Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Електролизата се използва широко в производствения сектор, например, за производството на алуминий (апарати с изгорели аноди, RA-300, RA-400, RA-550 и др.) Или хлор (промишлени инсталации Asahi Kasei). В ежедневието този електрохимичен процес беше използван много по-рядко, например басейн Intellichlor или плазмена заваръчна машина Star 7000. Повишаването на цените на горивата, газта и отоплението радикално промени ситуацията, като направи популярната идея за електролиза на вода у дома. Помислете какви са устройствата за разделяне на водата (електролизери) и какъв е техният дизайн, както и как да направите прост апарат със собствените си ръце.

Какво е клетка, нейните характеристики и приложение

Така нареченото устройство за същия електрохимичен процес, което изисква външен източник на енергия. Структурно това устройство е вана, напълнена с електролит, в която са поставени два или повече електрода.

Основната характеристика на тези устройства е производителността, често този параметър е посочен в наименованието на модела, например, в стационарни електролизни устройства SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (мембранни блокови електролизатори) и др. В тези случаи цифрите показват производството на водород (m 3 / h).

Индустриална стационарна електролиза за производство на 40 m3 водород на час (SEU-40)

Що се отнася до другите характеристики, те зависят от конкретния тип устройство и обхвата на приложение, например, когато водата се електролизира, следните параметри влияят на ефективността на монтажа:

  1. Нивото на напрежението (минимален потенциал на електрода), трябва да бъде от 1, 8 до 2 волта, по-малка стойност "няма да започне" процеса, а по-голямото води до прекомерно изразходване на енергия, което ще загрее електролита. Ако захранването се използва като източник, например, има смисъл да се раздели капацитетът на банята на 7 клетки с 14 волта, в съответствие с фигура 2.
    Фигура 2. Разположение на плаките в електролизерната вана

По този начин, прилагайки 14 волта към изходите, получаваме 2 волта на всяка клетка, с различни потенциали върху плочите от всяка страна. Електролизерите, където се използва подобна система от свързващи плочи, се наричат сухи.

  1. Разстоянието между плочите (между катодните и анодните пространства), колкото е по-малко, толкова по-малко съпротивление ще има и следователно потокът на електролита ще се повиши, което ще доведе до увеличаване на производството на газ.
  2. Размерите на плочата (т.е. площта на електродите) са директно пропорционални на тока, протичащ през електролита, и следователно също оказват влияние върху производителността.
  3. Концентрация на електролита и топлинен баланс.
  4. Характеристики на материала, използван за производството на електроди (златото е идеален материал, но е твърде скъпо, така че неръждаемата стомана се използва в домашно приготвени схеми).
  5. Използване на технологични катализатори и др.

Както бе споменато по-горе, този тип инсталация може да се използва като водороден генератор за производство на хлор, алуминий или други вещества. Те се използват и като устройства, с помощта на които водата се почиства и дезинфекцира (UPEV, VGE), и се извършва сравнителен анализ на неговото качество (Tesp 001).

А) Инсталиране на директна електролиза на вода (UPEV); Б) Анализатор на качеството на водата Tesp 001

Ние се интересуваме предимно от устройства, които произвеждат кафяв газ (водород с кислород), тъй като именно тази смес има всички перспективи за използване като алтернативен енергиен носител или горивна добавка. Ще ги погледнем малко по-късно, но засега ще преминем към дизайна и принципа на работа на най-простия електролизер, който разделя водата на водород и кислород.

Устройство и подробен принцип на работа

Устройствата за производство на детониращ газ за целите на сигурността не предполагат неговото натрупване, т.е. газовата смес се изгаря веднага след получаването. Това донякъде опростява дизайна. В предишния раздел разгледахме основните критерии, които влияят на работата на устройството и налагаме определени изисквания за изпълнение.

Принципът на работа на устройството е показан на фигура 4, източник на постоянно напрежение е свързан с електроди, потопени в електролитен разтвор. В резултат на това през него започва да тече ток, чието напрежение е по-високо от точката на разлагане на водните молекули.

Фигура 4. Дизайн на прост електролизер

В резултат на този електрохимичен процес катодът отделя водород и анодът произвежда кислород в съотношение 2 към 1.

Видове електролизери

Накратко прегледайте конструктивните характеристики на основните видове устройства за разделяне на водата.

сух

Конструкцията на устройството от този тип е показана на фигура 2, като нейната характеристика е, че чрез манипулиране на броя на клетките, е възможно устройството да се захранва от източник с напрежение, значително надвишаващо минималния електродов потенциал.

Поток през

Опростено устройство на този тип устройства може да се намери на фигура 5. Както виждате, дизайнът включва баня с електроди "А", напълно запълнени с разтвор и резервоар "D".

Фигура 5. Дизайн на поточната клетка

Принципът на работа на устройството е както следва:

  • входа на електрохимичния процесен газ заедно с електролита се притиска в резервоара "D" през тръбата "В";
  • в резервоар "D" газът се отделя от разтвора на електролита, който се изпуска през изпускателния клапан "С";
  • електролитът се връща в хидролизата през тръба "Е".

мембрана

Основната характеристика на този тип устройство е използването на твърд електролит (мембрана) върху полимерна основа. Конструкцията на устройствата от този тип може да бъде намерена на фигура 6.

Фигура 6. Мембранен електролизер

Основната характеристика на тези устройства е двойната цел на мембраната, тя не само носи протони и йони, но и на физическо ниво отделя електродите и продуктите от електрохимичния процес.

