Jak zrobić generator wodoru do domu samodzielnie: praktyczne porady dotyczące budowy i montażu

Jesteśmy przyzwyczajeni uważać gaz ziemny za najtańszy rodzaj paliwa. Okazuje się jednak, że ma on godną alternatywę – wodór uzyskiwany przez rozkład wody. Surowiec do produkcji tego paliwa otrzymujemy całkowicie za darmo. A jeśli jeszcze zbudujemy generator wodoru własnymi rękami, oszczędności będą po prostu oszałamiające. Prawda?

Jesteśmy gotowi podzielić się z Państwem cennymi informacjami na temat wariantów i zasad montażu instalacji technicznej przeznaczonej do produkcji wodoru. Zapoznanie się z przedstawionym Państwu artykułem będzie gwarancją wykonania niezawodnie działającego urządzenia.

Osobom pragnącym samodzielnie skonstruować generator taniego, ale bardzo wydajnego paliwa oferujemy szczegółową instrukcję. Podajemy zalecenia dotyczące prawidłowej eksploatacji. Jako uzupełnienie informacji, obrazowo wyjaśniających zasadę działania, wykorzystano zdjęcia i filmy.

Metody otrzymywania wodoru

Na lekcjach chemii w szkole średniej kiedyś udzielano wyjaśnień na temat tego, jak uzyskać wodór ze zwykłej wody wypływającej z kranu. W dziedzinie chemii istnieje takie pojęcie – elektroliza. To właśnie dzięki elektrolizie istnieje możliwość otrzymywania wodoru.

Najprostsza instalacja wodorowa stanowi pewnego rodzaju zbiornik wypełniony wodą. Pod warstwą wody umieszcza się dwa elektrody płytkowe. Doprowadza się do nich prąd elektryczny. Ponieważ woda jest doskonałym przewodnikiem prądu elektrycznego, między płytami nawiązuje się kontakt o małym oporze.

Prąd przepływający przez mały opór wodny sprzyja powstawaniu reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje wodór.

Schemat eksperymentalnej instalacji wodorowej, która dawniej była omawiana w programie szkoły średniej na lekcjach chemii. Jak się okazuje, dla praktycznych współczesnych codziennych potrzeb te lekcje nie były zbędne.

Wydawałoby się, wszystko jest proste i pozostaje niewiele – zebrać powstały wodór, aby wykorzystać go jako nośnik energii. Jednak w chemii nigdy nie obejdzie się bez subtelnych szczegółów.

Tak i tutaj: jeśli wodór łączy się z tlenem, przy określonym stężeniu powstaje mieszanina wybuchowa. Jest to jeden z krytycznych aspektów ograniczających możliwości budowy wystarczająco wydajnych domowych stacji.

Konstrukcja generatora wodoru

Do budowy generatorów wodoru własnoręcznie zwykle przyjmuje się jako podstawę klasyczny schemat instalacji Browna. Taki elektrolizer średniej mocy składa się z grupy ogniw, z których każde zawiera grupę elektrod płytkowych. Moc instalacji określa całkowita powierzchnia elektrod płytkowych.

Ogniwa umieszcza się wewnątrz zbiornika, dobrze izolowanego od otoczenia. Na korpusie zbiornika wyprowadzone są króćce do podłączenia magistrali wodnej, wyprowadzania wodoru, a także panel stykowy do podłączenia elektryczności.

Aparat do generacji wodoru zaprojektowany według schematu Browna. Według wszelkich obliczeń ta instalacja powinna w pełni zapewnić gospodarstwo domowe ciepłem i światłem. Inną kwestią jest, jakie gabaryty i moce na to pozwolą (+)

Schemat generatora Browna, poza wszystkim innym, przewiduje obecność zamka wodnego i zaworu zwrotnego. Dzięki tym elementom zapewniana jest ochrona instalacji przed cofaniem się wodoru. Według tego schematu teoretycznie nie jest wykluczone zbudowanie instalacji wodorowej, na przykład do ogrzewania domu wiejskiego.

