100 км/час всего за 9,5 секунд.

Заключение

Обеспокоенность мирового общества возможным появлением дефицита запасов нефти, привело к поискам новых технологических решений, которые стали бы достойной альтернативой. Именно так возникла идея разработки автомобильного двигателя, который смог работать на водородном топливе. Пока она не успела достигнуть широкого распространения, но интерес к такой новинке с каждым днем растет с положительной динамикой.

Водородные топливные элементы. Как это сделано:

Генераторы водорода, которые в настоящее время используются в автомобилях для экономии энергии, бывают двух видов: “мокрый” электролизер и “сухой”. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки, но сухой электролизер является разработкой второго поколения устройств, вырабатывающих водород для авто, так как в нем устранены значительные недостатки мокрого предшественника.

При экспериментах своими руками с генерированием водорода следует предельно осторожно соблюдать технику безопасности! Необходимо сначала изучить опыт других исследователей и практиков. Ссылки на ресурсы по данной теме с практическими примерами в конце статьи.

Всякие генераторы и устройства в этом китайском магазине .

На видео показана схема сухого генератора. Подробнее, как его сделать – на втором ролике.

Подробное описание

Для изготовления «сухих батарей» вам понадобится перфорированная нержавеющая сталь марки 316L или 316T. Толщина листа 0,4 мм, или 0,5 мм, не толще,с диаметром отверстий 2 мм, или 3 мм. Шаг отверстий в шахматном порядке, как это показано на картинке. Каждый лист слегка зашкурьте грубой наждачкой так, чтоб поверхность была покрыта царапинами. Это увеличит площадь соприкосновения стали с водой.

В изготовлении «сухих батарей» для автомобиля вам понадобится 20 листов перфорированной стали 10X10 см, с выступом 3X3 см, для электрического контакта; 19 прокладок, толщиной 2 мм, и 2 прокладки, толщиной 10 мм. Их можно вырезать из камер для автомобилей, или листов резины. Нужны также два листа из пластика 16X16 см. Лучше всего изготовить их из стенок ёмкости аккумулятора, отработавшего свой ресурс. Остальные детали вы увидите в видео-показе модели многополярной «сухой батареи». Первая и последняя прокладки 10 мм толщиной, нужны для того, чтобы пластиковые детали для поступления и выхода воды в системе батарей не упирались плотно в первый и последний стальные листы. В стальных пластинах, в выступах для электрических контактов, просверлите отверстие такого диаметра, чтобы болт в них входил как по резьбе, то есть плотно! Пластины должны чередоваться контактами. Одна пластина контактами на правый болт; другая – контактом на левый болт. И так далее.

Система электролиза

Система электролиза состоит из следующих частей: Аккумулятор. «Сухая батарея». Первая ёмкость для дистиллированной воды с примесью гидроксида калия. Гидроксид калия должен иметь 95% насыщенности!. Вторая ёмкость с обычной, чистой водой для очистки газа. Прибор давления. Клапан, предотвращающий возврат газа обратно к системе.

Подсоединение от аккумулятора плюсового и минусового кабеля к «сухой батарее». Поступление воды, с примесью гидроксида калия в батарею. Образующийся газ с остатками воды выходит из батареи и поступает в ёмкость. Затем, через фильтр, предотвращающий выход воды, газ из первой ёмкости поступает во вторую емкость, для очистки через воду. Для этого используется длинная трубка, идущая почти к самому дну второй ёмкости. В первую и вторую емкости можно поверх воды уложить устойчивый к кислотам, не тонущий и пористый материал для предотвращения всплесков воды при качке, тряске и наклонах автомобиля во время езды. Затем через фильтр, предотвращающий выход воды очищенный газ из второй емкости проходит через прибор, показывающий давление газа.

Из прибора давления газ проходит через клапан, который предотвращает возврат газа обратно по системе. Клапан состоит из медной трубки с герметично закручивающимися крышками по оба конца. В крышках устанавливаются ниппеля, пропускающие воздух в одном направлении, то-есть из системы электролиза наружу. А в медную трубку плотно набивается «стальная шерсть» марки 0000. Без этого клапана система электролиза будет взрывоопасна!

Сухие батареи» собираются и разбираются легко. Предложенные параметры стальных пластин избавят вас от головной боли вычислений. Если «сухая батарея», при мощности аккумулятора вашего авто, мало эффективна, тогда снизьте число пластин поровну на плюс и минус. Если же батарея сильно греется, тогда добавьте число пластин также поровну, одна на плюс, другая на минус и так далее. Первую и вторую ёмкости, в системе электролиза, делайте той площадью и формы, чтобы удобней их можно было разместить под капотом. Для надёжности, сделайте к ним и к «сухой батарее» стальные кожухи. Газ подаётся в двигатель через воздухозаборную систему. При этом надо снизить впрыск топлива. Марок автомобилей много, поэтому здесь подход нужен индивидуальный. В общем, думайте, экспериментируйте.

На этом сайте вы найдёте видео и чертежи водного инжектора и высоковольтного реле зажигания. А на этом русскоязычном сайте vodorod-na-avto.com много полезной информации с подробностями и испытаниями генераторов водорода для машин.

Науке известно всего одно абсолютно чистое топливо – это водород, которые используется в космической промышленности. В процессе горения водорода образуются соединения с кислородом, то есть вода. Запасы этого топлива неисчерпаемы, т. к. оно наравне с гелием является основным «стройматериалом» во Вселенной.

Сегодня мы расскажем про водородные генераторы, обретающие в последнее время все большую популярность благодаря доступной стоимости и экологичности.

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.

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.

Устройство водородного генератора

А теперь ознакомимся более детально с водородным вариантом обогрева дома. И суть его, как уже отмечалось, в том, чтобы вырабатывать Н2О, этот вариант вполне заслуживает, чтобы его считали альтернативой природному газу. Что характерно, среднестатистическая температура горения в данном случае может достигать 3-х тысяч градусов, поэтому потребуется использование специальной водородной горелки в отопительной системе. Объясняется это тем, что лишь такая горелка способна выдерживать столь значительный нагрев.

Есть несколько компонентов, из которых состоит отопление водородного типа, ознакомимся с ними.

Упомянутая выше горелка. Она необходима для одной простой цели – создавать открытое пламя.
Водородный генератор – он будет обрабатывать смесь посредством разложения воды на молекулярные составляющие. И для того чтобы оптимизировать химическую реакцию, можно использовать в ее процессе катализаторы.
Собственно, котел. Здесь он служит в роли своего рода теплообменника. Саму горелку устанавливают в топочную камеру, благодаря чему носитель тепла в системе и прогревается до требуемой температуры.

Обратите внимание! Тем, кто запланировали изготовить водородные генераторы, напоминаем, что для этого им придется усовершенствовать уже наличествующее оборудование по схеме, указанной ранее. Но зато такое самодельное оборудование более экономично, чем его «магазинные аналоги», купленные за большие деньги.

Сильные стороны водородного отопления

Положительные качества, которыми обладает отопление с помощью водорода, многочисленны. Именно этим и объясняется столь значительная популярность системы.

Отличный КПД, коим она характеризуется, может достигать 96 процентов.
Экологичность. Объясняется это тем, что единственным побочным продуктом, отходами, если можно так выразиться, является чистая вода, производимая в газообразном состоянии. А водяной пар, как известно, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
Для функционирования в системе водорода никакое пламя не требуется. Тепловая энергия появляется вследствие каталитических химических реакций. Соединяясь с воздухом, водород образуется воду, что сопровождается появлением большого количества энергии. Поток тепла (а его температура достигает 40 градусов) подается в теплообменник. Вполне очевидно, что это наиболее оптимальный вариант для системы «теплого пола».

Слабые стороны

Ознакомившись с достоинствами, приступаем к недостаткам водородного отопления.

Невзирая на то, что в более продвинутых странах такой способ отопления крайне популярен, в нашей стране ему пока что не уделяют нужного внимания. Именно поэтому приобретение и монтаж данного оборудования столь проблематичен и сопряжен с рядом трудностей.
Средняя комнатная температура приводит к тому, что водород приобретает газообразное состояние. Более того, это вещество взрывоопасно, в связи с чем транспортировать его, особенно на большие расстояния, очень сложно.
Баллоны, содержащие водород, должны сертифицироваться соответствующими специалистами, на обучение которых требуется достаточно много времени.

Как установить водородный котел?

На данный момент многие предпочитают самостоятельно производить водородные генераторы для своих отопительных систем. И в этом нет ничего удивительного, ведь «магазинные» аналоги не только очень дорого стоят, но и обладают не слишком высоким КПД. А вот если этот прибор сделать своими руками, то эффективность его будет на порядок выше.

Существует несколько вариантов того, как собрать генератор, работающий на водороде. Но в любом случае для его изготовления в домашних условиях потребуются следующие расходные материалы.

12-вольтный источник энергии.
Несколько трубок, выполненных из нержавеющей стали и имеющих различный диаметр.
Резервуар, в котором будет расположена конструкция.
ШИМ-регулятор. Важно, чтобы его мощность составляла как минимум 30 ампер.

Это основные комплектующие, из которых обычно состоят самодельные водородные генераторы. Кроме того, не забывайте о резервуаре под дистиллированную воду – его наличие также обязательно. Воду необходимо подавать в герметичную конструкцию с находящимся внутри диалектиком. В этой же конструкции будет располагаться комплект, сделанный из пластин «нержавейки», примыкающих одна к другой посредством изоляционного материала. Важно, чтобы 12-вольтное напряжение подавалось именно на эти пластины. Если все будет сделано правильно, то при подаче напряжения вода распадется на 2 газообразные элемента.

Обратите внимание! Более эффективной в этом плане является использование постоянного тока (он обязан иметь конкретную частоту), производимого генератором типа ШИМ. В таком случае импульсный ток (либо же переменный) будет заменен постоянным. В результате этого эффективность оборудования существенно повысится.

Какую воду использовать – дистиллированную или из-под крана?

Здесь ничего сложного нет. Водопроводная жидкость может использоваться, но лишь в том случае, если в ней нет примесей тяжелых металлов. Но чтобы оборудование работало более эффективно, лучше использовать все же дистиллированную воду, добавляя в нее небольшое количество гидроксида натрия. Соотношение в данном случае должно быть следующим: по столовой ложке гидроксида на каждые десять литров воды.

Какой именно металл следует использовать?

Этот вопрос спорный. Так, во многих – в том числе весьма авторитетных – источниках говорится, что для водородного отопления необходимо использовать лишь редкие металлы. В действительности это не совсем верно, так как вполне можно использовать и нержавеющую сталь, о чем мы уже говорили выше. Хотя в идеале это должна быть ферримагнитная сталь. Отличается она тем, что не притягивает к себе частички не нужного мусора. Также отметим, что при выборе металла ориентироваться лучше все же на «нержавейку», которая не подвержена процессу окисления.

Как видим, соорудить водородный котел не так сложно, как кажется. Необходимо лишь правильно подобрать расходные материалы и тщательным образом изучить схему отопительной системы такого типа. Установив все необходимое оборудование, произведите проверку, дабы убедиться в том, что оно действительно качественное и достаточно эффективное.

Видео – Изготовление водородного генератора

О законе сохранения энергии

Этот закон гласит, что все в мире взаимосвязано: если где-то убыло, то куда-то обязательно прибудет. И чтобы посредством электролиза можно было получить газ, определенное количество электрической энергии затратить все же придется. А энергия, как известно, получается преимущественно в результате создания тепла при сгорании иных типов топлива. И пусть даже мы возьмем чистую энергию, необходимую для генерирования электричества, и ту, что дает водород после сгорания, то потери будут двукратными (как минимум!) даже на самом современном оборудовании. Выходит, 1/2 средств просто выбрасывается на ветер. Более того, это лишь расходы, связанные с эксплуатацией, а стоимость оборудования, которое, как отмечалось, недешевое, не учитывается. Вспомним хотя бы водородные генераторы.

Если верить исследованиям, проведенным в Америке, то цена одного килограмма водорода (вернее, расходы на его создание) равна:

6,5 доллара при использовании промышленной электрической сети;
9 долларов при эксплуатации ветряных генераторов;
20 долларов в случае применения солярных приборов;
2,2 доллара при использовании твердого топлива;
5,5 доллара, если вещество производится из биомассы;
2,3 доллара, если речь идет об электролизе при высокой температуре, осуществляемом на атомной станции (самый дешевый способ, но самый далекий от обычного бытового применения).

Обратите внимание! Даже самый продвинутый генератор бытового типа будет значительно уступать по всем параметрам аналогичному промышленному прибору. Поэтому, ввиду описанных цен, говорить о том, что водород может составить серьезную конкуренцию природному газу, нельзя. То же относится и к электроэнергии, дизелю и даже тепловым насосам.

Перспективы энергетики с использованием водорода

А теперь попытаемся выяснить, действительно ли существуют шансы снизить себестоимость чистого водорода. Сразу оговоримся, что все шансы для этого есть. Прежде всего, сюда относится технология получения не дорогостоящей электроэнергии с применением возобновляемых ее источников. Кроме того, в процессе катализации могут использоваться более дешевые химические катализаторы. К слову, такие уже давно существуют и используются в водородных ячейках для топлива (речь идет об автомобилях). Хотя здесь, опять же, мы натолкнулись на их чересчур высокую стоимость.

Но технологии все время совершенствуются, наука не стоит на месте. В один прекрасный момент нефть все же закончится, а людям придется переходить на какой-то другой, альтернативный энергетический источник. Но на данный момент и, пожалуй, на ближайшие десятилетия можно говорить с уверенностью: энергетика с использованием водорода сама по себе пока что убыточна. К исключениям относятся лишь те случаи, когда водород является побочным продуктом каких-либо других процессов технического плана. Конечно, возможны и различные программы по поддержке и развитию водородной энергетики, но для этого требуется помощь крупных корпораций и, разумеется, государства.