диафрагма

В случаите, когато дифузията на електролизни продукти между електродните камери не е допустима, се използва пореста диафрагма (която дава наименование на такива устройства). Материалът за него може да бъде керамика, азбест или стъкло. В някои случаи, за да се създаде такава диафрагма, можете да използвате полимерни влакна или стъклена вата. Фигура 7 показва най-простата версия на диафрагмен инструмент за електрохимични процеси.

Конструкцията на диафрагмения електролизер

Обяснение:

  1. Отвор за кислород.
  2. U-образна колба.
  3. Изход за водород.
  4. Аноден.
  5. Катод.
  6. Aperture.

алкален

Електрохимичният процес е невъзможен в дестилирана вода, като катализатор се използва концентриран разтвор на алкали (използването на сол е нежелателно, тъй като се е развил хлор). На тази основа, алкалните могат да бъдат наречени повечето от електрохимичните устройства за разделяне на водата.

На тематични форуми се препоръчва да се използва натриев хидроксид (NaOH), който, за разлика от сода за хляб (NaHCO 3 ), не корозира електрода. Отбележете, че последното има две значителни предимства:

  1. Можете да използвате железни електроди.
  2. Не се освобождават вредни вещества.

Но, един основен недостатък отрича всички предимства на содата като катализатор. Концентрацията му във вода е не повече от 80 грама на литър. Това намалява устойчивостта на замръзване на електролита и неговата токова проводимост. Ако все още е възможно първото да се постави в топлия сезон, то второто изисква увеличаване на площта на електродните плочи, което от своя страна увеличава размера на конструкцията.

Електролизер за производство на водород: чертежи, схема

Помислете как можете да направите мощна газова горелка, работеща от смес от водород и кислород. Схемата на такова устройство може да се види на фигура 8.

Фиг. 8. Устройство за горене на водород

Обяснение:

  1. Горивна дюза
  2. Гумена тръба.
  3. Второто водно уплътнение.
  4. Първият воден печат.
  5. Аноден.
  6. Катод.
  7. Електроди.
  8. Електролитна баня.

Фигура 9 показва схематична диаграма на захранването за електролизера на нашата горелка.

Фиг. 9. Захранване с електролизна горелка

Ще имаме нужда от следните части за мощен изправител:

  • Транзистори: VT1 - MP26B; VT2 - P308.
  • Тиристори: VS1 - KU202N.
  • Диоди: VD1-VD4 - D232; VD5 - D226B; VD6, VD7 - D814B.
  • Кондензатори: 0.5 микрофарад.
  • Променливи резистори: R3 -22 kΩ.
  • Резистори: R1 - 30 kΩ; R2 - 15 kΩ; R4 - 800 Ohm; R5 - 2.7 kΩ; R6 - 3 kΩ; R7 - 10 kΩ.
  • PA1 - амперметър с измервателна скала от поне 20 A.

Кратки инструкции за подробности за електролизера.

Баня може да бъде направена от стара батерия. Плочите трябва да бъдат отрязани 150x150 mm от покривно желязо (дебелина на листа 0, 5 mm). За работа с описания по-горе захранващ блок, трябва да се събере електролитна клетка за 81 клетки. Чертежът, на който се извършва инсталацията, е даден на фигура 10.

Фиг. 10. Чертеж на електролизер за водородна горелка

Имайте предвид, че поддръжката и управлението на такова устройство не създава трудности.

Електролизер за автомобил DIY

В интернет можете да намерите много схеми за HHO системи, които, ако вярвате на авторите, могат да спестят от 30% до 50% гориво. Подобни изявления са твърде оптимистични и като правило не се подкрепят от никакви доказателства. На фигура 11 е показана опростена схема на такава система.

Опростена схема на електролизера за автомобила

На теория такова устройство трябва да намали разхода на гориво поради пълното му изгаряне. За тази цел в въздушния филтър на горивната система се подава кафява смес. Той е водород с кислород, получен от електролизер, захранван от вътрешната мрежа на автомобила, което увеличава разхода на гориво. Омагьосаният кръг.

Разбира се, може да се използва токов регулатор, за по-ефективно превключване на захранващия блок или други трикове, за да се намали консумацията на енергия. Понякога в интернет има предложения за закупуване на захранващ блок с ниско напрежение за електролизер, което е безсмислица като цяло, тъй като производителността на процеса зависи пряко от силата на тока.

То е като системата на Кузнецов, чийто воден активатор е изгубен, а патентът липсва и т.н. В горепосочените видеоматериали, където се говори за неоспоримите предимства на такива системи, практически няма аргументирани аргументи. Това не означава, че идеята няма право да съществува, но посочените спестявания са „леко” преувеличени.

Електролизер за домашно отопление

Изработването на домашно направен електролизер за домашно отопление в момента няма смисъл, тъй като разходите за водород, получени чрез електролиза, са много по-скъпи от природния газ или други топлоносители.

Трябва също да се има предвид, че температурата на горене на водорода няма да издържи на никой метал. Истината е, че има решение, което е патентовано от Sten Martin, което позволява да се заобиколи този проблем. Необходимо е да се обърне внимание на ключовия момент, който позволява да се различи прилична идея от очевидните глупости. Разликата между тях се състои в това, че първият издава патент, а вторият намира своите поддръжници в Интернет.

Това може да е краят на статия за електролизата за битови и промишлени клетки, но има смисъл да се направи малък преглед на фирмите, произвеждащи тези устройства.

Преглед на производителите на електролизери

Изброяваме производители, които произвеждат горивни клетки на базата на електролизери, някои компании произвеждат и домакински уреди: NEL Hydrogen (Норвегия, на пазара от 1927 г.), Hydrogenics (Белгия), Teledyne Inc (САЩ), Uralkhimmash (Русия), RusAl (Русия, значително подобри технологията на Soderberg), RutTech (Русия).

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория: