Como fazer com as próprias mãos um gerador de hidrogênio para sua casa: dicas práticas de fabricação e instalação

Estamos acostumados a considerar o gás natural o tipo de combustível mais acessível.Mas acontece que ele tem uma alternativa válida - o hidrogênio obtido pela divisão da água. Recebemos a matéria-prima para a produção deste combustível de forma totalmente gratuita. E se você mesmo fizer um gerador de hidrogênio, a economia será simplesmente incrível. Certo?

Estamos prontos para partilhar consigo informações valiosas sobre as opções e regras de montagem de uma instalação técnica destinada à produção de hidrogénio. O estudo do artigo apresentado ao seu conhecimento garantirá a fabricação de um dispositivo sem problemas.

Para quem deseja construir com as próprias mãos um gerador de combustível barato, mas muito produtivo, oferecemos instruções detalhadas. Fornecemos recomendações para o uso adequado. Aplicativos de fotos e vídeos foram utilizados como complementos informativos que explicam claramente o princípio de funcionamento.

Métodos para produzir hidrogênio

Nas aulas de química do ensino médio, certa vez foram dadas explicações sobre como obter hidrogênio a partir da água comum da torneira. Existe tal conceito no campo químico - eletrólise. É graças à eletrólise que é possível produzir hidrogênio.

A instalação mais simples de hidrogênio é um recipiente cheio de água. Dois eletrodos de placa são colocados sob a camada de água. A corrente elétrica é fornecida a eles. Como a água é um excelente condutor de corrente elétrica, estabelece-se contato com baixa resistência entre as placas.

A corrente que passa pela baixa resistência à água promove a formação de uma reação química, que resulta na formação de hidrogênio.

Diagrama de uma instalação experimental de hidrogênio, que antigamente era estudada nas aulas de química do ensino médio. Acontece que essas lições não foram supérfluas para a prática das necessidades cotidianas modernas.

Parece que tudo é simples e resta muito pouco a fazer - coletar o hidrogênio resultante para usá-lo como fonte de energia. Mas a química nunca está completa sem detalhes sutis.

Assim é aqui: se o hidrogênio se combina com o oxigênio, em uma certa concentração forma-se uma mistura explosiva. Este ponto é um dos fenómenos críticos que limita a capacidade de construir estações internas suficientemente potentes.

Projeto de gerador de hidrogênio

Para construir geradores de hidrogênio com suas próprias mãos, eles geralmente tomam como base o esquema clássico de instalação de Brown. Este eletrolisador de média potência consiste em um grupo de células, cada uma contendo um grupo de eletrodos de placa. A potência da instalação é determinada pela área total da superfície dos eletrodos da placa.

As células são colocadas dentro de um recipiente bem isolado do ambiente externo. O corpo do tanque possui tubos para ligação da rede de água, saída de hidrogênio, além de painel de contato para ligação de energia elétrica.

Aparelho de geração de hidrogênio projetado de acordo com o esquema de Brown. Por todos os cálculos, esta instalação deve fornecer totalmente calor e luz à casa. Outra questão é quais dimensões e potência permitirão que isso seja feito (+)

O circuito gerador Brown, entre outras coisas, prevê a presença de selo d'água e válvula de retenção.Devido a estes elementos, a instalação está protegida do refluxo do hidrogénio. Segundo este esquema, é teoricamente possível montar uma instalação de hidrogénio, por exemplo, para organizar o aquecimento de uma casa de campo.

Aquecimento a hidrogênio em casa

Montar um gerador de hidrogênio para aquecimento eficiente de uma casa é uma ideia que pode não ser fantástica, mas é claramente extremamente inútil. Para obter o volume necessário de hidrogênio para uma sala de caldeira doméstica, você precisará não apenas de uma poderosa instalação de eletrólise, mas também de uma quantidade significativa de energia elétrica.

Compensar o desperdício de eletricidade com hidrogénio produzido em casa parece ser um processo irracional.

Gerador de hidrogênio realmente funcional para uso doméstico. A única coisa que nos incomoda é que se trata apenas de uma opção experimental, que só pode mostrar como uma chama surge de uma faísca

Porém, as tentativas de resolver o problema de como fazer com as próprias mãos um gerador de hidrogênio para casa não param. Com o princípio de funcionamento e design de um dos modelos testados na prática caldeira de hidrogênio irá familiarizá-lo com o artigo, que recomendamos que você leia.

E aqui está um exemplo de uma das opções de tortura:

1. Um recipiente selado e confiável é preparado.
2. Eletrodos tubulares ou de placa são feitos.
3. Um circuito de controle para tensão e corrente operacional é montado.
4. Módulos adicionais para a estação de trabalho estão sendo fabricados.
5. Acessórios (mangueiras, fios, fixadores) são selecionados.