В качестве заключения

Трудно сказать, какая энергетика станет в будущем основной – водородная, ядерный синтез, применение гравитации и проч. Но специалисты уверяют, что первые электролизные реакторы, способные составить конкуренцию современным атомным, появятся как минимум через двадцать-тридцать лет. Некоторые вообще скептически настроены по этому поводу. Но реальные профессионалы верят, что водородные генераторы станут вскоре предметом высоких технологий, а не самоделкой из подручных средств, которую мы описали выше. На этом все, теплых вам зим!

Для отопления частного дома используют разные способы. Они различаются между собой как по способу передачи тепла, так и по типу используемого энергоносителя. При использовании водяного отопления выделяют несколько типов котлов в зависимости от вида топлива:

Водородный генератор для отопления частного дома

Твердотопливные – используют для работы твердое топливо, которое при сгорании выделяет тепло.
Электрические – в таких котлах тепло получают путем преобразования электроэнергии.
Газовые – тепло выделяется при сгорании газа.

Если рассматривать газовые котлы, то они в основном работают на природном газе, хотя есть модели и под сжиженный газ, а в последнее время начинают применять в качестве топлива водород, вырабатываемый из воды в специальных устройствах – водородных генераторах.

Принцип работы

Из школьного курса физики известно, что вода при воздействии на нее электрического тока разлагается на две составляющие: водород и кислород. На основании этого явления построен так называемый генератор водорода. Это устройство представляет собой агрегат, в котором происходит электрохимическая реакция для получения из воды водорода и кислорода. Процесс электролиза воды показан на рисунке ниже.

Процесс электролиза воды

На выходе генератора образуется не водород и кислород в чистом виде, а так называемый газ Брауна, по имени ученого, который впервые получил его. Его еще называют «гремучим газом», так как он при определенных условиях взрывоопасен. Причем при сгорании этого газа можно получить почти в четыре раза больше энергии, чем было затрачено на его производство.

Такая установка для производства водорода изображена на рисунке ниже.

Промышленная установка для производства водорода

Плюсы и минусы

Из достоинств такого вида отопления можно выделить следующие:

Это экологически чистый вид отопления, так как при сгорании водорода в кислородной среде образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких вредных веществ в атмосферу.
Можно без особых переделок подключить генератор к существующей системе водяного отопления частного дома.
Установка работает бесшумно, поэтому не требует какого-то особого помещения.

Недостатки:

У водорода большая температура горения, которая в среде кислорода может достигать 3200°С, поэтому обычный котел может выйти из строя очень быстро. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, поэтому проблему можно считать практически решенной.
При работе с газом Брауна нужно быть очень осторожным, поскольку он взрывоопасен. Это решается использованием в устройстве различных предохранительных клапанов и автоматики.
Требует использования для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
Большая стоимость оборудования. Для решения этой проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода своими руками.

Генератор водорода своими руками

Самодельное устройство схематически представляет собой емкость с водой, куда помещены электроды для преобразования воды в водород и кислород.

Для того чтобы своими руками сделать подобное устройство, понадобятся:

Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдет нержавейка марки 12Х18Н10Т.
Пластины из оргстекла.
Резиновые трубки для подвода воды и отвода газов.
Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.

Сначала нарезают нержавеющие пластины на прямоугольники 200×200мм. Уголки на пластинах нужно срезать для того, чтобы потом стянуть всю конструкцию болтами. В каждой пластине просверливаем отверстие диаметром 5мм, на расстоянии 3см от низа пластин, для циркуляции воды. Также к каждой пластине припаивают провод для присоединения к источнику питания.

Перед сборкой из резины делают кольца с внешним диаметром 200мм и внутренним – 190мм. Еще нужно приготовить две пластины из оргстекла толщиной 2см и размерами 200×200мм, при этом нужно предварительно сделать в них отверстия по четырем сторонам под стягивающие болты М8.

Сборку начинают так: сначала кладут первую пластину, затем резиновое кольцо, промазанное с обеих сторон герметиком, далее следующую пластину и так до последней пластины. После этого необходимо всю конструкцию стянуть с двух сторон с помощью шпилек М8 и пластин из оргстекла. В пластинах просверливаются отверстия: в одной – внизу для подвода жидкости, в другой – вверху для отвода газа. Туда вставляется штуцер. На эти штуцера одеваются медицинские полихлорвиниловые трубки. В итоге должна получиться конструкция, как на рисунке ниже.

Водородный генератор своими руками

Для того чтобы исключить попадание газа обратно в газогенератор, на пути от генератора к горелке необходимо сделать водяной затвор, а еще лучше два затвора.

Конструкция затвора – это емкость с водой, в которую со стороны генератора трубка опущена в воду, а та трубка, что идет к горелке, выше уровня воды. Схема генератора водорода с затворами изображена на рисунке ниже.

Схема генератора водорода с водяными затворами

В электролизере – герметичной емкости с водой с опущенными электродами при подаче напряжения начинает выделяться газ. По трубке 1 он подается к 1 затвору. Конструкция водяного затвора устроена таким образом, как видно из рисунка, что газ может двигаться только в направлении от электролизера к горелке, а не наоборот. Этому мешает разная плотность воды, которую нужно преодолеть на обратном пути. Далее по трубке 2 газ движется к 2 затвору, который предназначен для большей надежности системы: если вдруг по какой-то причине не сработает первый затвор. После этого газ подается к горелке с помощью трубки 3. Водяные затворы являются очень важной частью устройства, поскольку препятствуют движению газа в обратную сторону.

При попадании газа обратно в электролизер может произойти взрыв устройства. Поэтому ни в коем случае нельзя эксплуатировать прибор без водяных затворов!

Эксплуатация

После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.

После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.

Предварительно работы лучше проводить на открытом воздухе вне дома. Поскольку установка взрывоопасна, все работы следует проводить с особой осторожностью.

При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.

Генератор в системе отопления

После того как проведены испытания можно подсоединять установку к газовому котлу дома. Для этого котел нужно немного переделать, а именно своими руками сделать жиклер с отверстием меньшего диаметра, чем у заводского, рассчитанного на природный газ. Генератор в собранном виде изображен на рисунке ниже.

Генератор водорода в собранном виде

В систему отопления частного дома обязательно должна быть залита вода. Пламя горелки может расплавить котел, если там не будет воды.

После этого регулируют подачу воды в устройство и начинают устранять пробки в системе отопления дома. Затем с помощью регулировки подачи воды и напряжения питания настраивают работу котла.

При эксплуатации установки в течение отопительного сезона проводят окончательное испытание, в ходе которого решаются несколько вопросов:

Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.

На основании этих данных можно к следующему отопительному сезону подготовиться более основательно. Во время эксплуатации можно увидеть, что нуждается в усовершенствовании, может какую-то часть устройства нужно переделать. Возможно, в переделке и модернизации нуждается сам котел, для того чтобы он не вышел быстро из строя. Также если в дальнейшем планируется пользоваться устройством, может, есть смысл приобрести дистиллятор для воды?

Видео про генератор

Как сделать водородный генератор своими руками без электричества, можно узнать из этого видео.

Главный вопрос, который интересует многих, – настолько дорого или дешево обходится такое отопление? Это можно узнать, если вести статистику во время отопительного сезона. Причем необходимо подбивать все затраты, такие как стоимость дистиллированной воды, стоимость щелочи, расходы на электричество, на ремонт котла и на изготовление установки. На основании этого можно принимать решение, подходит такой вид отопления для дома или нет.

Вконтакте

Изобретатели всех мастей, от домашних умельцев до консолидаций академиков, пытаются создать нечто новое. В приоритете – энергосбережение и экономия, новые котлы и новые самые дешевые виды топлива.

Идея создать топливо для дома из воды, или с примесью воды для его удешевления, не нова. Она до сих пор находится на главенствующие позициях среди домашних изобретателей.

Можно ли отапливать свой дом буквально водой?, какие получились результаты?, — далее…

В чем идея

Известно, что вода состоит из водорода и кислорода, Н2О. Сам водород (Н2) горит, выделяя энергии в 3 раза больше чем обычный природный газ. Кислород (О2)– окислитель при горении, очень активное вещество, вступает в реакции с тем же водородом, углеродом (С) образуя воду и углекислый СО2 или угарный СО газы с большим выделением тепла.

Если каким-то образом воду расщепить на составляющие, то можно получить самые нужные топливные элементы.

Возникает вопрос, — что будет, например, если водяной пар подавать в плазму, подмешивать в горящие дрова или уголь…

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Добавляем воду в обычное топливо

По аналогии другой эксперимент от людей, которые называют себя «домашними изобретателями».

Что будет если воду добавить в солярку? Оказывается — смесь горит! Также меньше копоти, возникает некоторая бурность горения, слышен треск.

В бутылку с водой добавляем немного солярки, хорошенько перебалтываем, даем постоять минут пять, затем окунаем в верхушку смеси бумажку, поджигаем, – горит.

Другой эксперимент. Смешиваем солярку с водой в каких-то пропорциях, заливаем в дизель трактора, — заводим агрегат, трактор работает. т.е. тарахтит, стоя на месте…

И еще подобных экспериментов с добавлением воды в какое-либо топливо (горючее вещество) – в бензин, газ, масло, солярку, — можно придумать множество. И при аккуратном исполнении, вероятно получить горение…

Подобные видеоролики от «изобретателей» без труда можно найти в сети. И можно сделать вывод, что водой можно отапливать дом, например…

Что можно поставить под сомнение

В подобных экспериментах не договаривается главное – количество получаемого, тепла, выделившейся энергии и произведенной работы.

Это касается и вечного полена, и сжигания солярки с водой. А «трактор на воде» сможет ли сдвинуться с места, не то что работать месяцы и годы, — не известно.

Ведь все знают, что водой тушат, а не разжигают…. Потому, что у воды большая теплоемкость, она охлаждает горящий объект, обволакивает его, предотвращая доступ кислорода из воздуха к углероду (обычно) в топливе. Поэтому затушить костер водой из бутылки – нет проблем.

Почему нельзя топить водой

Известно следующее. Чтобы разложить воду на кислород и водород, нужно затратить энергии больше, чем выделится при их обратной реакции. Соотношение примерно такое:

на расщепление воды – 100% энергии;
при сжигании составляющих выделится только 75% энергии.

Поэтому до сих пор на воде ни что не ездит, не летает, не крутится…

Автомобиль, работающий на чистой воде, давно уже создан. Расщепление воды получается посредством электролиза – на одном электроде выделяется Н2, на другом – О2. Затем они же сжигаются в двигателе внутреннего сгорания. Но такой автомобиль оказался самым не экономичным из всех существующих…

Обман чистой воды

Все эксперименты с добавлением воды в обычное топливо (по «сжиганию воды») — чистый обман. Ни какой энергии не добавляется. Наоборот, польза уменьшается, так как большая часть энергии расходуется на испарение воды.

Вода при нагревании от обычного горения ни в какие реакции не вступает– она просто испаряется. И на этот процесс нужно отобрать львиную долю тепла, которое можно было бы использовать с пользой.

Например, при сжигании сухих дров, с влажностью не больше 20%, выделится около 3,9 кВт с одного килограмма топлива.
При сжигании влажной древесины, 50% влажности, — лишь до 2,2 кВт с килограмма.

Что происходит на самом деле

Мы всегда топим с водой

Водяной пар всегда присутствует в воздухе. В жилых помещениях в среднем влажность воздуха составляет 50% , в дождливую погоду на улице влажность 90%. Так что вода и так присутствует при горении любого топлива, она находится в большом количестве непосредственно на раскаленной поверхности вещества, реагирующего с кислородом из воздуха, хотим мы этого или нет. Оказывается, что экспериментов подобных проводить не надо, вода и так всегда присутствует в пламени….

проект создания установки Электролизер для автомобиля своими руками чертежи

Содержание

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения. Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие. Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг. При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел. Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат. Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками. Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин :

Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах. В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д. Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает. При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С. Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии :

достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
правильного выбора материала для изготовления электродов;
высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии. Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле. Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

Автомобилестроение является одним из самых перспективных направлений промышленности. Мировые концерны стремятся вкладывать немалые деньги в развитие новых технологий, которые в будущем должны улучшить эксплуатационные качества транспортных средств. Малейшее изменение в принципах работы автомобиля способно кардинально изменить его динамику, ходовые качества, а также уровень безопасности. При этом наиболее значительные перемены обещают альтернативные источники топлива и, в частности, авто на водороде, которые уже сегодня можно наблюдать в линейках передовых производителей. Несмотря на появление серийных моделей такого типа, конструкторы все еще находятся в поисках наилучшего применения водорода. Но тот факт, что внедрение данного топлива в алгоритм действия двигателя приносит целый ряд преимуществ, бесспорен.

Специфика водородных автомобилей

Далеко не всегда переход от традиционных технологий к новым решениям позволяет достичь улучшения качественных показателей эксплуатации транспорта. Так происходит с электромобилями, которые хоть и считаются экологически чистым и сравнительно экономным видом технического средства, но имеют много недостатков, среди которых неудовлетворительная динамика. В свою очередь, при условии сбалансированного устройства может сохранить и достоинства машин с классическими двигателями, и обеспечить несколько новых преимуществ. Интерес к данному виду топлива со стороны производителей обусловлен возможностью повышения экологичности транспорта, а также экономией энергоносителя. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания агрегаты на водороде практически не выбрасывают вредные вещества. Такого результата можно добиться лишь при условии полного избавления от традиционных моторов, а в этом случае будут заметны и сокращения в мощности.