Ogrzewanie wodorowe w domu

Zbudowanie generatora wodoru do efektywnego ogrzewania domu to pomysł może nie fantastyczny, ale wyraźnie skrajnie nieopłacalny. Aby uzyskać niezbędną ilość wodoru na potrzeby domowej kotłowni, potrzebna będzie nie tylko potężna instalacja elektrolityczna, ale również znaczna ilość energii elektrycznej.

Kompensacja zużytej energii elektrycznej wodorem wytworzonym w domu wydaje się procesem nieracjonalnym.

Rzeczywiście działający generator wodorowy do użytku domowego. Jedyne, co martwi, to że jest to tylko wariant eksperymentalny, zdolny jedynie pokazać, jak z iskry powstaje płomień.

Mimo to próby rozwiązania problemu, jak zrobić domowy generator wodorowy własnymi rękami, nie ustają. Z zasadą działania i konstrukcją jednego ze sprawdzonych w praktyce modeli kotła wodorowego zapozna Państwa artykuł, który polecamy przeczytać.

A oto przykład jednego z wariantów wykonania:

1. Przygotowuje się szczelny, niezawodny pojemnik.
2. Wykonuje się elektrody rurowe lub płytowe.
3. Montuje się układ sterowania napięciem roboczym i prądem.
4. Wykonuje się dodatkowe moduły dla stacji roboczej.
5. Dobiera się akcesoria (węże, przewody, elementy mocujące).

Oczywiście będzie potrzebny zestaw narzędzi, w tym specjalistyczny sprzęt, na przykład oscyloskop i częstotliwościomierz. Po zaopatrzeniu się we wszystko, co niezbędne, można przystąpić bezpośrednio do wykonania wodorowej instalacji grzewczej dla domu.

Realizacja projektu własnymi rękami

Początkowo będzie trzeba wykonać ogniwo do generacji wodoru. Ogniwo paliwowe ma wymiary gabarytowe nieco mniejsze od wewnętrznych wymiarów długości i szerokości obudowy generatora. Wysokość bloku z elektrodami stanowi 2/3 wysokości głównej obudowy.

Ogniwo można wykonać z tekstolitu lub pleksiglasu (grubość ścianki 5-7 mm). W tym celu wycina się na wymiar pięć płyt tekstolitowych. Z nich skleja się (klejem epoksydowym) prostokąt, którego dolna część pozostaje otwarta.

Mniej więcej takie płyty z tworzywa organicznego tworzą obudowę ogniwa paliwowego generatora wodorowego. Prawda, tutaj pokazano nieco inny wariant myśli inżynieryjnej – do montażu i skręcania śrubami.

Na górnej stronie prostokąta wierci się odpowiednią liczbę małych otworów na trzpienie płyt elektrodowych, jeden mały otwór na czujnik poziomu, plus jeden otwór o średnicy 10-15 mm na wylot wodoru.

Wewnątrz prostokąta umieszcza się płyty elektrod, których trzpienie kontaktowe wyprowadza się przez otwory górnej płyty na zewnątrz ogniwa. Instaluje się czujnik poziomu wody na wysokości 80% wypełnienia ogniwa. Wszystkie przejścia w płycie tekstolitowej (z wyjątkiem wylotu wodoru) zalewa się klejem epoksydowym.

Cechą konstrukcji modułów widocznego na zdjęciu generatora jest cylindryczna forma wykonania. Również inaczej wykonane są elektrody tego miniaturowego źródła energii.

Otwór wylotu wodoru należy wyposażyć w złącze – zamocować je mechanicznie, stosując uszczelnienie lub wkleić. Zmontowane ogniwo generujące wodór umieszcza się wewnątrz głównego korpusu urządzenia, a górny obwód starannie uszczelnia (ponownie można zastosować żywicę epoksydową).

