هیدروژن از آلومینیوم و آب. نحوه تولید هیدروژن از آب تولید هیدروژن از آلومینیوم با الکترولیز

وودال در یک سمپوزیوم دانشگاهی در تشریح جزئیات این کشف توضیح داد: «هیدروژن تنها در صورت نیاز تولید می‌شود، بنابراین می‌توانید تنها به اندازه‌ای که نیاز دارید، از آن تولید کنید. به عنوان مثال، این فناوری می تواند همراه با موتورهای احتراق داخلی کوچک در کاربردهای مختلف مانند ژنراتورهای اضطراری قابل حمل، چمن زنی و اره مورد استفاده قرار گیرد. از نظر تئوری، می توان از آن در خودروها و کامیون ها استفاده کرد.

هنگامی که آب به دانه ها که از آلیاژ آلومینیوم و گالیم ساخته شده اند، اضافه می شود، هیدروژن به طور خود به خود آزاد می شود. وودال می‌گوید: «در این مورد، آلومینیوم موجود در کاربید با آب واکنش نشان می‌دهد و اکسیژن را از مولکول‌های آن جدا می‌کند. بر این اساس، هیدروژن باقی مانده در فضای اطراف آزاد می شود.

وجود گالیم برای انجام واکنش بسیار مهم است، زیرا از تشکیل یک لایه اکسیدی روی سطح آلومینیوم در طول اکسیداسیون آن جلوگیری می کند. این فیلم معمولاً با عمل به عنوان یک مانع از اکسیداسیون بیشتر آلومینیوم جلوگیری می کند. اگر تشکیل آن مختل شود، واکنش تا زمانی که تمام آلومینیوم مصرف شود ادامه می یابد.

وودال در سال 1967 زمانی که در صنعت نیمه هادی کار می کرد، فرآیند را با آلیاژ آلومینیوم-گالیوم مایع کشف کرد. او می‌گوید: «در حال تمیز کردن یک بوته حاوی آلیاژی از گالیم و آلومینیوم بودم. وقتی به آن آب اضافه کردم، صدای انفجار بلندی شنیده شد. پس از آن، به آزمایشگاه بازنشسته شدم و چند ساعت را صرف مطالعه دقیق آنچه که اتفاق افتاد، کردم.

"گالیوم یک جزء ضروری است، زیرا در دمای پایین ذوب می شود و آلومینیوم را حل می کند، که این امکان را برای دومی ایجاد می کند که با آب واکنش دهد. وودال توضیح می دهد. "این یک کشف غیرمنتظره بود، زیرا به خوبی شناخته شده است که آلومینیوم جامد با آب واکنش نمی دهد."

محصولات نهایی واکنش گالیم و اکسید آلومینیوم هستند. احتراق هیدروژن منجر به تشکیل آب می شود. وودال می گوید: «به این ترتیب، هیچ گونه انتشار سمی تولید نمی شود. همچنین مهم است که توجه داشته باشیم که گالیم در واکنش شرکت نمی کند، بنابراین می توان آن را بازیافت کرد و دوباره استفاده کرد. این مهم است زیرا این فلز در حال حاضر بسیار گرانتر از آلومینیوم است. با این حال، اگر این فرآیند به طور گسترده آغاز شود، صنعت معدن قادر خواهد بود گالیوم ارزان‌تر و با عیار پایین تولید کند. در مقایسه، تمام گالیومی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، بسیار خالص شده است و عمدتاً در صنعت نیمه هادی استفاده می شود.

وودال می گوید از آنجایی که می توان از هیدروژن به جای بنزین در موتورهای احتراق داخلی استفاده کرد، این تکنیک را می توان در کاربردهای خودرو نیز به کار برد. با این حال، برای رقابت این فناوری با فناوری بنزین، کاهش هزینه بازیافت اکسید آلومینیوم ضروری است. وودال توضیح می دهد: «در حال حاضر، هزینه یک پوند آلومینیوم بیش از 1 دلار است، بنابراین نمی توانید همان مقدار هیدروژن بنزین را با 3 دلار در هر گالن دریافت کنید.

با این حال، اگر آلومینیوم از اکسید با استفاده از الکترولیز به دست آید، می توان هزینه تمام شده آلومینیوم را کاهش داد و الکتریسیته برای آن از یا. در این صورت می توان آلومینیوم را در محل تولید کرد و نیازی به انتقال الکتریکی نیست و هزینه های کلی را کاهش می دهد. علاوه بر این، چنین سیستم هایی را می توان در مناطق دور افتاده قرار داد، که به ویژه در هنگام ساخت نیروگاه های هسته ای اهمیت دارد. به گفته وودال این رویکرد باعث کاهش مصرف بنزین، کاهش آلودگی و وابستگی به واردات نفت خواهد شد.

وودال می‌گوید: «ما آن را نیروی هیدروژنی مبتنی بر آلومینیوم می‌نامیم و تبدیل موتورهای احتراق داخلی به هیدروژن کار دشواری نخواهد بود. تنها کاری که باید انجام دهید این است که انژکتور سوخت آنها را با یک انژکتور هیدروژنی تعویض کنید.

از این سیستم می توان برای تامین انرژی پیل های سوختی نیز استفاده کرد. در این مورد، می تواند از قبل با موتورهای بنزینی رقابت کند - حتی با قیمت بالای آلومینیوم امروزی. وودال می‌گوید: «سیستم‌های پیل سوختی 75 درصد کارآمد هستند، در مقایسه با 25 درصد برای موتورهای احتراق داخلی. بنابراین هنگامی که این فناوری به طور گسترده در دسترس قرار گیرد، تکنیک استخراج هیدروژن ما از نظر اقتصادی امکان‌پذیر خواهد بود».

دانشمندان بر ارزش آلومینیوم برای تولید انرژی تاکید دارند. وودال توضیح می دهد: «بیشتر مردم متوجه نمی شوند که چه مقدار انرژی در آن وجود دارد. هر پوند (450 گرم) فلز می تواند 2 کیلووات ساعت در هنگام سوزاندن هیدروژن آزاد شده و همان مقدار انرژی را به صورت گرما تولید کند. بنابراین، یک خودروی متوسط ​​با مخزن پر از گلوله های آلیاژ آلومینیوم (حدود 150 کیلوگرم) می تواند حدود 600 کیلومتر را طی کند و 60 دلار قیمت دارد (با این فرض که اکسید آلومینیوم پس از آن بازیافت می شود). برای مقایسه، اگر باک را با بنزین پر کنم، به ازای هر پوند 6 کیلووات ساعت دریافت می کنم که 2.5 برابر بیشتر از یک پوند آلومینیوم انرژی می گیرد. به عبارت دیگر، من 2.5 برابر بیشتر آلومینیوم برای دریافت همان مقدار انرژی نیاز دارم. با این حال، نکته مهم این است که من به طور کامل بنزین را حذف می کنم و در عوض از یک ماده ارزان قیمت موجود در ایالات متحده استفاده می کنم.

اما از دیدگاه علمی چگونه می توان از چنین زباله هایی انرژی به دست آورد؟ یکی از نویسندگان تصمیم گرفت این آزمایش را تکرار کند و کاملاً خوب شد. چه چیزی پشت همه اینها پنهان است؟ همه چیز در واقع بسیار ساده است، ما از آلومینیوم با استخراج هیدروژن از آن انرژی خواهیم گرفت. این را می توان به روش های مختلفی انجام داد؛ اگر لایه اکسیدی آن از بین برود، آلومینیوم یک فلز نسبتاً ناپایدار است. در همان زمان، به سادگی با تماس با هوا شروع به آزاد کردن هیدروژن می کند. برای از بین بردن لایه اکسید می توان از اسیدها و سایر مواد استفاده کرد. به عنوان مثال، می توانید به سادگی آلومینیوم را با یک سوزن زیر یک قطره جیوه خراش دهید و در این مکان فیلم اکسید از بین می رود.

چرا در طول آزمایش به کوکاکولا نیاز خواهید داشت، از مقاله خواهید فهمید؛)

مواد و ابزار مورد استفاده

لیست مواد:
- شیلنگ؛
- تخته ها؛
- بطری های پلاستیکی؛
- موتور دو زمانه؛
- موتور DC 12 ولت؛
- باتری 12 ولت؛
- (اختیاری)؛
- قوطی پلاستیکی؛
- فشار سنج؛
- گیره های فلزی؛
- یک قطعه لوله فلزی؛
- جوش سرد؛
- کربن فعال؛
- اب؛
- ورق فولادی نازک؛
- پیچ های خودکار

برای واکنش شیمیایی: آلومینیوم، کوکاکولا، هیدروکسید سدیم.

لیست ابزارها:
- قیچی؛
- پیچ گوشتی؛
- اره برقی؛
- ;
- کلید، پیچ گوشتی و سایر اقلام کوچک.