Комбинация водорода и ДВС

На сегодняшний день автопроизводители используют несколько концепций применения водорода. Одной из самых распространенных является гибридный вариант, при котором происходит совмещение двигателя внутреннего сгорания и водородных элементов. Изначально концептуальные авто на водороде, выполненные с таким подходом, отличались невысокой мощностью. Однако последние разработки демонстрируют обратную ситуацию, когда силовой потенциал увеличивается на 10-15%. Но, опять же, повышение мощности нивелирует преимущество в виде экологической чистоты и стоимости содержания машины. Есть и другой негативный фактор от использования водорода в системе ДВС. В процессе эксплуатации топливо вступает в реакцию с элементами конструкции, что существенно сокращает рабочий ресурс материалов силового агрегата.

Технические характеристики машин на водороде

Первым серийником, который снабжался водородной силовой установкой, является четырехдверный седан Mirai от концерна Toyota. Разработчики использовали нестандартную конфигурацию, в которой основу начинки представляет электромотор, подключенный к преобразователю водорода. В итоге гибридная машина обеспечивает 151 л. с., максимальную скорость в 180 км/ч и разгон до «сотни» за 9 сек. При этом одна заправка позволяет преодолевать почти 500 км, что очень неплохо для первого авто на водороде. Технические характеристики водородных кроссоверов также впечатляют — например, Hyundai Intrado получил аккумулятор на 36 кВт*ч, обеспечивающий ход до 600 км. Но самое важное, что вредные выбросы в данном случае сведены к нулю. Компании уже сегодня предлагают водородные машины с привлекательными рабочими данными. Среди останавливающих этот прогресс факторов можно отметить лишь отсутствие инфраструктуры, позволяющей использовать новые технологии широкой массе потребителей.

Генераторы водорода

Пока крупные производители осваивают высокотехнологичные двигатели, задействующие водород в качестве источника энергообеспечения, в среднем звене наблюдается распространение вспомогательных генераторов, позволяющих перерабатывать топливные элементы данного типа. Поскольку основной целью использования новых видов топлива является повышение экологичности процесса и снижение стоимости питания, то в некоторых случаях для этого достаточно внедрить в конструкцию только соответствующий реактор. Такую функцию, в частности, выполняет на авто, который также называют газовым преобразователем. При этом существует две разновидности таких установок — с жидкими и сухими компонентами. С точки зрения эффективности, выгоднее второй вариант, так как жидкие элементы требуют больших объемов тока, повышая размеры батареи.

Принцип работы водородных реакторов

Положительные отзывы о водородных машинах

С точки зрения экологических организаций и самих производителей, преимущества использования водорода очевидны. Что касается конечного потребителя, то для него выгода от применения новых топливных элементов пока не так выражена. Тем не менее наиболее удачные образцы автомобилей такого типа демонстрируют экономию при эксплуатации, что в будущем может стать одним из главных факторов популярности данной техники. В плане динамических качеств и мощности генератор водорода для авто вызывает противоречивые суждения, но и тут есть положительные сдвиги. Рациональный расход топлива дает не только экономию, но и повышение производительности силовой установки — соответственно, в некоторых случаях повышается и мощность.

Негативные отзывы

Даже если дело касается передовых разработок в этой области, пользователям приходится сталкиваться с проблемами неразвитой инфраструктуры. Как и в случае с другими версиями гибридов, водородные машины требуют обслуживания на специальных станциях. Конечно, есть и модели, которые работают на растворах, поставляемых в баллонах. Но в данном случае отмечаются жесткие условия хранения, соблюдения которых требует водород на авто. Отзывы с критикой отдельно отмечают модернизированные машины, работавшие на традиционных двигателях. Дело в том, что интеграция водородных установок зачастую приводит к быстрому износу ближайших узлов и деталей.

Сравнение с альтернативными технологиями

Как отмечают специалисты, рано или поздно в мировом автопроме будут преобладать технологии, соответствующие высоким нормам экологической безопасности. Наряду с водородными концептами, на эту роль претендуют электромобили, различные гибриды, модели, работающие на жидком азоте и т. д. Но, в отличие от перечисленных концепций, тот же HHO-генератор водорода на авто является наиболее простым в технической реализации. Если для электродвигателя разработчикам приходится зачастую создавать новую конструкцию в пространстве с двигателем, то внедрение водородного реактора под силу любой современной автомастерской. Другое дело, что генератор нельзя рассматривать как самый лучший пример использования альтернативного топлива для транспорта.

Заключение

Водород в качестве источника для снабжения силовой установки транспорта использовали еще на заре появления первых автомобилей. Однако высокая производительность классических двигателей внутреннего сгорания затмила разработки такого рода. Собственно, и в наши дни по целому ряду параметров авто на водороде не способны конкурировать с привычными моделями. Актуальность же данного направления вызвана отсутствием загрязняющих атмосферу веществ. Есть и определенные преимущества в других нюансах эксплуатации, но они не являются принципиальными для производителей. Если же говорить о жертвах, на которые придется идти создателям водородных автомобилей, то они, скорее всего, ограничатся скромной мощностью и внесением конструкционных элементов, которые могут повлиять на эргономику.

С экранов телевизоров нам заявляют, что количество нефти стремительно уменьшается, и вскоре бензиновые машины отойдут в далёкое прошлое. Вот только это не совсем верно.

Действительно, количество разведанных запасов нефти не очень велико. В зависимости от степени потребления их может хватить на период от 50 до 200 лет. Но в этой статистике не учитываются до сих пор неразведанные места нефтедобычи.

В действительности нефти на нашей планете более чем достаточно. Другой вопрос, что сложность её добычи постоянно возрастает, а значит, растёт и цена. К тому же нельзя списывать со счетов экологический фактор. Выхлопные газы сильно загрязняют среду и с этим нужно что-то делать.

Современная наука создала множество альтернативных источников энергии вплоть до двигателя ядерного распада в ваших машинах. Но большинство из этих технологий пока что представляют собой концепты без возможности реального применения. По крайней мере, так было до недавнего времени.

С каждым годом машиностроительные компании выпускают всё больше машин, работающих на альтернативных источниках питания. Одним из самых эффективных решений в данном контексте является водородный двигатель от бренда «Тойота». Он позволяет полностью забыть про бензин, делая автомобиль экологичным и дешёвым транспортом.

Водородные двигатели

Типы водородных двигателей и их описание

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

Принцип работы

Водородный двигатель работает на основе принципа электролиза. Данный процесс происходит в воде под воздействием специального катализатора. В результате выделяется гидроген. Его химическая формула следующая — ННО. Газ не обладает взрывоопасными качествами.

Важно! Внутри специальных ёмкостей газ смешивается с топливно-воздушной смесью.

В состав генератора входит электролизер и резервуар. За процесс генерации газа отвечает модулятор тока. Для обеспечения наилучших результатов в инжекторных водородных двигателях устанавливается оптимизатор. Это устройство отвечает за регулирование соотношения топливно-воздушной смеси и газа Брауна.

Характеристики катализаторов

Катализаторы, используемые для создания нужной реакции в водородном двигателе, могут быть трёх видов:

Цилиндрические банки. Это самая простая конструкция, работающая на довольно примитивной системе управления. Производительность водородного двигателя, работающего с данным катализатором, не превышает 0,7 литра газа в минуту. Такие системы могут использоваться на машинах с водородным двигателем объёмом до полутора литра. Увеличение числа банок позволяет превысить данный лимит.
Раздельные ячейки. Считается, что именно такой тип катализатора является наиболее эффективным. Производительность системы составляет более двух литров газа в минуту, КПД — максимальный.
Открытые пластины или сухой катализатор. Данная система рассчитана на длительный срок работы. Производительность колеблется в диапазоне от одного до двух литров газа в минуту. Открытое расположение обеспечивает максимально эффективное охлаждение.

Эффективность водородных двигателей с каждым годом растёт. Сейчас начинают вводиться в эксплуатации гибридные устройства, функционирующие на водороде и бензине. В свою очередь, конструкторы не прекращают искать наиболее эффективной модели катализатора, обеспечивающей ещё большую производительность.

Водородный двигатель своими руками

Генератор

Чтобы создать эффективный водородный двигатель для автомобиля своими руками, нужно начать с генератора. Самый простой самодельный генератор — это герметичная ёмкость с жидкостью, в которую погружаются электроды. Для такого устройства достаточно источника питания в 12 В.

Штуцер устанавливается на крышке конструкции. Он отводит смесь водорода с кислородом. Собственно, это и есть основа генератора для водородного двигателя, которая подключается к ДВС.

Чтобы создать полноценную систему также понадобится дополнительный накопитель и аккумулятор. В качестве корпуса лучше всего использовать водопроводный фильтр или же можно купить специальную установку. В последней применяются цилиндрические электроды повышенной производительности.

Как видите, выделить нужный газ для реакции не так-то уж и сложно. Намного сложнее произвести его в нужном для водородного двигателя количестве. Чтоб повысить эффективность необходимо использовать электроды из меди. В крайнем случае подойдёт и нержавейка.

В ходе реакции ток должен подаваться с разной силой. Поэтому без электронного блока не обойтись. К тому же в резервуаре всегда должно быть определённое количество воды, чтобы реакция проходила в нормальных условиях. Система автоматической подпитки в водородном двигателе решает эту проблему. Интенсивность электролиза обеспечивает достаточное количество соли.

Важно! Если вода дистиллированная, электролиза не будет вовсе.

Чтобы сделать воду для водородного двигателя необходимо взять 10 литров жидкости и добавить столовую ложку гидроксида.

Устройство водородного двигателя

В первую очередь нужно позаботиться о дополнительных резервуарах и трубопроводе. Водородный двигатель нуждается в датчике уровня воды, который устанавливается в середине крышки. Это предотвратит ложное срабатывание при движении вверх-вниз. Именно он будет давать команду системе автоматической подпитки, когда это понадобится.

Особую роль играет датчик давления. Он включается на показателе в 40 psi. Как только внутреннее давление достигнет показателя в 45 psi, подкачка отключается. При превышении 50 psi сработает предохранитель.

Предохранитель водородного двигателя должен состоять из двух частей: вентиля аварийного сброса и разрывного диска. Разрывной диск активируется, когда давление достигает 60 psi, не нанося никакого вреда системе.

Для отвода тепла нужно использовать самую холодную свечу. Не подходят свечи с платиновыми наконечниками. Платина — отличный катализатор для реакции водорода и кислорода.

Важно! Уделите особое внимание созданию вентиляции картера водородного двигателя.

Электрическая часть

Важную роль в электрической схеме водородного двигателя играет таймер 555. Он выполняет роль импульсного генератора. Мало того, с его помощью можно регулировать частоту и ширину импульса.

Важно! Таймер имеет три частотных диапазона. Сопротивление резисторов в пределах 100 Ом. Подключение происходит параллельно.

В плате водородного двигателя должно быть два импульсных таймера 555. При этом первый должен иметь конденсаторы большей ёмкости. Выход с ноги 3 поступает на второй генератор. Он его собственно и включает.

Третий выход второго таймера импульсного водородного генератора подключается к резисторам на 220 и 820 Ом. Транзистор усиливает ток до нужной величины. За его защиту отвечает диод 1N4007. Это обеспечивает нормальную работу всей системы.

Итоги

Сейчас водородный двигатель уже не плод фантазии учёных, а вполне реальная разработка, которую можно сделать самостоятельно. Конечно, по характеристикам подобный агрегат будет уступать заводской модели. Но экономия для ДВС всё равно будет заметной.

Водородные двигатели не просто помогают сократить потребление бензина, но и являются полностью безопасными для окружающей среды. Именно поэтому уже в первом квартале продажи водородного автомобиля марки «Тойота» побили все рекорды в Японии.

Мы привыкли считать самым доступным видом топлива природный газ. Но оказывается, у него есть достойная альтернатива – водород, получаемый при расщеплении воды. Исходное вещество для выработки этого топлива мы получаем вообще бесплатно. А если еще и сделать водородный генератор своими руками, экономия будет просто потрясающей. Так ведь?

Желающим собственноручно соорудить генератор дешевого, но весьма продуктивного горючего мы предлагаем обстоятельно изложенную инструкцию. Приводим рекомендации по грамотной эксплуатации. В качестве информативных дополнений, наглядно объясняющих принцип действия, использованы фото-приложения и видео.

На уроках химии средней школы когда-то давались пояснения на тот счёт, как получить водород из обычной воды, вытекающей из под крана. Есть в химической сфере такое понятие – электролиз. Именно благодаря электролизу имеется возможность получать водород.

Простейшая водородная установка представляет собой некую ёмкость, заполненную водой. Под слоем воды размещаются два пластинчатых электрода. К ним подводится электрический ток. Так как вода является отличным проводником электрического тока, между пластинами устанавливается контакт с малым сопротивлением.

Проходящий сквозь малое водяное сопротивление ток способствует образованию химической реакции, в результате которой образуется водород.

Схема экспериментальной водородной установки, которая в прежние времена изучалась в программе средней школы на уроках химии. Как выясняется, для практики современных житейских потребностей уроки те не были лишними

Казалось бы, всё просто и остаётся совсем немного – собрать образовавшийся водород, чтобы применить его в качестве энергетика. Но в химии никогда не обходится без тонких деталей.

Так и здесь: если водород соединяется с кислородом, при определённой концентрации образуется взрывоопасная смесь. Этот момент является одним из критичных явлений, ограничивающих возможности построения достаточно мощных домашних станций.