W ten sposób wybrano obudowę generatora wodoru dla kolejnego projektu eksperymentalnego. Prosty pomysł jest atrakcyjny, ale mało prawdopodobne, aby ta wersja nadawała się do wydajnej stacji przeznaczonej do ogrzewania pomieszczeń w domu jednorodzinnym.

Zanim jednak umieścimy ogniwo wewnątrz, należy przygotować obudowę generatora:

• wykonać dopływ wody w obszarze dna;
• wykonać górną pokrywę z mocowaniem;
• dobrać niezawodny materiał uszczelniający;
• umieścić na pokrywie elektryczny zacisk;
• umieścić na pokrywie kolektor wodoru.

W rezultacie powinien powstać częściowo gotowy do działania generator wodoru, po tym jak:

1. Ogniwo paliwowe zostało załadowane do obudowy.
2. Elektrody zostały podłączone do zacisków na pokrywie.
3. Złącze wylotu wodoru zostało połączone z kolektorem wodoru.
4. Pokrywa została zamontowana na obudowie z uszczelką i zabezpieczona.

Pozostanie tylko podłączyć wodę i dodatkowe moduły.

Dodatki do generatora wodoru

Własnoręcznie wykonane urządzenie do produkcji wodoru należy uzupełnić modułami pomocniczymi. Na przykład modułem podawania wody, który funkcjonalnie łączy się z czujnikiem poziomu umieszczonym wewnątrz generatora.

W prostej postaci taki moduł składa się z pompy wodnej i sterownika. Pompa jest sterowana przez kontroler na podstawie sygnału z czujnika, w zależności od poziomu wody wewnątrz ogniwa paliwowego.

Dodatkowe elementy konstrukcyjne, które należy uwzględnić w konstrukcji każdej stacji wodorowej, nawet eksperymentalnej. Bez urządzeń automatyki, kontroli i zabezpieczeń nie można eksploatować generatora wodoru.

W zasadzie wskazane jest również posiadanie urządzenia regulującego częstotliwość prądu elektrycznego i poziom napięcia podawanego na zaciski elektrod roboczych ogniwa paliwowego. Jako minimum moduł elektryczny powinien być wyposażony w stabilizator napięcia i zabezpieczenie przed przeciążeniem prądowym.

Kolektor wodoru w najprostszej postaci wygląda jak rurka, w której umieszczony jest zawór, manometr, zawór zwrotny. Z kolektora wodór jest pobierany przez zawór zwrotny i faktycznie może być już podawany do odbiorcy.

Kolektor wodoru i manometryczny przyrząd pomiarowy to nieodłączne części instalacji wodorowej, dzięki którym zapewnia się dystrybucję gazu i kontrolę ciśnienia.

W praktyce jest to jednak nieco bardziej skomplikowane. Wodór – gaz wybuchowy o wysokiej temperaturze spalania. Dlatego samo pobranie i wtłoczenie wodoru do systemu kotła grzewczego jako paliwa – nie jest możliwe.

Kryteria jakości instalacji

Złożenie wysokiej jakości, wydajnej i produktywnej instalacji w warunkach domowych jest niezwykle trudne. Na przykład, jeśli weźmiemy pod uwagę takie kryterium jak metal, z którego wykonane są płyty lub rurki elektrodowe, istnieje już ryzyko napotkania problemów.

Trwałość elektrod zależy od rodzaju metalu i jego właściwości. Można oczywiście użyć tej samej stali nierdzewnej, ale żywotność takich elementów będzie krótka.

Pewna parodia płyt elektrodowych do generatora wodoru. Płyty pochodzą ze zwykłego kondensatora zmiennego, wykonane z aluminium. Takich elektrod wystarczy dokładnie na pół godziny pracy nawet w małym systemie eksperymentalnym.

Istotną rolę odgrywają również wymiary montażowe. Niezbędne są obliczenia z dużą dokładnością w odniesieniu do wymaganej mocy, jakości wody i innych parametrów.

Tak więc, jeśli wielkość szczeliny między roboczymi elektrodami znajdzie się poza wartością obliczeniową, generator wodoru może w ogóle nie działać. W najgorszym przypadku moc, na którą dokonano obliczeń, okaże się kilkakrotnie mniejsza.