بیایید شروع به مونتاژ دستگاه کنیم:

گام یک. تئوری
نکته اینجاست: کوکاکولا را بگیرید و هیدروکسید سدیم را به آن اضافه کنید. کوکاکولا حاوی اسید فسفریک است و هنگامی که با هیدروکسید سدیم واکنش می دهد، ماده سدیم ارتوفسفات و همچنین آب تولید می کند. بنابراین، اگر آلومینیوم را به ارتوفسفات سدیم اضافه کنید، با آزاد شدن هیدروژن، که همان چیزی است که ما به آن نیاز داریم، واکنش شدیدی دریافت خواهید کرد.

تنها چیزی که برای ما باقی می ماند این است که ظرف را برای واکنش تطبیق دهیم و همچنین فیلترها و مصرف کننده هیدروژن را که موتور احتراق داخلی است نصب کنیم.

موتور باید آماده کار با گاز باشد. برای این ما به یک بطری پلاستیکی کوچک نیاز داریم. روی جلد پیچ ​​ها را سوراخ می کنیم و یک سوراخ ورودی برای کاربراتور ایجاد می کنیم. روکش را به کاربراتور وصل می کنیم. ته بطری را ببرید و به جای آن یک اسفنج یا چیزی شبیه به آن قرار دهید که به عنوان فیلتر عمل می کند.

یک سوراخ در بطری در ورودی کاربراتور ایجاد کنید و یک شلنگ گاز را نصب کنید.

محورهای ژنراتور و موتور با استفاده از یک تکه شلنگ لاستیکی به هم متصل می شوند. برای ایمن بودن، می‌توانید شلنگ نازک‌تری را در شلنگ ضخیم‌تر قرار دهید. کل این مورد را با گیره های فلزی درست می کنیم.

پس از این، می توانید سعی کنید موتور را روشن کنید. فیلتر هوا را با مایع راه انداز اسپری کنید و برای چرخاندن موتور به موتور ولتاژ اعمال کنید. احتراق و جهت چرخش را فراموش نکنید.

این واکنش حرارت زیادی آزاد می کند که آب شروع به جوشیدن می کند. برای جلوگیری از این امر، نویسنده آب سرد را روی قوطی می ریزد.

در حالی که تمام دنیا در حال توسعه سلول های سوختی هستند و در مورد انرژی هیدروژنی آینده صحبت می کنند، شکاکان هرگز از تکرار اینکه بشریت هنوز راه ارزانی برای تولید هیدروژن ندارد خسته نمی شود. روش مدرن تولید، الکترولیز آب است، اما اجرای آن در مقیاس جهانی به برق زیادی نیاز دارد.

بشریت امید اصلی خود را به پروژه همجوشی گرما هسته ای می گذارد، که باید منبعی تمام نشدنی از انرژی را برای مردم باز کند، اما هنوز هیچ کس پیش بینی تاریخ اولین توکاماک که به بهره برداری می رسد را بر عهده نگرفته است. علاوه بر این، دانشمندان در تلاش هستند تا باکتری ها را برای تولید هیدروژن از مواد غذایی و زباله های صنعتی تطبیق دهند و همچنین تلاش می کنند فرآیند فتوسنتز را تقلید کنیدکه آب را به هیدروژن و اکسیژن در گیاهان جدا می کند. همه این روش ها هنوز با اجرای صنعتی بسیار فاصله دارند.

به نظر می رسد دانشمندان آمریکایی یاد گرفته اند که هیدروژن را در مقادیر زیاد از واکنش آلومینیوم با آب تولید کنند.

توسعه دهندگان دانشگاه پوردو آلیاژ فلزی جدیدی ساخته اند که با آلومینیوم غنی شده است که می تواند در فرآیند تولید هیدروژن بسیار موثر باشد. استفاده از این آلیاژ در کنار سایر موارد توجیه اقتصادی دارد و این روش ممکن است به زودی با انواع سوخت مدرن مورد استفاده در صنایع حمل و نقل و انرژی رقابت کند.

چگونه صحبت می کندجری وودال، استاد دانشگاه و مبتکر این کار، نوآوری او می تواند کاربردهایی در همه زمینه ها پیدا کند - از دستگاه های تولید انرژی موبایل گرفته تا تاسیسات صنعتی بزرگ.