Конструкция водородного генератора

Для постройки генераторов водорода своими руками обычно берут в качестве основы классическую схему установки Брауна. Такой электролизёр средней мощности состоит из группы ячеек, каждая из которых содержит группу пластинчатых электродов. Мощность установки определяется общей площадью поверхности пластинчатых электродов.

Ячейки помещаются внутрь ёмкости, хорошо изолированной от внешней среды. На корпус резервуара выводятся патрубки для подключения водяной магистрали, вывода водорода, а также контактная панель подключения электричества.

Также разрабатываются и производятся установки под эксплуатацию в составе кондоминиумов. Это уже более мощные конструкции (5-7 кВт), назначение которых не только энергетика отопительных систем, но также выработка электричества. Такой комбинированный вариант быстро набирает популярность в западных странах и в Японии.

Комбинированные водородные генераторы характеризуются как системы с высоким КПД и небольшим выбросом углекислого газа.

Пример реально действующей промышленно изготовленной станции мощностью до 5 кВт. Подобные установки в перспективе планируется делать под оснащение коттеджей и кондоминиумов

Российская промышленность тоже начала заниматься этим перспективным видом добычи топлива. В частности, «Норильский никель» осваивает технологии производства водородных установок, в том числе бытовых.

Планируется использовать самые разные типы топливных элементов в процессе разработки и производства:

протонно-обменные мембранные;
ортофосфорно-кислотные;
протонно-обменные метанольные;
щелочные;
твердотельные оксидные.

Между тем процесс электролиза является обратимым. Этот факт говорит о том, что есть возможность получать уже нагретую воду без сжигания водорода.

Кажется, это очередная идея, ухватившись за которую можно запускать новый виток страстей, связанных с бесплатной добычей топлива для домашнего котла.

Выводы и полезное видео по теме

Экспериментируя дома с самодельными моделями, нужно приготовиться к самым неожиданным результатам, но негативный опыт – это тоже опыт:

Водородные генераторы для дома, изготовленные своими руками, – это пока что проект, существующий на уровне одной идеи. Практически реализованных проектов водородных генераторов своими руками нет, а те, что позиционируются в сети – воображения их авторов или же чисто теоретические варианты.

Так что остаётся рассчитывать только на промышленный дорогостоящий продукт, который обещает появиться уже в ближайшем будущем.

Водородный генератор для отопления частного дома

Твердотопливные – используют для работы твердое топливо, которое при сгорании выделяет тепло.
Электрические – в таких котлах тепло получают путем преобразования электроэнергии.
Газовые – тепло выделяется при сгорании газа.

Принцип работы

Процесс электролиза воды

Такая установка для производства водорода изображена на рисунке ниже.

Промышленная установка для производства водорода

Плюсы и минусы

Из достоинств такого вида отопления можно выделить следующие:

Это экологически чистый вид отопления, так как при сгорании водорода в кислородной среде образуется вода в виде пара, и больше нет выброса никаких вредных веществ в атмосферу.
Можно без особых переделок подключить генератор к существующей системе водяного отопления частного дома.
Установка работает бесшумно, поэтому не требует какого-то особого помещения.

Недостатки:

У водорода большая температура горения, которая в среде кислорода может достигать 3200°С, поэтому обычный котел может выйти из строя очень быстро. В современных устройствах ученые добились результата сгорания газа при температуре 300°С, поэтому проблему можно считать практически решенной.
При работе с газом Брауна нужно быть очень осторожным, поскольку он взрывоопасен. Это решается использованием в устройстве различных предохранительных клапанов и автоматики.
Требует использования для работы дистиллированной воды или воды со щелочью.
Большая стоимость оборудования. Для решения этой проблемы многие пытаются собрать установку для получения водорода своими руками.

Генератор водорода своими руками

Для того чтобы своими руками сделать подобное устройство, понадобятся:

Лист нержавеющего металла толщиной 0,5-0,7мм. Подойдет нержавейка марки 12Х18Н10Т.
Пластины из оргстекла.
Резиновые трубки для подвода воды и отвода газов.
Листовая бензомаслостойкая резина толщиной 3 мм.
Источник напряжения – ЛАТР с диодным мостом для получения постоянного тока. Он должен обеспечивать ток 5-8 ампер.

Водородный генератор своими руками

Схема генератора водорода с водяными затворами

Эксплуатация

Генератор в системе отопления

Генератор водорода в собранном виде

Хватает ли газа для отопления дома. Если его недостаточно, то можно своими руками сделать установку большей производительности.
Насколько хорошо работает котел на водороде, то есть насколько котел долго прослужит.
Стоимость такого отопления – для этого можно завести журнал, в котором вести подсчеты расходов на отопление и температуры в доме и на улице во время работы котла. На основании этих данных потом можно сделать вывод, насколько выгодно отапливать дом водородом.

Видео про генератор

Как сделать водородный генератор своими руками без электричества, можно узнать из этого видео.

Вконтакте

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
Минимальный срок службы – 15 лет.
КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие инструменты:

ножовку по металлу;
дрель с набором свёрл;
набор гаечных ключей;
плоская и шлицевая отвёртки;
угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
мультиметр и расходомер;
линейка;
маркер.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

MAN готовит к испытаниям грузовики с водородными технологиями — Авторевю

До недавних пор использование водорода в коммерческом транспорте было прерогативой разработок азиатских компаний — о подобных перспективных изысканиях компаний Hino и Hyundai мы уже не раз рассказывали. А теперь, похоже, к водородному движению готовятся присоединиться и европейцы. Не так давно мы писали, что Scania вовсю испытывает подобную технику в Норвегии, Mercedes совсем недавно показал свой футуристический Genh3. А теперь и MAN заявил о планах использования водорода в своих грузовиках в будущем.

Вероятнее всего, базироваться водородный MAN будет на основе электрического развозного грузовика e-TGM. С этой машиной мы уже знакомы. При заявленном запасе хода 180 км во время одной из презентаций этот груженный до полной массы 26 тонн аппарат на 30 километров пробега израсходовал 30% заряда батарей, чем продемонстрировал, что его реальный пробег едва может достичь отметки в сотню километров, — далеко не уедешь.

MAN e-TGM — одна из вероятных основ для создания будущего водородного грузовика

Видимо, поэтому в своем будущем водородном грузовике мановцы сразу ориентируются на куда больший «беспосадочный» пробег: заявлено, что он должен преодолевать до 800 км. Но других данных о перспективной новинке в компании пока не сообщают, говоря лишь о том, что вся водородная начинка, включая топливные элементы, уже готова к полноценным испытаниям.

Параллельно в компании заявляют и о создании двигателя внутреннего сгорания, основным топливом для которого также будет водород. Но каких-либо дополнительных подробностей на этот счет пока также не приводится.

Справа — электрохимических генератор с топливными элементами, а слева — перспективный водородный ДВС

Впрочем, торопиться в компании MAN не собираются. Ожидается, что только первый прототип водородного грузовика этой марки должен появиться в следующем году, а через пару лет после этого подобная техника будет передана некоторым клиентам для испытаний в реальной эксплуатации.

Автомобиль на водороде. Пора ли прощаться с бензином? / Блог компании Toshiba / Хабр

Привет, Хабр! К нашей прошлой статье о водородной энергетике вы написали очень интересные и справедливые комментарии, ответы на которые вы сможете найти в этом материале, посвященном использованию водорода в автомобилях.

Действительно, в сравнении с бензином водород — одна сплошная проблема: его очень трудно хранить и непросто получать, он взрывоопасен, а водородные автомобили в разы дороже бензиновых. Но при этом водород считается наиболее перспективным видом альтернативного топлива для транспорта. К тому же, на производство водородных автомобилей инвесторы готовы тратить многомиллиардные инвестиции.

Приговор бензину уже подписан

Согласно последнему отчету BP Statistical Review of World Energy 2018, мировые разведанные запасы нефти составляют 1,696 млрд баррелей, чего при сохранении текущего уровня потребления хватит лет на пятьдесят. Неразведанные запасы нефти, предположительно, дадут нам еще полвека углеводородной энергетики, но и стоимость ее добычи может оказаться такой, что нефть попросту станет невыгодна в сравнении с другими источниками энергии. Когда месторождения с удобной добычей истощатся, цена на сырье автоматически пойдет вверх: если сейчас стоимость добычи барреля в России некоторыми оценивается в 2-3 доллара (по альтернативным оценкам, в 18 долларов), то для сланцевой нефти это уже 30-50 долларов. А впереди у человечества реальная перспектива перейти на добычу шельфовой и арктической нефти, цена которой будет еще выше.

Всплеск интереса к электротранспорту в 70-х годах XX века возник как раз на фоне скачкообразного роста цен на нефть из-за политического кризиса — недостатка в сырье не было, но четырехкратный рост цен мгновенно сделал бензиновые автомобили и нефтяную энергетику роскошью.

А еще на пути бензиновых авто встали более спорные препятствия — забота об экологии в городах и странах, где автомобильный выхлоп стал проблемой. Из-за этого, например, Германия приняла резолюцию о запрете производства автомобилей с ДВС с 2030 года. Франция и Великобритания обещают отказаться от углеводородного топлива до 2040 года. Нидерланды — до 2030 года. Норвегия — до 2025 года. Даже Индия и Китай рассчитывают запретить продажи дизельных и бензиновых авто с 2030 года. Париж, Мадрид, Афины и Мексика запретят к использованию дизельные машины с 2025 года.

Сжигание водорода в ДВС

Сжигание водорода в обычном двигателе внутреннего сгорания кажется самым простым и логичным способом применения газа, ведь водород легко воспламеняется и сгорает без остатка. Однако из-за разницы в свойствах бензина и водорода перевести ДВС на новый вид топлива оказалось не так-то просто. Сложности возникли с долгосрочной эксплуатацией движков: водород вызывал перегрев клапанов, поршневой группы и масла, из-за втрое большей, чем у бензина, теплоты сгорания (141 МДж/кг против 44 МДж/кг). Водород неплохо показывал себя на низких оборотах движка, но при росте нагрузки возникала детонация. Возможным решением проблемы была замена водорода на бензиново-водородную смесь, концентрация газа в которой динамически уменьшалась по мере роста оборотов двигателя.

Двухтопливная BMW Hydrogen 7 в кузове E65 сжигает водород в ДВС вместо бензина
Источник: Sachi Gahan / Flickr

Одним из немногих серийных автомобилей, где водород сжигался в ДВС подобно другому топливу, стал BMW Hydrogen 7, вышедший всего в 100 экземплярах в 2006–2008 годах. Модифицированный шестилитровый ДВС V12 работал на бензине или водороде, переключение между видами топлива происходило автоматически.

Несмотря на успешное решение проблемы перегрева клапанов, на этом проекте все равно поставили крест. Во-первых, при сжигании водорода мощность двигателя падала примерно на 20% — с 260 л. с. на бензине до 228 л. с. Во-вторых, 8 кг водорода хватало всего на 200 км пробега, что в разы меньше, чем в случае с дизельными элементами. В-третьих, Hydrogen 7 появился слишком рано — когда «зеленые» автомобили еще не были так актуальны. В-четвертых, ходили упорные слухи, что Агентство по охране окружающей среды США не разрешило называть Hydrogen 7 автомобилем без вредного выхлопа — из-за особенностей работы ДВС, частицы моторного масла попадали в камеру сгорания и там воспламенялись вместе с водородом.

Mazda RX-8 Hydrogen RE — тот случай, когда водород загубил всю динамику роторного двигателя. Источник: Mazda

Еще раньше, в 2003 году, была представлена двухтопливная Mazda RX-8 Hydrogen RE, добравшаяся до заказчиков только к 2007 году. При переходе на водород от мощности легендарного роторного RX-8 не оставалось и следа — мощность падала с 206 до 107 л. с., а максимальная скорость — до 170 км/ч.

BMW Hydrogen 7 и Mazda RX-8 Hydrogen RE были лебединой песней водородных ДВС: к моменту появления этих автомобилей стало окончательно ясно, что куда эффективней использовать водород в давно известных топливных элементах, чем просто жечь.

Топливные элементы в автомобилях

Первым успешным экспериментом по созданию транспортного средства на водородном топливном элементе можно считать трактор Гарри Карла, построенный в 1959 году. Правда, замена дизеля на топливный элемент снизила мощность трактора до 20 л. с.

В последние полвека водородный транспорт выпускался в штучных экземплярах. Например, в 2001 году в США появился автобус Generation II, водород для которого производился из метанола. Топливные элементы создавали мощность до 100 кВт, то есть около 136 л. с. В том же году российский ВАЗ представил «Ниву» на водородных элементах, известную под именем «Антэл-1». Электродвигатель выдавал мощность до 25 кВт (34 л. с.), разгонял авто максимум до 85 км/ч и на одной заправке работал 200 км. Единственный произведенный автомобиль остался «лабораторией на колесах».

Российский автомобиль на водородных топливных элементах — в то время технологии ушли дальше дизайна. Источник: «АвтоВАЗ»

В 2013 году Toyota встряхнула автомобильный мир, представив модель Mirai на водородных топливных элементах. Уникальность ситуации была в том, что Toyota Mirai был не концепт-каром, а готовым к серийному производству автомобилем, продажи которого начались уже год спустя. В отличие от электромобилей на аккумуляторах, Mirai сама вырабатывала электричество для себя.

Toyota Mirai. Источник: Toyota

Электродвигатель переднеприводной Mirai имеет максимальную мощность 154 л. с., что немного для современного электромобиля, но весьма неплохо в сравнении с водородными авто прошлого. Теоретический запас хода на 5 кг водорода составляет 500 км, фактический — около 350 км. Tesla Model S по паспорту может пройти 540 км. Вот только на заправку полного бака водорода уходит 3 минуты, а батарея Tesla заряжается до 100% за 75 минут на станциях Tesla Supercharger и до 30 часов от обычной розетки на 220 В.