Naturalmente, você precisará de um kit de ferramentas, incluindo equipamentos especiais, como um osciloscópio e um contador de frequência. Depois de se equipar com tudo o que necessita, pode proceder directamente ao fabrico de um sistema de aquecimento a hidrogénio para a sua casa.

Implementação de projeto faça você mesmo

Inicialmente, será necessário fazer uma célula de geração de hidrogênio. A célula de combustível tem dimensões gerais ligeiramente menores que as dimensões internas do comprimento e largura da carcaça do gerador. Em altura, o tamanho do bloco com eletrodos é 2/3 da altura do corpo principal.

A célula pode ser feita de PCB ou plexiglass (espessura da parede 5-7 mm). Para fazer isso, cinco placas textolite são cortadas no tamanho certo. Um retângulo é colado (com cola epóxi), cuja parte inferior permanece aberta.

Aproximadamente essas placas de vidro orgânico formam o corpo da célula de combustível de um gerador de hidrogênio. É verdade que uma versão de engenharia ligeiramente diferente é mostrada aqui - para montagem e fixação com parafusos

Na parte superior do retângulo, é feito o número necessário de pequenos furos para as hastes das placas do eletrodo, um pequeno furo para o sensor de nível, mais um furo com diâmetro de 10-15 mm para a liberação de hidrogênio.

As placas dos eletrodos são colocadas dentro do retângulo, cujas hastes de contato são retiradas através dos orifícios da placa superior fora da célula. O sensor de nível de água é instalado com 80% de enchimento da célula. Todas as transições na placa textolite (exceto a saída de hidrogênio) são preenchidas com cola epóxi.

Uma característica de design dos módulos do gerador mostrados na foto é seu design cilíndrico. Os eletrodos desta fonte de energia em miniatura também são projetados de forma diferente.

O orifício de saída do hidrogênio deve ser equipado com um encaixe - fixe-o mecanicamente com um selo ou cole-o. A célula de geração de hidrogênio montada é colocada dentro do corpo principal do dispositivo e cuidadosamente selada ao longo do perímetro superior (novamente, resina epóxi pode ser usada).

Este foi o caso escolhido para o gerador de hidrogênio para o próximo projeto experimental. A ideia simples é atraente, mas é improvável que esta opção seja adequada para uma estação potente projetada para aquecer as instalações de uma casa particular.

Mas antes de colocar a célula dentro, a carcaça do gerador precisa ser preparada:

• fazer abastecimento de água na área inferior;
• faça a tampa superior com fechos;
• escolha um material de vedação confiável;
• coloque o bloco de terminais elétricos na tampa;
• coloque um coletor de hidrogênio na tampa.

O resultado deve ser um gerador de hidrogênio parcialmente pronto após:

1. A célula de combustível é carregada na carcaça.
2. Os eletrodos são conectados ao bloco terminal da tampa.
3. A conexão de saída de hidrogênio está conectada ao coletor de hidrogênio.
4. A tampa é instalada no corpo através de uma vedação e fixada.

Resta conectar a água e módulos adicionais.

Suplementos Geradores de Hidrogênio

Um dispositivo caseiro para produção de hidrogênio deve ser complementado com módulos auxiliares. Por exemplo, um módulo de abastecimento de água, que é funcionalmente combinado com um sensor de nível instalado dentro do gerador.

Na sua forma mais simples, tal módulo é representado por uma bomba d'água e um controlador de controle. A bomba é controlada pelo controlador com base no sinal do sensor, dependendo do nível de água dentro da célula de combustível.

Elementos estruturais adicionais que devem ser incluídos no projeto de qualquer estação de hidrogênio e mesmo experimental. Um gerador de hidrogênio não pode funcionar sem dispositivos de automação, controle e proteção.

Como tal, é também desejável ter um dispositivo que regule a frequência da corrente eléctrica e o nível de tensão fornecido aos terminais dos eléctrodos de trabalho da célula de combustível.No mínimo, o módulo elétrico deve estar equipado com estabilizador de tensão e proteção contra sobrecorrente.

Um coletor de hidrogênio, em sua forma mais simples, parece um tubo contendo uma válvula, um manômetro, válvula de retenção. O hidrogênio é retirado do coletor por meio de uma válvula de retenção e pode realmente ser fornecido ao consumidor.