آلیاژ جدید از 95 درصد آلومینیوم و 5 درصد باقی مانده از آلیاژ پیچیده گالیم، ایندیم و قلع تشکیل شده است. اگرچه گالیوم یک عنصر بسیار کمیاب و گران قیمت است، اما مقادیر آن در آلیاژ به قدری کم است که هزینه آلیاژ و به ویژه هزینه عملیات آن می تواند از نظر تجاری سودآور باشد.
هنگامی که این آلیاژ به آب اضافه می شود، آلومینیوم وارد واکنش اکسیداسیون می شود که در نتیجه هیدروژن و انرژی حرارتی آزاد می شود و آلومینیوم به شکل اکسید تبدیل می شود.
2Al + 3H 2 O --> 3H 2 + Al 2 O 3 + Q

از یک دوره شیمی مدرسه، همه باید بدانند که آلومینیوم یک فلز بسیار فعال است و به راحتی با آب واکنش می دهد و در طی اکسیداسیون خود هیدروژن آزاد می کند. با این حال، استفاده از آلومینیوم در زندگی روزمره، و به ویژه به عنوان ظروف برای پخت و پز، کاملا بی خطر است، زیرا روی سطح آلومینیوم همیشه یک لایه اکسید نازک، اما بسیار بادوام و بی اثر Al 2 O 3 وجود دارد که باعث واکنش آلومینیوم می شود. با آب نه چندان آسان

آلیاژ ایندیم-گالیوم-قلع یک جزء حیاتی برای فناوری Woodall است: از تشکیل این لایه اکسیدی جلوگیری می کند و به آلومینیوم اجازه می دهد تا به طور کمی با آب واکنش نشان دهد.

علاوه بر هیدروژن، انرژی حرارتی نیز محصول ارزشمند این واکنش است که می توان از آن نیز استفاده کرد. اکسید آلومینیوم و آلیاژ بی اثرتر گالیوم، ایندیم و قلع متعاقباً می توانند در یک فرآیند صنعتی شناخته شده کاهش یابند، بنابراین یک چرخه بسته می تواند هزینه تولید انرژی را در شرایط داخلی به کمتر از 2 روبل در هر کیلووات ساعت کاهش دهد.

شایستگی شیمیدان-تکنولوژیست ها این است که آنها نه تنها توانستند کار بزرگی را در انتخاب ترکیب شیمیایی یک آلیاژ آلومینیوم انجام دهند، بلکه یاد گرفتند ریزساختار آن را نیز کنترل کنند، که کلید عملکردی شدن مواد است.

واقعیت این است که مخلوطی از فلزات، هنگامی که جامد می شود، به دلیل تفاوت در ساختار شبکه های کریستالی فلزات، یک محلول جامد همگن تشکیل نمی دهد؛ علاوه بر این، آلیاژ حاصل از نقطه ذوب نسبتاً پایینی برخوردار است. در نتیجه، آلیاژ نهایی پس از خنک شدن از مذاب به شکل مخلوطی از دو فاز مستقل - آلومینیوم و آلیاژی از گالیم، ایندیم و قلع، که در ضخامت ماده به شکل بلورهای میکروسکوپی جاسازی شده‌اند، تشکیل می‌شود.

این ترکیب دو فازی است که توانایی آلومینیوم در یک آلیاژ معین را برای واکنش با آب در شرایط عادی تعیین می‌کند و بنابراین برای کل فناوری حیاتی است.

علاوه بر این، همانطور که مشخص است، بسته به روش سرد کردن مخلوط مذاب فلزات، این ماده را می توان به دو شکل مختلف به دست آورد. ظاهراً در هنگام خنک شدن سریع (کوئنچ)، ساختار کریستالی محلول زمان لازم برای تنظیم مجدد خود را ندارد، در نتیجه نمونه در خروجی تقریباً تک فاز است. آلیاژ Woodall در این شکل تا زمانی که با مخلوط مذاب گالیم، ایندیم و قلع خیس نشود با آب واکنش نمی دهد.

با این حال، دانشمندان با کشف توانایی چنین ماده خیس شده برای واکنش با آب در شرایط عادی، کاملاً الهام گرفتند و پس از مدتی توانایی مذاب غنی شده با آلومینیوم را برای متبلور شدن در هنگام خنک شدن آهسته به شکل دو فازی کشف کردند. چنین ماده ای قادر به واکنش با آب بدون مشارکت آلیاژ مایع گالیم، ایندیم و قلع است. دانشمندان بر این باورند که عامل تعیین کننده در جلوگیری از تشکیل فیلم اکسیدی بر روی سطح یک ماده، ریزساختار مواد در سطح مشترک بین دو فاز تشکیل دهنده مواد است.