Постоянный ток из 370 водородных топливных элементов Mirai преобразуется в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Максимальная скорость машины достигает 175 км/ч — немного в сравнении с углеводородным топливом, но более чем достаточно для повседневной езды. Для запаса энергии используется никель-металл-гидридный аккумулятор на 21 кВт∙ч, в который передаётся избыток от топливных элементов и энергия рекуперативного торможения. Учитывая японские реалии, при которых населённые пункты могут в любой момент пострадать от землетрясения, в багажнике Mirai 2016-го модельного года установлен разъем CHAdeMO, через который можно организовать электроснабжение небольшого частного дома, что делает автомобиль генератором на колёсах с предельной ёмкостью 150 кВт∙ч.

Кстати, всего за несколько лет Toyota удалось значительно уменьшить массу генератора: если в начале века в прототипах он весил 108 кг и выдавал 122 л. с., то в Mirai топливный элемент вдвое компактней (объем 37 литров) и весит 56 кг. Справедливо будет прибавить к этому 87 кг топливных баков.

Для сравнения, популярный современный турбомотор Volkswagen 1.4 TSI схожей с Mirai мощностью 140–160 л.с. славится своей «лёгкостью» благодаря алюминиевой конструкции — он весит 106 кг плюс 38–45 кг бензина в баке. Кстати, батарея Tesla Model S весит 540 кг!

За 4 км пробега Mirai вырабатывает только 240 мл дистиллированной, относительно безопасной для питья воды — энтузиасты, пробовавшие «выхлоп» Mirai, сообщали только о лёгком привкусе пластика.

Пить воду, слитую из Mirai, безопасно, хотя сперва зрелище шокирует

В Toyota Mirai установлено сразу два бака для водорода на 60 и 62 литра, в сумме вмещающих 5 кг водорода под давлением 700 атмосфер. Toyota разрабатывает и производит водородные баки самостоятельно вот уже 18 лет. Бак Mirai сделан из нескольких слоёв пластика с углеволокном и стеклотканью. Использование таких материалов, во-первых, повысило стойкость хранилищ к деформации и пробитию, а, во-вторых, решило проблему наводораживания металла, из-за которого стальные баки теряли свои свойства, гибкость и покрывались микротрещинами.

Строение Toyota Mirai. Спереди расположен электродвигатель, топливный элемент спрятан под водительским сидением, а под задним рядом и в багажнике установлены баки и аккумулятор. Источник: Toyota

Каковы перспективы?

По оценкам Bloomberg, к 2040 году автомобили будут потреблять 1900 тераватт-час вместо 13 млн баррелей в сутки, то есть 8% от спроса на электричество по состоянию на 2015 год. 8% — пустяк, если учесть, что сейчас до 70% добываемой в мире нефти уходит на производство топлива для транспорта.

Перспективы рынка аккумуляторных электромобилей куда более явные и впечатляющие, чем в случае с водородными топливными ячейками. В 2017 году рынок электромобилей составлял 17,4 млрд долларов, в то время как водородный автомобильный рынок оценивался в 2 млрд долларов. Несмотря на такую разницу, инвесторы продолжают интересоваться водородной энергетикой и финансировать новые разработки.

Примером тому является созданный в 2017 году «Водородный совет» (Hydrogen Council), включающий 39 крупные компании, таких как Audi, BMW, Honda, Toyota, Daimler, GM, Hyundai. Его целью является исследование и разработка новых водородных технологий и их последующее внедрение в нашу жизнь.

Изготовляем водородный генератор своими руками: 4 этапа

Детали для водородного генератора можно приобрести в специализированном магазине или в интернете Что собой представляет водородный генератор? Это определенный прибор, который работает с помощью нескольких процессов. Во время своего действия он начинает перерабатывать воду и разлагает ее на водород и кислород. Водородный генератор многие изготавливают самостоятельно. Лучше всего для этого иметь опыт в работе с отопительными системами и изготовлении схожих приборов. В этом случае вы сделаете всё правильно, и не будете волноваться за работу своего генератора.

Как происходит отопление водородом

Отопление водородом – это достаточно практичная вещь. Такое отопление можно встретить внутри автомобиля, в месте, где стоит двигатель. Водород можно получать в больших объёмах. Это делает такой вид отопления всё более и более популярным в условиях, когда надо сберечь деньги и получить отопление в дом максимально эффективно.

Водородный способ отопления был изобретён в компании, которая находится в Италии. Выглядел аппарат как горелка. Получение выглядело иначе, чем сейчас. Способ является экологичным способом получения энергии. К тому же, практически бесшумным. Большое количество водорода сжигается при низкой температуре около 3000 градусов Цельсия. Такая температура поспособствовала изготавливать котлы для отопления водородом из обычных материалов.

Во время отопления водородом, водяной котёл или печь выпускает пар. Пар не приносит вреда человеческой жизни. Он безвредный. Для работы отопления водородом необходима только одна составляющая затрат – электричество. Однако, если поставить солнечные панели, которые будут получать солнечную энергию, то затраты можно снизить до минимальных значений, либо вовсе свести к нулю.

Отопление водородом чаще всего применяются для системы тёплых полов.

Перед тем как использовать водородный генератор, нужно ознакомиться с теорией

Процесс отопления можно представить в виде следующих этапов:

Вступление кислорода в реакцию с водородом;
Образование водяных молекул;
Выделение тепловой энергии;
Нагрев пола.

Тепловая энергия, которая выделяется во время реакции, нагревает воду до 40 градусов тепла. Это идеальная температура для технологии теплого пола.

Отопление водородом часто применяется в случаях, когда надо существенно сэкономить на использовании технологий теплого пола. Такой способ позволяет быстро согреть пол без существенных затрат. К тому же, если котёл будет питаться от солнечной энергии, то ваши затраты на обеспечение работы котла приблизятся к нулю.

Можно ли сделать водородный генератор своими руками

Сегодня можно найти в открытых источниках большой пласт информации о создании различных агрегатов. В том числе, и водородного генератора и его принцип работы. Если вы обладаете достаточными знаниями, навыками в конструировании такого рода устройств, то вы можете сделать его своими руками.

Чтобы собрать газогенератор, нужно знать его устройство. Топливные ячейки – это своего рода блок. Для их изготовления следует брать пластины из оргалита или оргстекла.

Представим этапы изготовления генератора:

Создание топливных ячеек;
Создание отверстий, чтобы дать проход воде;
Вырезаем электродные пластины;
Обрабатываем нержавеющую сталь наждачкой;
Сверлим отверстия для воды между электродами, чтобы отвести газ Брауна;
Собираем генератор;
Вставляем шпильки и укладываем электроды;
Отделяем от реактора пластины нержавейки уплотнительными кольцами;
Закрываем генератор оргалитовой стенкой;
Скрепляем конструкцию шайбами и гайками;
Подключаем генератор шлангами к ёмкости с водой;
Соединяем контактные площадки между собой;
Подключаем провод питания;
Даём напряжение на топливную ячейку.

При конструировании водородного генератора стоит учитывать, что плоскость электродов должна быть ровной, во избежание короткого замыкания.

Следуя вышеприведённому алгоритму, вы сможете изготовить генератор самостоятельно. И тогда водный генератор будет способен расщепить автоподстройкой частоты необходимые частицы для получения энергии.

Водородный генератор можно сделать самостоятельно. Если у вас есть технические знания и опыт в области конструирования подобных устройств, то сделать генератор для вас будет расплюнуть. Делайте всё согласно схемам, чертежам, смотрите руководство по самостоятельному изготовлению, читайте подробное описание и тогда вы сможете сконструировать самодельный электрогенератор для тепла своими руками из доступных деталей, как для легковых авто, так и для домашнего использования. Электрохимический прибор отлично осуществит обогрев как настоящая печка.

Из чего изготавливается электролизер своими руками: чертежи

Чтобы изготовить электролизер своими руками быстро и без лишних проблем, то стоит воспользоваться чертежами. Они помогут вам точнее понять схему и устройство изделия, чтобы сделать его самостоятельно.

Электролизная часть должна быть изготовлена из нержавеющей стали. Можете даже использовать старый лист стали. Покупать новый лист не стоит. Определим список материалов, которые понадобятся при изготовлении.

Пластины в электролизере должны быть двух видов: положительная и отрицательная.

Для изготовления электролизера вам понадобится несколько деталей:

Лист нержавейки;
Болты, гайки и шайбы;
Труба;
Штуцеры;
Ёмкость на 1,5 литра;
Фильтр для проточной воды;
Обратный клапан для воды.

Чертежи электролизера можно найти в интернете

Данные материалы понадобятся вам при изготовлении электролиза. В процессе конструирования изделия, следует чётко придерживаться чертежей. Следует заранее в них разобраться, чтобы знать, где все составляющие элементы конструкции.

Сделать гидролизер самостоятельно можно с помощью разных компонентов, вам может и не потребоваться сварка, конечно если вы не будете делать сварочный или ацетиленовый резак, а вот электронный компонент buz350, аккумулятор и батарея которые вырабатывают достаточное количество Джо. Они, для подключения вам могут понадобиться. Если вам нужно много мощности, то можно использовать аккумулятор, который имеет мотоцикл Питер или Вуд, кстати, очень часто такое приспособление работает на спирту, что упрощает задачу. Так что такая добыча водорода будет упрощенной. Для мощных установок, может быть использована машина употребляющая дизель, а точнее ее ДВС.

Для грамотного изготовления электролиза, используйте чертежи. Они помогут вам сделать установку правильной. Заранее посмотрите список материалов и средств, которые могут вам понадобиться во время создания электролиза. Удачи при изготовлении!

Что такое газ Брауна

Во время работы водородный генератор создаёт водород. Но на выходе мы получаем не чистый водород, а его модификацию. Это и есть газ Брауна. Он необходим для воспроизведения энергии и обозначается как HHO. Часто люди хотят отапливать свой дом, применяя оксиводород.

Газ Брауна или Стенли получают из воды. Это осуществляется с помощью метода электролиза или резонанса. Данное топливо всё чаще пробуют использовать для отопления частного дома и жилых помещений. Формула гремучего газа в чём-то схожа с формулой газа Брауна.

Генераторы, которые выделяют такой газ, можно купить, либо изготовить самостоятельно.

Для самостоятельного получения газа вам необходимо:

Трубки из ферросплавной нержавейки;
Регулятор для настройки мощности элемента нагрева;
Осушитель;
Источник питания на 12 В.

Стоит отметить, что трубки из нержавейки должны быть разных диаметров.

Газ Брауна – это модификация водородного газа. Именно его мы получаем на выходе, когда используем водородный генератор в быту. Газ можно применять для технологии теплого пола. Так ваши ноги всегда будут в тепле. При этом, затраты на содержания генератора, крайне малы.

Как выбрать водородный котел

Водородный котёл – это самый необходимый элемент для водородного генератора. Без него ваш агрегат не будет работать. Водородный котел можно сделать самостоятельно. Однако многие владельцы дачных участков и домов, где используются теплые полы, рекомендуют котел покупать.

Чтобы выбрать водородный котел, надо обращать внимание на базовые характеристики:

Мощность;
Количество контуров;
Объём потребляемой энергии.

Также стоит обращать внимание на производство. Чем популярнее марка – тем лучше.

Это три основные параметры, по которым можно определить, насколько перед вами эффективный котёл с высоким КПД.

Если вы собираетесь отапливать весь дом – покупайте самые большие котлы. Если нет, то стоит остановиться на маленьком котле. Подходите к выбору котла внимательно. Это самый важный элемент в водородном генераторе. Выбирайте качественные котлы только популярных марок, и тогда ваш генератор прослужит вам много лет.

Насколько эффективна ячейка Мейера

Ячейка Мейера – это топливная ячейка. Элемент, который тратит малый объём электроэнергии, создавая большое количество водородно-кислородной смеси из обычной воды. Преимущества ячейки очевидны. Именно поэтому её применяют в водородных генераторах.

Ячейка Майера отличается хорошей эффективностью и длительным сроком службы

3 главные преимущества ячейки Майера:

Малое потребление;
Высокая эффективность от чистой воды;
Ячейка остаётся холодной даже после часовом создании газа.

Ячейка Мейера применяется вместо обычного электролиза.

За счёт малого потребления и высокой эффективности, ячейка получила широкое применение в создании водородного генератора в домашних условиях. Установка затрачивается малое количество энергии. При этом, даже от чистой воды, она способна производить огромное количество газа, оставаясь холодной.

Ячейка Мейера гораздо эффективнее электролиза. Она изготавливается из нержавейки, требует мало затрат, но при этом на выходе мы получаем большой объём газа. Для работы её необходимо погружать в воду. Если вы хотите получить большое количество газа, то следует использоваться именно ячейку Мейера.

Авто на воде своими руками: чертежи (видео)

Водородный генератор – это очень полезное устройство для тех, кто хочет сэкономить на электроэнергии и получить максимально эффективный агрегат, с помощью которого можно производить газ для системы теплых полов. При использовании генератора, вы будете обеспечены теплым полом на долгое время.

Добавить комментарий

Электромобили с водородными топливными элементами

Март 2009

В 2003 году NECAR 5 пересек США за 12 дней, доказав, что автомобили на топливных элементах могут преодолевать большие расстояния. (Изображение: DaimlerChrysler)

Более двухсот лет назад, в 1806 году, швейцарский инженер Франсуа Исаак де Риваз изобрел двигатель внутреннего сгорания, в котором в качестве топлива использовалась смесь водорода и кислорода. Но машина, которую он спроектировал для нее, оказалась неудачной. Первые электромобили были изобретены примерно 25 лет спустя, задолго до г.Пришли Даймлер, изобретатель современного газового двигателя в 1885 году, и Бенц, получивший патент DRP 37435 на газовый автомобиль в 1886 году.