O coletor de hidrogênio e o manômetro são partes integrantes da planta de hidrogênio, fornecendo distribuição de gás e controle de pressão

Mas na prática tudo é um pouco mais complicado. O hidrogênio é um gás explosivo com alta temperatura de combustão. Portanto, simplesmente bombear hidrogênio para o sistema da caldeira de aquecimento como combustível não funcionará.

Critérios de qualidade de instalação

É extremamente difícil montar em casa uma instalação de alta qualidade, eficiente e produtiva. Por exemplo, mesmo se levarmos em conta um critério como o metal do qual são feitas as placas ou tubos dos eletrodos, já existe o risco de encontrar problemas.

A durabilidade dos eletrodos depende do tipo de metal e de suas propriedades. É claro que você pode usar o mesmo aço inoxidável, mas a vida útil de tais elementos será curta.

Uma espécie de paródia de placas de eletrodos para um gerador de hidrogênio. As placas são retiradas de um capacitor variável convencional, feito de alumínio. Esses eletrodos serão suficientes para exatamente meia hora de operação, mesmo como parte de um pequeno sistema experimental

As dimensões de instalação também desempenham um papel significativo. São necessários cálculos com alta precisão em relação à potência necessária, qualidade da água e outros parâmetros.

Portanto, se a distância entre os eletrodos de trabalho estiver fora do valor calculado, o gerador de hidrogênio pode não funcionar. Na pior das hipóteses, a potência para a qual o cálculo foi feito será várias vezes menor.

Até mesmo a seção transversal do fio que conecta os eletrodos à fonte de energia é importante no projeto de um gerador de hidrogênio. É verdade que se trata da operação segura do dispositivo. No entanto, este detalhe de design também deve ser levado em consideração nas instalações domésticas.

Voltando ao funcionamento seguro do sistema, não se deve esquecer também da introdução no projeto do chamado selo d'água, que impede o movimento reverso do gás.

Apesar de um número bastante impressionante de desenvolvimentos de geradores de hidrogênio caseiros, ainda não existe uma opção realmente eficaz. Todos os modelos são inferiores aos equipamentos de fábrica

Gerador industrial

Ao nível da produção industrial, as tecnologias de produção de geradores de hidrogénio para uso doméstico estão a ser gradualmente dominadas e desenvolvidas. Regra geral, são produzidas centrais energéticas para uso doméstico, cuja potência não ultrapassa 1 kW.

Tal dispositivo foi projetado para produzir combustível de hidrogênio em operação contínua por no máximo 8 horas. Seu objetivo principal é fornecimento de energia para sistemas de aquecimento.

Também são desenvolvidas e fabricadas instalações para operação dentro de condomínios. São projetos já mais potentes (5-7 kW), cuja finalidade não é apenas a energia dos sistemas de aquecimento, mas também a geração de eletricidade. Esta opção de combinação está ganhando popularidade rapidamente nos países ocidentais e no Japão.

Os geradores combinados de hidrogênio caracterizam-se como sistemas de alta eficiência e baixas emissões de dióxido de carbono.

Um exemplo de estação real fabricada industrialmente com potência de até 5 kW. Futuramente, estão previstas instalações semelhantes para equipar chalés e condomínios.

A indústria russa também começou a se envolver neste tipo promissor de produção de combustível. Em particular, a Norilsk Nickel está dominando tecnologias para a produção de instalações de hidrogênio, inclusive domésticas.

Está planejado o uso de uma variedade de tipos de células de combustível durante o desenvolvimento e produção:

• membrana de troca de prótons;
• ácido ortofosfórico;
• metanol de troca de prótons;
• alcalino;
• óxido sólido.

Enquanto isso, o processo de eletrólise é reversível. Este fato sugere que é possível obter água já aquecida sem queimar hidrogênio.

Parece que esta é apenas mais uma ideia que, se a agarrar, poderá lançar uma nova rodada de paixões relacionadas com a produção gratuita de combustível para a sua caldeira doméstica.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Ao experimentar modelos caseiros em casa, você precisa se preparar para os resultados mais inesperados, mas experiência negativa também é experiência:

Os geradores de hidrogênio DIY para uso doméstico ainda são um projeto que existe no nível de uma ideia. Não existem projetos de geradores de hidrogênio do tipo "faça você mesmo" implementados na prática, e aqueles que estão posicionados online são imaginação de seus autores ou opções puramente teóricas.

Portanto, só podemos contar com um produto industrial caro que promete surgir num futuro próximo.

Você conhece o modelo original de gerador de hidrogênio que não está descrito no artigo? Talvez você queira compartilhar informações valiosas que serão úteis para os artesãos domésticos? Por favor, escreva comentários no bloco abaixo, poste fotos sobre o tema, dê sua opinião.