در حال حاضر، دانشمندان به وظیفه فناوری بریکت کردن آلیاژ خود برای بهبود سهولت استفاده توجه دارند. بنابراین، یک بلوک از آلیاژ آلومینیوم را می توان در راکتوری قرار داد که ابعاد آن با مقدار هیدروژن مورد نیاز تعیین می شود و دقیقاً به اندازه نیاز هیدروژن در مکان و زمان مورد نیاز تولید می کند. چنین فناوری، زمانی که به نتیجه منطقی خود برسد، دو مشکل دیگر انرژی هیدروژن (علاوه بر تولید واقعی هیدروژن از آب)، یعنی ذخیره سازی هیدروژن و حمل و نقل آن را حل خواهد کرد.
آلیاژ ایندیم، گالیم و قلع جزء بی اثر است و در واکنش شرکت نمی کند، بنابراین پس از پایان واکنش می توان آن را بدون تلفات مجددا استفاده کرد.

اکسید آلومینیوم همچنین یک ماده بسیار مناسب برای انجام احیای الکتروشیمیایی آن مطابق با فرآیند هال-هروولت است که در حال حاضر به طور گسترده در صنعت آلومینیوم استفاده می شود:
2Al 2 O 3 + 3C = 4Al + 3CO 2
به گفته دانشمندان، بازیابی آلومینیوم از اکسید به دست آمده در طی تولید هیدروژن حتی ارزان تر از تولید استاندارد آن از بوکسیت است، اگرچه چرخه کامل از آلومینیوم به آلومینیوم، البته، گران است - دانشمندان قصد نداشتند که یک چرخه دائمی ایجاد کنند. ماشین حرکتی

در اصل، برای پیاده سازی فناوری Woodall که هنوز در نشریات علمی توضیح داده نشده است، نیازی به نوآوری های جدیدی نیست - فقط باید زیرساختی برای تحویل آلیاژ به کاربر نهایی ایجاد کرد و فرآیند بازیابی آن را با استفاده از روش های خوب سازماندهی کرد. روش های صنعتی برای تولید فلز آلومینیوم را توسعه داد.

آلومینیوم فراوان ترین فلز روی زمین است. علاوه بر این، یک محصول جانبی از توسعه سنگ معدن بوکسیت، مواد معدنی حاوی آلومینیوم، گالیم، ارزشمندترین جزء آلیاژ Woodall است.

خود دانشمند که در گذشته بالاترین جایزه را در زمینه فناوری در ایالات متحده دریافت کرده بود، در کنار مشکلاتی که ماهیت صرفاً اقتصادی دارند، به نیاز به انجام آزمایشات اضافی در مورد تأثیر ترکیب و به ویژه اشاره می کند. ریزساختار در فصل مشترک فازها در یک ماده جدید بر روی خواص آن. چنین کاری ممکن است در آینده امکان روی آوردن به استفاده از فلزات ارزان‌تر و در دسترس‌تر از گالیوم را فراهم کند.

افزایش قیمت انرژی، جستجو برای موارد کارآمدتر، از جمله در سطح خانوار را تحریک می کند. بیشتر از همه، صنعتگران و علاقه مندان توسط هیدروژن جذب می شوند که ارزش حرارتی آن سه برابر بیشتر از متان است (38.8 کیلو وات در مقابل 13.8 در هر کیلوگرم ماده). به نظر می رسد روش استخراج در خانه شناخته شده است - تقسیم آب توسط الکترولیز. در واقع مشکل بسیار پیچیده تر است. مقاله ما 2 هدف دارد:

• تجزیه و تحلیل این سوال که چگونه یک ژنراتور هیدروژن با حداقل هزینه بسازیم.
• امکان استفاده از ژنراتور هیدروژن را برای گرم کردن یک خانه خصوصی، سوخت گیری خودرو و به عنوان دستگاه جوش در نظر بگیرید.

بخش نظری مختصر

هیدروژن که با نام هیدروژن، اولین عنصر جدول تناوبی نیز شناخته می شود، سبک ترین ماده گازی با فعالیت شیمیایی بالا است. در طی اکسیداسیون (یعنی احتراق)، مقدار زیادی گرما آزاد می کند و آب معمولی را تشکیل می دهد. اجازه دهید ویژگی های عنصر را مشخص کنیم و آنها را به شکل پایان نامه ها قالب بندی کنیم:

برای مرجع. دانشمندانی که ابتدا مولکول آب را به هیدروژن و اکسیژن جدا کردند، این مخلوط را به دلیل تمایل به انفجار، گازی انفجاری نامیدند. متعاقباً نام گاز براون (پس از نام مخترع) را دریافت کرد و با فرمول فرضی NHO شروع به تعیین کرد.