На рубеже 20 ^{-х годов} века электромобили были более популярны, чем модели с бензиновым двигателем, во многом по тем же причинам, по которым потребители смотрят на электромобили во второй раз: они не выделяли ядовитых паров, работали тихо, плавно и плавно. легче водить. Так почему же на рынке преобладали автомобили с бензиновым двигателем, загрязняющие окружающую среду? В игру вступили несколько факторов.

Генри Форд, хорошие дороги, дешевый газ

«Я построю машину для великого множества людей», — заявил Генри Форд в 1903 году. Так он и сделал: в 1908 году была выпущена модель T с двигателем внутреннего сгорания, работавшая на бензине, по цене 950 долларов США. За 19 лет производства его цена упала до 280 долларов США. Никакой другой автомобиль не мог конкурировать, не говоря уже об электромобилях, которые на пике своего развития в 1912 году продавались в среднем за 1950 долларов США. Письмо было на стене.

Электромобили также проиграли из-за ограниченного пробега.На рубеже веков это не было проблемой, так как единственные подходящие дороги для движения находились в городах. Но после Первой мировой войны страны начали строить автомагистрали и дороги, чтобы соединить свои города. Вскоре владельцы автомобилей захотели выйти за пределы возможностей электромобилей.

Открытие богатых запасов сырой нефти снизило цену на бензин, сделав бензин более доступным. Но электромобили не исчезли, как и использование водорода в качестве топлива. Они просто исчезли из массового сознания, пока газовый кризис 1970-х годов и экологические проблемы не вернули их на первый план.

Чистая энергия

Современные двигатели внутреннего сгорания можно легко переоборудовать для работы на различных видах топлива, включая водород. Однако водородные топливные элементы, используемые для двигателей автомобилей с электродвигателями, в два-три раза более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, работающие на газе. Кроме того, они имеют нулевой уровень выбросов и, поскольку в них мало движущихся частей, они бесшумны и не подвержены вибрации.

Водород — один из самых богатых элементов во Вселенной. Его можно добывать из природного газа, угля, сырой нефти и т. Д., но вода — единственный чистый источник водорода. Атомы водорода и кислорода в воде можно легко и чисто разделить электролизом, в идеале используя электричество из чистых источников, таких как солнечные батареи и ветряные турбины. Полученный водород можно сжимать для хранения и использования в топливных элементах.

Валлийский физик Уильям Гроув в 1842 году изобрел первый простой водородный топливный элемент. Гроув рекомбинировал водород с кислородом — процесс, обратный процессу электролиза, — чтобы произвести электричество, используя только чистую воду в качестве побочного продукта.

Фрэнсис Бэкон, инженер-химик из Кембриджского университета в Великобритании, чей интерес пробудился, когда он прочитал статьи, опубликованные Гроувом около 100 лет назад, значительно продвинул технологию в 1950-х годах. Пратт и Уитни лицензировали патенты Бэкона на топливные элементы в 1960-х годах и далее разработали технологию для использования в НАСА — тот же топливный элемент мог обеспечивать электричеством в полете, теплом и чистой питьевой водой для экипажей на борту космических кораблей. Аполлон, Близнецы и все последующие миссии НАСА, включая космический шаттл, использовали топливные элементы.Технологии Гроув достигли совершеннолетия.

Баллард подал более 200 международных патентных заявок на технологию водородных топливных элементов с тех пор, как компания начала использовать РСТ в 1991 году. (Фото Балларда Power Systems)

Ряд компаний, основанных после нефтяного кризиса 1970-х годов, основывали свои бизнес-модели на водородном топливном элементе как чистом источнике возобновляемой энергии, используя статью Гроува и патентную информацию Бэкона в качестве отправной точки для своих исследований.В настоящее время исследователи работают над многими типами топливных элементов, о чем свидетельствуют сотни международных патентных заявок, поданных в соответствии с Договором о патентной кооперации (PCT) на изобретения, связанные с топливными элементами, за последние несколько лет.

В 1990-х годах исследовательская группа из Ballard Power Systems в Канаде совершила крупный прорыв, открыв способ увеличения удельной мощности водорода, подняв средний показатель с 200 Вт / литр до примерно 1500. Используя технологию топливных элементов PEM Балларда, автомобиль с двигателем такого же размера, как у бензинового автомобиля, может соответствовать ему по характеристикам — разгон с нуля до 100 км / час за 15 секунд с максимальной скоростью около 150 км / час.Эта технология также пригодна для использования в жилых помещениях — электричество и отопление — или в качестве резервного источника питания.

Но безопасно ли это?
Упомяните водород, и многие люди думают о катастрофе в Гинденбурге в 1937 году, когда наполненный водородом Цеппелин загорелся, убив всех 35 человек на борту. Но многочисленные исследования, например, проведенные отставным инженером НАСА Аддисоном Бейном в 1997 году, пришли к выводу, что водород не сыграл никакой роли в возникновении пожара Гинденбурга.Катастрофу вызвала чрезвычайная горючесть алюминиевой оболочки «Гинденбурга», а не газ внутри. Водород очень огнеопасен, но бензин тоже. Более того, водород по своей природе не взрывоопасен, и там, где нет источников воспламенения, очень маловероятно, что водород воспламенится в открытой атмосфере. В то время как бензин самовоспламеняется при температуре 228-501ºC, температура самовоспламенения водорода составляет 550ºC. В принципе, чтобы произошел взрыв, водород сначала должен накопиться и достичь четырехпроцентной концентрации в воздухе в замкнутом пространстве, а затем должен сработать источник воспламенения.При наличии надлежащих систем безопасности это вряд ли когда-либо произойдет. Водород легче воздуха и быстро рассеивается, поэтому риск возгорания или взрыва водорода на открытой местности также намного ниже, чем у бензина. Источник www.fuelcellmarkets.com

Но безопасно ли это?

Упомяните водород, и многие люди думают о катастрофе в Гинденбурге в 1937 году, когда наполненный водородом Цеппелин загорелся, убив всех 35 человек на борту. Но многочисленные исследования, например, проведенные отставным инженером НАСА Аддисоном Бейном в 1997 году, пришли к выводу, что водород не сыграл никакой роли в возникновении пожара Гинденбурга.Катастрофу вызвала чрезвычайная горючесть алюминиевой оболочки «Гинденбурга», а не газ внутри.

Водород очень огнеопасен, но бензин тоже. Более того, водород по своей природе не взрывоопасен, и там, где нет источников воспламенения, очень маловероятно, что водород воспламенится в открытой атмосфере. В то время как бензин самовоспламеняется при температуре 228-501ºC, температура самовоспламенения водорода составляет 550ºC. В принципе, чтобы произошел взрыв, водород сначала должен накопиться и достичь четырехпроцентной концентрации в воздухе в замкнутом пространстве, а затем должен сработать источник воспламенения.При наличии надлежащих систем безопасности это вряд ли когда-либо произойдет. Водород легче воздуха и быстро рассеивается, поэтому риск возгорания или взрыва водорода на открытой местности также намного ниже, чем у бензина.

Источник www.fuelcellmarkets.com

Залейте ее: сжатый водород, пожалуйста

Honda демонстрирует концептуальный автомобиль FCX , полностью функциональный электромобиль на топливных элементах нового поколения. Honda подала более 40 патентов PCT, связанных с топливными элементами. (Предоставлено Honda)

DaimlerChrysler, Ford, Honda, General Motors, Mazda — все эти крупные автомобильные компании разработали концептуальные автомобили на топливных элементах, некоторые из которых были доставлены клиентам для испытаний. В 2003 году команда DaimlerChrysler пересекла США за 12 дней с топливным элементом NECAR 5, достигнув рекордной скорости 160 км / час и доказав, что автомобили на топливных элементах могут преодолевать большие расстояния. Mazda начала сдавать в аренду RX-8 на топливных элементах коммерческим клиентам в Японии в начале 2006 года, что сделало ее первым производителем, который передал водородный автомобиль в руки клиентов.

Заправка топливом в настоящее время остается проблемой для клиентов, если они не проживают в Калифорнии, где к 2010 году планируется построить от 150 до 200 заправочных станций. Ряд автомобильных компаний стремятся решить эту проблему, предоставив потребителям бытовые установки для заправки водородом. Honda недавно представила третье поколение домашнего устройства, разработанного совместно с американской компанией по производству топливных элементов Plug Power Inc., а GM, вице-председатель которой Боб Лутц считает, что топливные элементы могут создать новый золотой век для компании, планирует выпустить домашнюю модель. который будет производить водород из электричества или солнечного света в 2011 году.GM планирует разместить 100 внедорожников Chevrolet Equinox на водородных топливных элементах для тестирования потребителей в 2007 году.

Хорошо выглядеть

Изящный и бесшумный — велосипед ENV (Фото: Intelligent Energy Ltd.)

Автомобиль Франсуа Исаака де Риваза вышел из строя из-за плохой конструкции. Но взгляд на автомобили на топливных элементах на этих страницах показывает, что производители теперь хорошо понимают стратегическую важность хорошего дизайна. Их экологическая ценность может покорить умы потребителей, но их сердца покорит хороший дизайн.

Велосипед ENV от Intelligent Energy Ltd. получил золотую награду IDEA за дизайн в 2006 г. (см. Выпуск журнала WIPO Magazine 5/2006 — сводка новостей). Он был построен с нуля, чтобы продемонстрировать использование водородных топливных элементов, практически бесшумный и развивает максимальную скорость 80 км / час. Intelligent Energy намеревается сделать байк доступным для потребителей в середине 2007 года по цене менее 10 000 долларов США. Компания начала использовать PCT в 2003 году и имеет десять опубликованных международных патентных заявок на свою технологию топливных элементов, в том числе «Core», портативный водородный топливный элемент, который можно использовать в велосипеде ENV для привода лодки или небольшого дома.

Солнечно-водородный дом
Майк Стризки, инженер Renewable Energy International, Inc. и Advanced Solar Products, Inc., построил экологически чистую энергосистему для своего дома, используя 56 солнечных панелей и электролизер для извлечения водорода из воды, который он затем хранит в танки на его собственности. Солнечные батареи обеспечивают 160 процентов потребности дома в электроэнергии летом и 60 процентов этой потребности зимой.Сезонное управление питанием создает запас водорода летом для использования зимой. Кроме того, достаточное количество водорода доступно для питания транспортных средств и бытовых приборов, в том числе для приготовления пищи на водороде, в течение всего года. У него более чем достаточно энергии, чтобы привести в действие его джакузи, бассейн, телевизор с большим экраном и автомобили на водородных топливных элементах. (Фото: Renewable Energy International)

Солнечно-водородный дом

Майк Стризки, инженер Renewable Energy International, Inc. и Advanced Solar Products, Inc., построил экологически чистую энергосистему для своего дома, используя 56 солнечных панелей и электролизер для извлечения водорода из воды, который он затем хранит в танки на его собственности. Солнечные батареи обеспечивают 160 процентов потребности дома в электроэнергии летом и 60 процентов этой потребности зимой.Сезонное управление питанием создает запас водорода летом для использования зимой. Кроме того, достаточное количество водорода доступно для питания транспортных средств и бытовых приборов, в том числе для приготовления пищи на водороде, в течение всего года. У него более чем достаточно энергии, чтобы привести в действие его джакузи, бассейн, телевизор с большим экраном и автомобили на водородных топливных элементах. (Фото: Renewable Energy International)

Снова в пути

Правительство Бразилии объявило, что Сан-Паулу, один из самых загрязненных городов мира, который также имеет крупнейший в мире городской автобусный парк, начал эксплуатацию пяти автобусов на водородных топливных элементах в ноябре 2007 года.Проект стоимостью 16 миллионов долларов США поддерживается Программой развития Организации Объединенных Наций (ПРООН), Глобальным экологическим фондом (ГЭФ) и Финансовым агентством исследований и проектов (FINEP). Цели проекта:

Разработать решение для общественного транспорта с нулевым уровнем выбросов;
Чтобы получить представление о топливных элементах и водородной технологии, что позволит Бразилии занять лидирующие позиции благодаря своему потенциальному рынку;
Работать над развитием опыта и знаний в Бразилии с целью создания рынка технологий водородных и топливных элементов; и
Для разработки бразильских спецификаций для безопасного и эффективного производства, обращения, стационарных и автомобильных приложений, позволяющих разработать безопасное и эффективное использование водорода.

Автобусы на водородных топливных элементах проходят испытания в Перте, Австралия. (Фото: Ballard Power Systems)

Санта-Клара, США, Перт, Австралия, Пекин, Китай и десять европейских городов уже тестируют автобусы на водородных топливных элементах в своих системах общественного транспорта. Результаты пока положительные. Три автобуса, курсирующие в Перте с сентября 2004 года, ходят более восьми часов в день пять дней в неделю. Водитель автобуса Пол Вроблевски говорит: «Пассажирам очень понравились автобусы на топливных элементах.Тишина внутри автобуса позволила мне подслушать оживленные дискуссии о новых технологиях и их новых знаниях ».

Мы уже на месте?

Не совсем так. У водорода есть несколько недостатков:

Для извлечения водорода из воды требуется довольно много энергии.
Водород, газ при комнатной температуре, трудно хранить: он должен быть сильно сжат, что требует безопасных резервуаров для хранения под давлением, или сжижаться путем охлаждения (криогенный водород).
Технология топливных элементов относительно нова, а элементы являются хрупкими и дорогими.