Nawet przekrój przewodu łączącego elektrody ze źródłem zasilania ma znaczenie w urządzeniu generatora wodoru. Prawda, tutaj chodzi o bezpieczną eksploatację urządzenia. Niemniej jednak należy wziąć pod uwagę również ten szczegół konstrukcji w wykonaniu domowym.

Wracając do bezpiecznej eksploatacji systemu, należy również pamiętać o wprowadzeniu do konstrukcji tzw. zamka wodnego, który zapobiega cofaniu się gazu.

Pomimo dość imponującej liczby opracowań samodzielnie wykonanych generatorów wodoru, naprawdę skuteczna wersja jeszcze nie istnieje. Wszystkie modele ustępują sprzętowi fabrycznemu.

Generator produkcji przemysłowej

Na poziomie produkcji przemysłowej technologie wytwarzania generatorów wodoru do użytku domowego są stopniowo opanowywane i rozwijane. Z reguły produkowane są elektrownie domowe, których moc nie przekracza 1 kW.

Taki aparat jest przeznaczony do produkcji paliwa wodorowego w trybie ciągłej pracy nie dłużej niż przez 8 godzin. Ich głównym przeznaczeniem jest zasilanie systemów grzewczych.

Opracowywane i produkowane są również instalacje do eksploatacji w ramach kondominiów. Są to już mocniejsze konstrukcje (5-7 kW), których przeznaczeniem jest nie tylko energetyka systemów grzewczych, ale także wytwarzanie energii elektrycznej. Taka kombinowana wersja szybko zyskuje popularność w krajach zachodnich i w Japonii.

Kombinowane generatory wodoru charakteryzują się jako systemy o wysokiej sprawności i niewielkiej emisji dwutlenku węgla.

Przykład rzeczywiście działającej, przemysłowo wykonanej stacji o mocy do 5 kW. Podobne instalacje w przyszłości planuje się produkować na wyposażenie domów jednorodzinnych i kondominiów.

Rosyjski przemysł również zaczął zajmować się tą perspektywiczną formą pozyskiwania paliwa. W szczególności Norilski Nikiel opanowuje technologie produkcji instalacji wodorowych, w tym domowych.

Planuje się wykorzystać bardzo różne typy ogniw paliwowych w procesie opracowywania i produkcji:

• protonowo-wymienne membranowe;
• ortofosforowo-kwasowe;
• protonowo-wymienne metanolowe;
• alkaliczne;
• stałotlenkowe.

Tymczasem proces elektrolizy jest odwracalny. Fakt ten wskazuje, że istnieje możliwość uzyskania już podgrzanej wody bez spalania wodoru.

Wydaje się, że to kolejny pomysł, który chwytając się, można zapoczątkować nowy wir emocji związanych z darmowym pozyskiwaniem paliwa do domowego kotła.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Eksperymentując w domu z samodzielnie wykonanymi modelami, trzeba przygotować się na najbardziej nieoczekiwane rezultaty, ale negatywne doświadczenie – to też doświadczenie:

Generatory wodorowe do domu, wykonane własnoręcznie, – to na razie projekt istniejący na poziomie jednej idei. Praktycznie zrealizowanych projektów generatorów wodorowych własnoręcznie nie ma, a te, które są pozycjonowane w sieci – to wyobraźnia ich autorów lub czysto teoretyczne warianty.

Więc pozostaje liczyć tylko na przemysłowy, drogocenny produkt, który obiecuje pojawić się już w najbliższej przyszłości.

A czy Pan/Pani zna oryginalny model generatora wodorowego, nie opisany w artykule? Może chciałby/chciałaby Pan/Pani podzielić się cenną informacją, która będzie przydatna dla domowych majsterkowiczów? Proszę pisać komentarze w bloku poniżej, zamieszczać zdjęcia na temat, wyrażać swoją opinię.