از مطالب بالا، نتیجه زیر خود را نشان می دهد: 2 اتم هیدروژن به راحتی با 1 اتم اکسیژن ترکیب می شوند، اما با اکراه از هم جدا می شوند. واکنش اکسیداسیون شیمیایی با آزاد شدن مستقیم انرژی حرارتی مطابق با فرمول انجام می شود:

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (انرژی)

در اینجا یک نکته مهم نهفته است که در توضیح بیشتر برای ما مفید خواهد بود: هیدروژن به طور خود به خود از احتراق واکنش می دهد و گرما مستقیماً آزاد می شود. برای تقسیم یک مولکول آب، انرژی باید صرف شود:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

این فرمول یک واکنش الکترولیتی است که فرآیند تقسیم آب را با تامین برق مشخص می کند. چگونه این را در عمل اجرا کنید و یک ژنراتور هیدروژن را با دستان خود بسازید، ما بیشتر در نظر خواهیم گرفت.

ایجاد یک نمونه اولیه

برای اینکه متوجه شوید با چه چیزی سر و کار دارید، ابتدا پیشنهاد می کنیم یک ژنراتور ساده برای تولید هیدروژن با حداقل هزینه مونتاژ کنید. طراحی یک نصب خانگی در نمودار نشان داده شده است.

یک الکترولیز اولیه از چه چیزی تشکیل شده است:

• راکتور - یک ظرف شیشه ای یا پلاستیکی با دیواره های ضخیم؛
• الکترودهای فلزی که در یک راکتور با آب غوطه ور شده و به منبع برق متصل می شوند.
• مخزن دوم نقش مهر و موم آب را بازی می کند.
• لوله برای حذف گاز HHO.

نکته مهم. نیروگاه هیدروژن الکترولیتی فقط با جریان مستقیم کار می کند. بنابراین، از آداپتور برق متناوب، شارژر ماشین یا باتری به عنوان منبع تغذیه استفاده کنید. ژنراتور AC کار نخواهد کرد.

اصل کار الکترولیز به شرح زیر است:

برای ساختن طرح ژنراتور نشان داده شده در نمودار با دستان خود، به 2 بطری شیشه ای با گردن و درپوش پهن، یک قطره چکان پزشکی و 2 دوجین پیچ خودکار نیاز دارید. مجموعه کامل مواد در عکس نشان داده شده است.

ابزارهای ویژه به یک تفنگ چسب برای مهر و موم کردن درب های پلاستیکی نیاز دارند. روش تولید ساده است:

برای راه اندازی مولد هیدروژن، آب نمک را داخل راکتور بریزید و منبع برق را روشن کنید. شروع واکنش با ظاهر شدن حباب های گاز در هر دو ظرف مشخص خواهد شد. ولتاژ را روی مقدار بهینه تنظیم کنید و گاز قهوه ای که از سوزن قطره چکان خارج می شود را مشتعل کنید.

نکته مهم دوم اعمال ولتاژ خیلی زیاد غیرممکن است - الکترولیت که تا دمای 65 درجه سانتیگراد یا بیشتر گرم می شود، به شدت شروع به تبخیر می کند. به دلیل بخار آب زیاد، امکان روشن کردن مشعل وجود نخواهد داشت. برای جزئیات در مورد مونتاژ و راه اندازی یک ژنراتور هیدروژنی بداهه، ویدیو را تماشا کنید:

درباره سلول هیدروژنی مایر

اگر طرحی را که در بالا توضیح داده شد ساخته و آزمایش کرده باشید، احتمالاً از سوختن شعله انتهای سوزن متوجه شده اید که عملکرد نصب بسیار پایین است. برای بدست آوردن گاز منفجر کننده بیشتر، باید دستگاه جدی تری بسازید که به افتخار مخترع، سلول استانلی مایر نامیده می شود.

اصل عملکرد سلول نیز بر اساس الکترولیز است، فقط آند و کاتد به شکل لوله هایی ساخته می شوند که در یکدیگر قرار می گیرند. ولتاژ از مولد پالس از طریق دو سیم پیچ رزونانسی تامین می شود که باعث کاهش مصرف جریان و افزایش بهره وری ژنراتور هیدروژن می شود. مدار الکترونیکی دستگاه در شکل نشان داده شده است:

توجه داشته باشید. عملکرد مدار به طور مفصل در منبع http://www.meanders.ru/meiers8.shtml توضیح داده شده است.