Продолжаются работы по разработке менее дорогостоящих топливных элементов, которые соответствуют или превосходят технические характеристики для приложений, в которых они используются. Исследователи недавно объявили об альтернативном методе создания водорода непосредственно из солнечного света и воды с помощью металлического катализатора, который может обеспечить экономичное прямое преобразование солнечной энергии в водород. Ученые также исследуют гидриды металлов и кристаллические материалы как решения проблем хранения.Гидриды металлов образуются в результате объединения чистого водорода с чистым или легированным металлом и обеспечивают более высокую плотность хранения водорода, чем сжатие.

За относительно короткое время исследования и человеческая изобретательность превратили то, что было умирающей технологией, в возможное решение проблемы возобновляемых источников энергии, предоставляя чистые и привлекательные автомобили. Кто знает, какие еще самородки могут таиться в выцветших научных статьях и патентной информации?

Сильви Кастонгуай, редакция журнала ВОИС, Отдел коммуникаций

Ссылки по теме

водородных автомобилей против электромобилей: что более экологично?

Опубликовано 2 мая 2019 г. ^nd

Водородные автомобили экологичнее электромобилей? Водородные автомобили — лучшая альтернатива мобильности будущего? Они не выделяют CO2 во время поездки — означает ли это, что они не загрязняют окружающую среду? Узнайте основные сведения об автомобилях с водородным двигателем и о том, как лучше всего защитить окружающую среду сегодня.

Как работают водородные автомобили и электромобили

Автомобиль на водородном топливном элементе имеет водородный бак, который питает топливный элемент газообразным водородом под высоким давлением, который смешивается с кислородом. Эта смесь запускает электрохимическую реакцию, в результате которой вырабатывается электричество для питания электродвигателя. Это означает, что водородные автомобили имеют характеристики как электромобилей (из-за использования электроэнергии и двигателя), так и обычных бензиновых автомобилей (из-за бака). Однако они представляют собой уникальную долю транспортного рынка, и их также называют FCV (автомобили на топливных элементах) или FCEV (электромобили с полным аккумулятором).

Топливные элементы являются основным компонентом автомобилей, работающих на водороде. Думайте о них как о маэстро всех процессов, происходящих внутри автомобиля, так что у него есть энергия для движения. Короче говоря, топливные элементы превращают накопленный водород (смешивая его с кислородом) в электричество. Затем это электричество используется для питания электродвигателя, приводящего в движение транспортное средство, без каких-либо токсичных выбросов из выхлопной трубы. Фактически, единственным побочным продуктом всего процесса является вода и тепло в результате соединения атомов водорода и кислорода, образующего молекулы h30.Я знаю — кажется идеальным, правда?

С другой стороны, электромобили (EV) питаются от электродвигателей, которые потребляют ток от аккумуляторной батареи или других портативных источников электроэнергии. Когда они движутся, химической реакции тоже не происходит, только электрическая, благодаря ранее заряженным батареям. Но какой из них более экологичный и устойчивый? Электромобили или водородные автомобили? Прежде чем делать окончательные выводы, давайте сначала рассмотрим наиболее важные характеристики каждого типа транспортного средства.

Плюсы и минусы водородных и электромобилей

Водородные автомобили против электромобилей: диапазон для езды

Hyundai Nexo (с водородным двигателем) может проехать около 330 миль или 550 км, что примерно так же, как у электрической Tesla Model S, лучшей в своем роде. Тем не менее точно определить пробег этих автомобилей сложно. Это зависит от ряда показателей, таких как количество пассажиров, которые везет автомобиль, включен или выключен кондиционер, находится ли автомобиль на шоссе или застрял в пробке в центре города, от типа самого транспортного средства. … Вот почему разные люди сообщают о разном опыте из-за уникального сочетания всех этих переменных.Однако, поскольку водородные автомобили плотно упаковывают свои накопители энергии, они обычно могут преодолевать большие расстояния. Согласно AutomotiveTechnologies, большинство полностью электрических транспортных средств могут проехать от 100 до 200 миль без подзарядки, а водородные — до 300 миль.

Водородные автомобили против электромобилей: доступные электростанции / заправочные станции

Количество электростанций для электромобилей растет с каждым днем, и к декабрю 2018 года в Соединенных Штатах было 20000 электрических зарядных станций.По данным Министерства энергетики США, это большое количество по сравнению с менее чем 45 заправочными станциями водородом в США, большинство из которых находится в Калифорнии. Действительно, инфраструктура, поставки и технологии водородных автомобилей все еще отстают от электромобилей.

Водородные автомобили против электромобилей: время зарядки / дозаправки

Время, необходимое для закачки водорода в бак, намного интереснее (от 5 до 10 минут, как у любой бензиновой машины), чем у электромобилей.В то время как быстрые зарядные устройства Tesla (мощностью 120 кВт) выдают 80% заряда аккумуляторов за полчаса, для полной зарядки BMW i3 или Nissan Leaf может потребоваться около 4 или 8 часов соответственно. В конце концов, время работы электромобилей, очевидно, зависит от зарядной станции и типа зарядного разъема. Но какой бы ни была комбинация, и даже с самым последним нагнетателем Tesla V3, который все еще проходит бета-тестирование в Сан-Франциско, это явная победа для водородного автомобиля — все потому, что 1 кг водорода хранит в 236 раз больше энергии, чем 1 кг лития. ионные батареи.

Настоящая проблема: получение водорода

Хотя водород — самый распространенный элемент во Вселенной, он не существует в чистом виде на Голубой планете. Это означает, что если мы хотим использовать его в качестве топлива для наших автомобилей, нам необходимо производить его из других соединений, таких как вода, природный газ или другие ископаемые виды топлива или биомасса. А для этого необходимо использовать энергию, а также учитывать экологические и экономические затраты.

С одной стороны, мы можем получить водород чистым способом, обратив вспять процесс электролиза воды.Проблема в том, что этот процесс разделения молекул h30 для получения водорода требует больших затрат энергии, что делает его очень дорогостоящим. Однако, если эта энергия может поступать из возобновляемых источников энергии, таких как солнце или ветер, чистый энергетический цикл может стать очень низким, и процесс станет более экологически чистым. Еще одна ситуация — это эффективность процесса, которая составляет всего 75% и учитывает 25% потерь электроэнергии.

Вот почему сегодня большая часть водородного топлива получается в процессе риформинга природного газа, который дешевле, чем электролиз.Обратной стороной является то, что в процессе образуются вредные побочные продукты, такие как двуокись углерода и окись углерода, что способствует глобальному потеплению. Более того, хотя они становятся все реже, утечки метана при добыче природного газа не редкость. И эти молекулы не только в 86 раз хуже, чем CO2, и на них приходится около 25% глобальных выбросов парниковых газов. Процесс добычи природного газа — гидроразрыв — обычно также оказывает значительное воздействие на окружающую среду и может нанести вред экосистемам, биоразнообразию, загрязнить воды и вызвать незначительные землетрясения.

Некоторые преимущества автомобилей с водородным двигателем

Автомобили с водородными топливными элементами вместо обычных литий-ионных аккумуляторов электромобилей предлагают привлекательное ценовое предложение, которое, кажется, решает проблему окончания жизненного цикла литиевых аккумуляторов. На данный момент это плюс, в то время как все еще существует некоторая неуверенность в отношении будущего этих батарей (от автомобилей, а также от солнечных панелей, мобильных телефонов и других), поскольку они больше не служат своей основной цели.Их трудно переработать, и в настоящее время разрабатываются проекты их повторного использования в качестве резервных генераторов в городских зданиях, например в больницах.

Кроме того, вождение без каких-либо выбросов загрязняющих веществ (как это могло бы произойти, если учесть, что сети возобновляемых источников энергии растут во всем мире благодаря декарбонизации), плюс быстрая дозаправка за 5-10 минут по сравнению с лучшим сценарием 40-минутной зарядки или максимальной Обычный сценарий зарядки электромобилей в течение 3-6 часов — это неоспоримая победа и для движения за водородную мобильность.

Некоторые исследования также показывают, что водородная экономика может снизить глобальные выбросы CO2eq на 0–27%. Этот потенциал может быть реализован, если 1) м утечки этана из природного газа относительно низкие, 2) крекинг метана используется для производства водорода, и 3) применяется водородный топливный элемент .

Электромобили против водородных автомобилей — что более экологично?

Несмотря на упомянутые выше преимущества, сегодня большая часть водорода (95% в США) производится в процессе риформинга метана.Это разрушает весь потенциал автомобилей с водородным двигателем как решения для борьбы с изменением климата из-за образования окиси углерода и двуокиси углерода. Кроме того, не очень убедительна необходимость использования природного газа (ископаемого топлива), который может улетучиваться на этапе добычи и транспортировки (по трубопроводам). Даже если процесс крекинга метана будет улучшен (а усилия не увенчаются успехом), это вряд ли будет долгосрочным решением.

Тем не менее, по мере развития технологий, возможно, процесс электролиза воды с получением водорода может быть улучшен и в дальнейшем использоваться по мере того, как процесс становится более эффективным.Потому что тот факт, что водородные автомобили означают использование энергии дважды (для производства водорода и последующего использования его в транспортных средствах), в то время как электромобили могут сразу использовать энергию из сети, является сильным аргументом в пользу электромобилей. Все потому, что после преобразования электричества в водород и обратно в электричество может потребоваться потеря энергии до 45% (включая сжатие ее в жидкость и ее хранение), что делает этот процесс не очень эффективным.

Однако, пока разрабатываются новые методы производства водорода, такие как протонообменная мембрана, эффективность которой, по мнению ученых, может достигать 86%, нам нужно подождать и посмотреть, что произойдет.Использование дополнительного источника энергии для производства водорода и создание какой-либо гибридной версии водородно-литий-ионных автомобилей также может быть чем-то, после того, как появятся новые исследования, выясняющие, более эффективно использовать этот избыток энергии в плотинах (без учета их других воздействий) или производство водорода. На сегодняшний день электромобили являются более доступным транспортным средством — по разным типам автомобилей и точкам зарядки. Они включают в себя более эффективные процессы по сравнению с автомобилями, работающими на водороде, и если их литиевые батареи будут повторно использоваться для различных целей, они предпочитают оставаться более устойчивым решением, по крайней мере, в течение следующих нескольких лет.

Кредиты изображений водородного автомобиля на Shutterstock, водородного топлива на Shutterstock, трубопровода природного газа на Shutterstock, электромобиля на Shutterstock и топливных элементов на Shutterstock

FEV продвигает вперед развитие водородных двигателей внутреннего сгорания

С тех пор, как в июле 2020 года Европейский Союз инициировал «Европейский альянс по чистому водороду», водородный ДВС (двигатель внутреннего сгорания) все чаще находится в центре внимания в дебатах индустрии мобильности о решениях для приводов с нулевым уровнем выбросов.Компания FEV из Аахена, ведущий международный разработчик транспортных средств и трансмиссий, приветствует эту открытость к технологиям, касающимся будущих мобильных решений, и имеет почти четыре десятилетия опыта разработки водородных двигателей.

Расширение электронной мобильности рассматривается как важный шаг на пути к достижению поставленных климатических целей. «Однако мы всегда должны учитывать соответствующий сценарий применения при выборе технологии», — сказал профессор Стефан Пишингер, президент и генеральный директор FEV Group.«Это вызвало значительную активизацию дебатов вокруг водородного двигателя как еще одной устойчивой формы привода с огромным потенциалом для многих областей».

В качестве возобновляемого источника энергии с нулевым выбросом CO2 водород может транспортироваться на большие расстояния и использоваться для хранения большого количества энергии. Использование водорода может обезуглероживать те части транспортного сектора, где электрификация за счет использования тяжелых аккумуляторов неэффективна, в том числе для коммерческих автомобилей, автобусов, больших легковых автомобилей и даже поездов и кораблей.

Инфраструктура, которая, как ожидается, будет создана к 2030 году, возрождает дебаты о том, как лучше всего использовать водород. Одним из преимуществ топливных элементов является их высокий КПД при низких нагрузках. Но при более высоких удельных нагрузках их уровень КПД ухудшается по сравнению с водородным двигателем внутреннего сгорания, КПД которого может быть хуже при низких нагрузках, но тем выше, чем выше нагрузка. Другими словами, выигрыш в эффективности зависит от нагрузки.

Несмотря на известные преимущества, разработка топливных элементов все еще находится на начальной стадии, и пока внедряется очень мало методов разработки и испытаний. С другой стороны, водородный двигатель внутреннего сгорания — это надежный и экономичный вариант для транспортировки с нулевым выбросом CO2, который может быть быстро реализован в рамках существующей производственной инфраструктуры, а также предлагает потенциал для существующих транспортных средств.

Ключевыми направлениями развития водородного двигателя внутреннего сгорания являются

топливопроводящие компоненты
Система зажигания
Вентиляция картера
Система непосредственного впрыска газовой смеси
зарядка
Управление двигателем
выхлопной газ после очистки

Поскольку водород является углеродно-нейтральным топливом, из сгоревшей смазки образуется лишь минимальное количество компонентов выбросов — углеводородов (HC), оксида углерода (CO), диоксида углерода (CO2) и сажи.Таким образом, сокращение потребления масла является еще одним направлением развития. Основным компонентом выхлопных газов является оксид азота (NOx). Благодаря очень высокой ламинарной скорости горения и широким пределам воспламенения водород позволяет сжигать обедненную смесь с большим количеством избыточного воздуха. Низкие температуры выхлопных газов означают, что даже без дополнительной обработки выхлопных газов уровень оксида азота уже ниже текущих пределов. Последующая обработка является эффективным средством дальнейшего снижения выбросов NOx.Эффективное сжигание обедненной смеси также дает преимущество в расходе по сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания.