برای ساخت سلول مایر به موارد زیر نیاز دارید:

• بدنه استوانه ای ساخته شده از پلاستیک یا پلکسی گلاس؛ صنعتگران اغلب از فیلتر آب با درب و لوله استفاده می کنند.
• لوله های فولادی ضد زنگ با قطر 15 و 20 میلی متر، طول 97 میلی متر؛
• سیم، عایق.

لوله های فولادی ضد زنگ به یک پایه دی الکتریک متصل می شوند و سیم های متصل به ژنراتور به آنها لحیم می شوند. سلول شامل 9 یا 11 لوله است که در یک محفظه پلاستیکی یا پلکسی قرار گرفته اند، همانطور که در عکس نشان داده شده است.

عناصر بر اساس طرحی به خوبی شناخته شده در اینترنت متصل می شوند که شامل یک واحد الکترونیکی، یک سلول مایر و یک مهر و موم آب (نام فنی - حباب ساز) است. به دلایل ایمنی، این سیستم به سنسورهای فشار بحرانی و سطح آب مجهز شده است. طبق بررسی های صنعتگران خانگی، چنین نصب هیدروژنی جریانی در حدود 1 آمپر با ولتاژ 12 ولت مصرف می کند و عملکرد کافی دارد، اگرچه ارقام دقیقی در دسترس نیست.

راکتور صفحه ای

یک ژنراتور هیدروژنی با کارایی بالا که قادر به اطمینان از عملکرد مشعل گاز است از صفحات فولادی ضد زنگ با ابعاد 15 x 10 سانتی متر ساخته شده است، مقدار - از 30 تا 70 قطعه. سوراخ هایی برای پین های سفت کننده در آنها سوراخ می شود و یک ترمینال برای اتصال سیم در گوشه بریده می شود.

علاوه بر ورق فولاد ضد زنگ درجه 316، شما باید موارد زیر را خریداری کنید:

• لاستیک 4 میلی متر ضخامت، مقاوم در برابر قلیایی؛
• صفحات انتهایی ساخته شده از پلکسی گلاس یا PCB؛
• میله های کراوات M10-14؛
• شیر چک برای دستگاه جوش گازی؛
• فیلتر آب برای مهر و موم آب؛
• لوله های اتصال ساخته شده از فولاد ضد زنگ راه راه؛
• هیدروکسید پتاسیم به شکل پودر

صفحات باید در یک بلوک واحد مونتاژ شوند که با واشرهای لاستیکی با وسط برش جدا شده از یکدیگر، همانطور که در نقشه نشان داده شده است. راکتور حاصل را با پین ها محکم ببندید و با الکترولیت به لوله ها وصل کنید. دومی از یک ظرف جداگانه مجهز به درب و دریچه های خاموش می آید.

توجه داشته باشید. ما به شما می گوییم که چگونه یک الکترولیز از نوع جریان عبوری (خشک) بسازید. ساخت یک راکتور با صفحات غوطه ور آسان تر است - نیازی به نصب واشرهای لاستیکی نیست و واحد مونتاژ شده در یک ظرف مهر و موم شده با الکترولیت پایین می آید.

مونتاژ بعدی ژنراتور تولید کننده هیدروژن طبق همان طرح انجام می شود، اما با تفاوت هایی:

1. یک مخزن برای تهیه الکترولیت به بدنه دستگاه متصل است. دومی محلول 7-15٪ هیدروکسید پتاسیم در آب است.
2. به جای آب، یک عامل به اصطلاح دی اکسید کننده در "حباب ساز" - استون یا یک حلال معدنی ریخته می شود.
3. در جلوی مشعل باید یک شیر چک نصب شود، در غیر این صورت وقتی مشعل هیدروژنی به آرامی خاموش می شود، ضربه برگشتی باعث پارگی شیلنگ ها و حباب می شود.

برای تغذیه راکتور، ساده ترین راه استفاده از اینورتر جوشکاری است؛ نیازی به مونتاژ مدارهای الکترونیکی نیست. نحوه عملکرد یک مولد گاز خانگی قهوه ای توسط یک صنعتگر خانگی در ویدیوی خود توضیح داده شده است:

آیا تولید هیدروژن در خانه سودآور است؟

پاسخ به این سوال به دامنه کاربرد مخلوط اکسیژن و هیدروژن بستگی دارد. تمام نقشه ها و نمودارهای منتشر شده توسط منابع مختلف اینترنتی برای انتشار گاز HHO برای اهداف زیر طراحی شده اند:

• استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت خودروها؛
• احتراق بدون دود هیدروژن در دیگهای بخار و کوره ها؛
• برای کارهای جوشکاری گاز استفاده می شود.

مشکل اصلی که تمام مزایای سوخت هیدروژن را نفی می کند: هزینه برق برای آزاد کردن ماده خالص از مقدار انرژی حاصل از احتراق آن بیشتر است. طرفداران نظریه های اتوپیایی هر چه ادعا کنند، حداکثر بازده الکترولیز به 50٪ می رسد. این بدان معناست که برای 1 کیلو وات گرمای دریافتی، 2 کیلو وات برق مصرف می شود. سود صفر است، حتی منفی.

بیایید آنچه را که در بخش اول نوشتیم به یاد بیاوریم. هیدروژن یک عنصر بسیار فعال است و به خودی خود با اکسیژن واکنش می دهد و گرمای زیادی آزاد می کند. هنگام تلاش برای شکافتن یک مولکول آب پایدار، نمی توانیم انرژی را مستقیماً به اتم ها اعمال کنیم. تقسیم با استفاده از برق انجام می شود که نیمی از آن برای گرم کردن الکترودها، آب، سیم پیچ ترانسفورماتور و غیره هدر می رود.

اطلاعات پس زمینه مهم گرمای ویژه احتراق هیدروژن سه برابر بیشتر از متان است، اما بر حسب جرم. اگر آنها را از نظر حجمی با هم مقایسه کنیم، هنگام سوزاندن 1 متر مکعب هیدروژن، تنها 3.6 کیلووات انرژی حرارتی در مقابل 11 کیلووات برای متان آزاد می شود. به هر حال هیدروژن سبک ترین عنصر شیمیایی است.

حال بیایید گاز انفجاری حاصل از الکترولیز در یک ژنراتور هیدروژن خانگی را به عنوان سوخت برای نیازهای فوق در نظر بگیریم:

برای مرجع. برای سوزاندن هیدروژن در دیگ گرمایش، باید طرح را کاملاً دوباره طراحی کنید، زیرا یک مشعل هیدروژنی می تواند هر فولادی را ذوب کند.

نتیجه

هیدروژن موجود در گاز NHO که از یک مولد هیدروژن خانگی به دست می آید، برای دو هدف مفید است: آزمایش و جوشکاری با گاز. حتی اگر از راندمان پایین الکترولیزور و هزینه های مونتاژ آن در کنار برق مصرفی چشم پوشی کنیم، به سادگی بهره وری کافی برای گرمایش ساختمان وجود ندارد. این موضوع در مورد موتور بنزینی خودروهای سواری نیز صدق می کند.

دریافت هیدروژن از آب طبق فرمول H2O + C +e = -H2CO3 و +H یعنی انرژی زغال چوب مانند انرژی رعد و برق لیزری یا الکتریسیته. کاتالیزورهای ارزان برای آزادسازی هیدروژن از آب و استفاده از ولتاژ متناوب 50 هرتز، حتی می توان گفت این کشف من است. من یک راه ساده برای تولید هیدروژن از آب، با استفاده از یک کاتالیزور ساده، گرافیت یا زغال چوب کشف کرده ام.
نحوه جدا کردن هیدروژن از آب با استفاده از زغال چوب را در وب سایت من مشاهده خواهید کرد http://xn--c1atbkq7d.xn--p1ai/ Nyurgun.RF، راز اصلی تهیه زغال چوب مناسب.
زغال سنگ باید با هوای زیاد سوزانده شود و با حرارت دادن زغال سنگ بالای هزار و دویست درجه تنها در این صورت تبدیل به کاتالیزور هیدروژن می شود و مولکول آب تا هزار درجه گرم می شود.

تهیه گرافیت برای تولید هیدروژن از آب از طریق سوزاندن زغال سنگ در زیر آب. تاریخ انتشار: 25 آوریل 2015
ترکیبی منحصر به فرد از ترکیبات کربنی برای استخراج هیدروژن اتمی از آب شیرین بدون هیچ گونه افزودنی.

سوزاندن سریع و آهسته هیدروژن (ها)، به عنوان شواهدی از آزاد شدن هیدروژن از آب با استفاده از زغال چوب. تاریخ انتشار: ۲۲ اردیبهشت ۱۳۹۴
من برای رفع خستگی از هیدروژن برای دارو استفاده می کنم.
برای مصرف کننده تفاوتی نمی کند که آب گرم آنها چگونه گرم می شود، چه با سوزاندن هیدروکربن ها و چه با استفاده از فناوری های جدید بسیار کارآمد.