FEV имеет почти сорокалетний опыт работы в этой области и послужной список успешно реализованных проектов — от разработки водородных двигателей внутреннего сгорания для легковых и коммерческих автомобилей до стационарных и внедорожных двигателей. Обширный спектр услуг компании также включает разработку отдельных компонентов, таких как форсунки для прямого впрыска и многоступенчатые системы зарядки.FEV также применяет свой обширный опыт от разработки обычных трансмиссий до водородных двигателей.

«Наши клиенты ценят тот факт, что FEV — это универсальный магазин, который может предоставить все услуги по разработке от начала до конца», — сказал профессор Пишингер. «Это включает в себя разработку и проектирование, строительство, интеграцию транспортных средств, ввод в эксплуатацию, калибровку и тестирование компонентов и полных водородных двигателей». FEV имеет специальные испытательные стенды в Ахене, на которых можно проводить испытания водородных двигателей внутреннего сгорания мощностью до 640 кВт.

ИСТОЧНИК: FEV

Автомобили на водородных топливных элементах: что вам нужно знать

Помимо тонкой сети заправочных станций, есть еще одна причина низкого спроса на автомобили на водородных топливных элементах: их относительно дорого покупать. Несколько моделей автомобилей на топливных элементах, которые уже доступны на рынке, стоят около 80 000 долларов США за автомобиль среднего или высшего класса. Это почти вдвое больше, чем у сопоставимых полностью электрических или гибридных автомобилей.

Есть ряд причин, по которым автомобили на водородных топливных элементах все еще дороги.В дополнение к небольшим объемам, что означает, что производство еще предстоит индустриализировать, существует также вопрос о потребности в драгоценном металле, платине, которая действует как катализатор при выработке электроэнергии. Количество платины, необходимой для топливных элементов транспортных средств, уже значительно уменьшено. «Общая цель — снизить цены на автомобили с водородным двигателем до уровня, аналогичного цене других электромобилей», — объясняет Рюкер.

Другая причина высокой закупочной цены заключается в том, что автомобили на водородных топливных элементах, как правило, довольно большие, поскольку водородный бак (и) занимает много места.С другой стороны, привод для электромобиля с чисто аккумуляторным приводом также подходит для небольших автомобилей. Вот почему классические электромобили в настоящее время можно встретить во всех классах автомобилей.

В дополнение к стоимости покупки, эксплуатация затраты также играют важную роль в экономической эффективности и принятии двигательной технологии. В автомобилях с водородными топливными элементами эти затраты не в последнюю очередь зависят от цены на топливо. В настоящее время 1 фунт (0,45 кг) водорода стоит около 14 долларов США в США.S. по сравнению с 4,80 долл. США в Германии (это цена, о которой договорились партнеры h3 Mobility). FCEV может проехать около 28 миль (45 км) на 1 фунте (0,45 кг) водорода.

Таким образом, стоимость километра пробега водородных автомобилей в настоящее время почти вдвое выше, чем стоимость проезда на аккумуляторах в домашних условиях. Rücker ожидает, что эти эксплуатационные расходы сойдутся: «Если спрос на водород увеличится, цена может упасть примерно до 2,50 доллара США за фунт (5,60 доллара США за кг) к 2030 году».

Что эффективнее? Водород или аккумулятор?

Но есть и эмоциональные проблемы: боязнь дальнего боя и быстрая зарядка.Авторы исследования убеждены, что обе эти проблемы будут решены и больше не будут препятствовать распространению электромобилей в фазе тяги с 2023/2025 года. Дальность действия увеличится, больше точек зарядки, в том числе точек быстрой зарядки, сведут к минимуму страх оказаться в затруднительном положении. Наконец, обсуждается фактическая экономия CO ₂: поскольку электричество, используемое для производства электронных автомобилей, все еще «грязное», по крайней мере, не везде зеленое, у электронного автомобиля сегодня есть сравнительно большой «рюкзак», когда он производится.Исследования показывают, что он экономит больше CO ₂, чем двигатель внутреннего сгорания, после более 100 000 километров пробега (производство и эксплуатация). Согласно исследованию, это тоже изменится в пользу электромобилей в ближайшие несколько лет: больше зеленой электроэнергии при производстве электромобилей и аккумуляторов постепенно уменьшит размер этого «первоначального рюкзака», а электромобиль позволит сэкономить больше. CO ₂, быстрее. Компания Horváth & Partners также столкнулась с критикой многих сторонников водорода за то, что следует принимать во внимание так называемое темное затишье при работе от батарей.Темное затишье означает время, когда электричество не может вырабатываться из-за темноты и / или спокойствия. Для этого к соответствующему дополнительному требованию была добавлена первичная потребность батареи в энергии.

Остается самая интересная часть исследования: какая энергия имеет лучшую эффективность и является наиболее рентабельной для вождения электронных автомобилей? Аккумулятор или водородный режим?
В электромобилях с батарейным питанием только восемь процентов энергии теряется во время транспортировки, прежде чем электричество накапливается в батареях транспортных средств.Когда электрическая энергия, используемая для привода электродвигателя, преобразуется, теряется еще 18 процентов. Это дает электромобилю с батарейным питанием уровень эффективности от 70 до 80 процентов, в зависимости от модели.

В случае электромобиля, работающего на водороде, потери значительно больше: 45 процентов энергии уже теряется при производстве водорода путем электролиза. Из оставшихся 55 процентов первоначальной энергии еще 55 процентов теряется при преобразовании водорода в электричество в автомобиле.Это означает, что водородный электромобиль достигает КПД только от 25 до 35 процентов, в зависимости от модели. Для полноты: при сжигании альтернативных видов топлива эффективность еще хуже: всего 10-20 процентов от общей эффективности.

«Помимо очень реального потенциала зеленого водорода, в настоящее время существует опасная шумиха», — предупреждают эксперты консалтинговой компании Boston Consulting Group (BCG) в новом исследовании, цитируемом Handelsblatt. Исследование Horváth & / Partners также пришло к таким же выводам.

Авторы исследования пришли к выводу, что вместо того, чтобы тратить миллиарды на создание водородного общества, инвестиции в эту многообещающую технологию должны быть сосредоточены на приложениях, в которых они также имеют экономический смысл. «Мы считаем, что есть большой потенциал, если зеленый водород будет продвигаться в приложениях, в которых он действительно может стать популярным в долгосрочной перспективе. Прежде всего, в промышленности, но также в сфере тяжелых грузов, воздушных и морских перевозок », — говорит Фрэнк Клозе, соавтор исследования.

Вывод очевиден: электромобили на топливных элементах имеют много преимуществ (запас хода, быстрая заправка, отсутствие тяжелой батареи на борту), но один решающий недостаток: они сравнительно неэффективны — как с точки зрения эффективности, так и с точки зрения стоимости.«Ни одна устойчивая экономика не может позволить себе использовать вдвое больше возобновляемой энергии для управления автомобилями на топливных элементах вместо автомобилей с батарейным питанием», — говорит Дитмар Фоггенрайтер, руководитель исследования. Водород можно было использовать только в нишах, в грузовиках и автобусах и на большие расстояния. Вес аккумулятора, запас хода и время заправки играют здесь решающую роль. Она резко возрастает с увеличением емкости, что делает аккумуляторы неинтересными даже для грузовиков. Кроме того, существующие автозаправочные станции могут быть преобразованы в сеть водородных заправочных станций с управляемыми усилиями из-за их меньшего количества.

И что от этого получает потребитель? Совершенно очевидно, что водородные электромобили будут становиться все более дорогими в управлении, чем автомобили с батарейным питанием, не только с точки зрения покупки, но и, прежде всего, с точки зрения эксплуатации. Двойная потребность транспортных средств с водородным двигателем в первичной энергии по сравнению с автомобилями с аккумуляторным питанием будет отражена в потребительских ценах. Водители уже платят от девяти до двенадцати евро за 100 километров за автомобили с водородным двигателем, но только от двух до семи евро за 100 километров (в зависимости от цен на электроэнергию в отдельных странах) за электромобили с батарейным питанием, в зависимости от индивидуальных особенностей. привычки к мобильности.

Это должно прояснить, что большинство потребителей будут покупать в будущем ….

Horváth & Partners даже приняли во внимание критику многих сторонников водорода за то, что следует учитывать так называемый период темного затишья. Темное затишье означает время, когда электричество не может вырабатываться из-за темноты и / или спокойствия. Для этого к соответствующему дополнительному требованию была добавлена первичная потребность батареи в энергии.

автомобилей на водородных топливных элементах | Руководство по зеленому транспортному средству

Транспортные средства на водородных топливных элементах (FCV) похожи на электромобили (EV) в том, что они используют электродвигатель вместо двигателя внутреннего сгорания для приведения в движение колес.Однако, в то время как электромобили работают от батарей, которые необходимо подключить для подзарядки, FCV вырабатывают электроэнергию на борту. В топливном элементе водород (H ₂) из топливного бака транспортного средства соединяется с кислородом (O ₂) из воздуха для выработки электричества с использованием только воды и тепла в качестве побочных продуктов процесса.

Узнайте, как работают топливные элементы

Наличие

Несколько производителей автомобилей продают или сдают в аренду FCV на отдельных рынках, в первую очередь в Калифорнии, где уже существуют заправочные станции для водородного топлива.Водородная инфраструктура также появляется в других местах по всей стране. Станции планируются или строятся на северо-востоке и на Гавайях, а транзитные автобусы на топливных элементах уже курсируют по улицам таких городов, как Бостон, Массачусетс и Флинт, штат Мичиган. Есть планы расширить предложения FCV в течение следующих нескольких лет по мере роста инфраструктуры и развития технологий.

См. Доступные модели автомобилей на топливных элементах

Посмотрите, где расположены водородные заправочные станции в U.С.

Знаете ли вы?

Водородное топливо можно производить из воды. В процессе, называемом электролизом, электричество используется для разделения воды на H ₂ и O ₂. Электроэнергия может поступать из возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра и солнца.

Выбросы

Как и электромобили, FCV — автомобили с нулевым уровнем выбросов — они не имеют выбросов выхлопных газов, связанных со смогом или парниковыми газами. Выбросы образуются в процессе производства и транспортировки водородного топлива.

Хотя во Вселенной много водорода, его необходимо отделить от других соединений, чтобы использовать в качестве топлива. Этот процесс может быть энергоемким. Количество выбросов, связанных с производством водородного топлива, зависит от источника водорода и метода производства. В настоящее время большая часть водорода, который используется в качестве топлива, поступает из природного газа, но водородное топливо также может быть получено из воды, нефти, угля и растительного сырья. Водород можно производить даже из вашего мусора! В пилотных проектах для производства водородного топлива использовался свалочный газ и сточные воды.

Узнайте о различных способах производства водородного топлива

Узнать больше о выбросах при производстве водорода

Заправка и запас хода

Заправка FCV водородом аналогична заправке бензобака. Просто прикрепите насадку из специального дозатора водорода на общественной станции и заполните бак. Время заправки также одинаково: FCV можно заправить всего за 5 минут.

Некоторые FCV могут проехать более 300 миль на одном баке водородного топлива — это больше, чем расстояние от Санкт-Петербурга.От Луиса до Чикаго — и экономия топлива близка к 70 MPGe (миль на галлон в эквиваленте бензина).

Подробнее о моделях автомобилей на топливных элементах

Узнать больше

2021 Топливный элемент NEXO от Hyundai

Бесплатное обслуживание включает одобренную Hyundai замену масла и масляного фильтра (за исключением электромобилей и электромобилей на топливных элементах), а также замену шин с обычными заводскими интервалами планового обслуживания в течение 3 лет или 36 000 миль, в зависимости от того, что наступит раньше.Более частое обслуживание из-за тяжелого вождения или условий исключено. Предложение действительно только для новых моделей Hyundai 2020–2021 годов, приобретенных или арендованных 1 февраля 2020 года или после этой даты. Для получения дополнительной информации и ограничений обращайтесь к своему дилеру Hyundai.

Условия программы бесплатного технического обслуживания Hyundai (HCM)

• Бесплатно для всех автомобилей Hyundai нового модельного года 2020–2021, проданных 1 февраля 2020 года и после этой даты (автомобили Hyundai, приобретенные до 1 февраля 2020 года, не имеют права на участие в программе HCM).

• Более частое обслуживание из-за тяжелого вождения или условий исключено.

• Охватывает замену масла и масляного фильтра, а также ротацию шин, только при нормальных интервалах графика технического обслуживания. Подробную информацию см. В руководстве по эксплуатации каждой модели автомобиля.

• 3 года / 36 000 миль покрытия, в зависимости от того, что наступит раньше.

• Услуги HCM доступны только у официальных дилеров Hyundai.

• Каждая услуга должна быть получена в пределах 1 000 миль или 1 месяца от назначенного времени, указанного в Руководстве для владельца.Неспособность клиента активировать услуги до истечения применимых миль / срока не приведет к аннулированию невыкупленных будущих услуг.

• Коммерческие, сертифицированные подержанные, бывшие в употреблении и автопарковые автомобили исключены, но допускается использование в профессиональных целях, например, для продажи в риелторской или сторонней компании.

• Бесплатное обслуживание не подлежит передаче другому лицу; доступен только первоначальному владельцу / первым розничным покупателям (за исключением того, что он может передаваться от супруга к супруге).

• Включает только базовые услуги, перечисленные в Руководстве пользователя в указанное время.Гарантия не распространяется на предметы с естественным износом, такие как двигатель и воздушные фильтры, салонный фильтр, щетки стеклоочистителя, тормозные колодки и т.