Генератор водорода


Водород – почти идеальное топливо для нашей планеты. Проблема лишь в том, что встречается он на планете только в сочетании с другими веществами. В чистом виде водорода на Земле – лишь 0,00005%. В связи с этим весьма актуален вопрос конструирования водородных генераторов. Не стоит забывать, что водород – нескончаемый источник энергии, практически находящийся у нас под ногами.

Генератор водорода

Устройство и принцип работы генератора водорода

Как это работает

Классический аппарат для выработки водорода включает в себя трубку небольшого диаметра, зачастую — с круглым сечением. Под ней расположены спецячейки с электролитом. Сами частицы алюминия располагаются в нижнем сосуде. Электролит в данном случае подходит только щелочного типа. Над подающим насосом установлен резервуар, где собирается конденсат. В некоторых моделях применяется 2 насоса. Температура контролируется прямо в ячейках.

Генератор получает газ из воды. Ее качество напрямую влияет на количество примесей в готовом продукте. Так, если в генератор попадает вода с высокой концентрацией посторонних ионов, то ей сперва предстоит пройти через деионизационный фильтр.

Вот как происходит процесс получения газа:


  1. Дистиллят расщепляется на кислород (O) и водород (H) в процессе электролиза.
  2. O2 поступает в питающий бак, а затем уходит в атмосферу в виде побочного продукта.
  3. H2 поставляется в сепаратор, отделяется от воды, которая затем снова поступает в питающий бак.
  4. Водород повторно пропускается сквозь разделяющую мембрану, которая извлекает из него остатки кислорода, а затем попадает в хроматографическое оборудование.
Генератор водорода

Метод электролиза

Как уже упоминалось выше, в мире практически нет таких же неиссякаемых энергоисточников, как водород. Не следует забывать, что Мировой океан на 2/3 состоит из этого элемента, а во всей Вселенной H2 на пару с гелием занимает наибольший объем. Но чтобы получить чистый водород, нужно расщепить воду на частицы, а сделать это не очень просто.

Ученые после многолетних ухищрений изобрели метод электролиза. Этот метод основывается на помещении в воду на близком расстоянии друг от друга двух пластин из металла, которые подсоединены к источнику большого напряжения. Далее подается питание – и большой электропотенциал фактически разрывает молекулу воды на компоненты, в результате чего высвобождается 2 атома водорода (HH) и 1 — кислорода (O).


Генератор водорода

Данный газ (HHO) был назван в честь ученого австралийского ученого Юлла Брауна, который в 1974 году запатентовал создание электролизера.

Топливная ячейка Стенли Мейера

Ученый из США Стенли Мейер изобрел такую установку, которая использовала не сильный электропотенциал, а токи определенной частоты. Молекула воды раскачивается в такт изменяющимся электрическим импульсам и входит в резонанс. Постепенно он набирает мощность, которой хватает для разделения молекулы на составляющие. Для такого воздействия нужны в десятки раз меньшие токи, чем для функционирования стандартного электролизного агрегата.

Генератор водорода

ВАЖНО! За свое изобретение Мейер поплатился жизнью. Его убили, по слухам, по заказу магнатов, так как его изобретение могло на корню убить нефтяной бизнес. Тем не менее, некоторые наработки ученого сохранились, поэтому у его современников есть возможность пытаться делать такие аппараты.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

  1. Вода, из которой получают HHO, присутствует на нашей планете в огромном количестве. Соответственно, источники водорода практически неиссякаемы.

  2. При сгорании газа Брауна образуется водяной пар. Его можно вновь конденсировать в жидкость и применять как сырье еще раз.
  3. Сжигание HHO не приводит к выбросу каких-либо вредных веществ в атмосферу и не образует побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что газ Брауна — самое экологичное топливо в мире.
  4. При использовании водородного генератора выделяется водяной пар. Его количества хватает, чтобы длительное время поддерживать в помещении комфортную для человека влажность.
Генератор водорода

Область использования генератора водорода

H2 — это современный энергоноситель, который активно используется во многих промышленных сферах. Вот лишь некоторые:

  • выработка хлористого водорода (‎HC)l;
  • выработка горючего для ракетных установок;
  • изготовление аммиака;
  • обработка металла и резка по нему;
  • разработка удобрений для дачных участков;
  • синтез азотной кислоты;
  • создание метилового спирта;
  • пищевая промышленность;
  • производство соляной кислоты;
  • создание систем «теплый пол».

Кроме того, HHO стал весьма полезен и в быту, правда, с оговорками. Прежде всего, его используют для автономных систем отопления. Кроме того, газ Брауна добавляют в бензин, пытаясь обмануть двигатель и сэкономить на топливе.

В обоих случаях есть свои особенности. Так, при организации домашнего обогрева нужно учесть, что температура горения HHO на порядок выше, чем у метана. В связи с этим необходимо приобрести специальный недешевый котел с термостойким соплом. В противном случае, владелец и его дом будут в немалой опасности.


Генератор водорода

Что касается применения генератора в машине, то порой система может сработать – если её сконструировали верно. Но идеальные параметры или коэффициент прироста мощности найти практически нереально. Кроме того, не совсем понятно, насколько снизится срок службы двигателя, а уж его замена влетит «в копеечку».

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Создание водородного агрегата дома – задача не из легких. Нужно вооружиться не только рядом инструментов, но и соответствующими знаниями, а также схемами.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Устройство состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для питания, водяного затвора, проводов и шлангов, соединяющих конструкцию. На сегодняшний день известны несколько схем электролизеров, где в качестве электродов применяются пластины или трубки.

Также популярностью пользуются аппараты сухого электролиза. В отличие от классического варианта, в этом агрегате не пластины помещаются в ёмкость с жидкостью, а сама вода направляется в щель между плоскими электродами.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления генератора дома не нужны никакие особенные и необычные инструменты. Вот что потребуется подготовить:


  • ножовку для работы с металлическими изделиями;
  • дрель и сверла к ней;
  • комплект гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвертки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Генератор водорода своими руками: инструкция

Процесс стартует с создания ячейки производства водорода. По габаритам она должна быть чуть менее внутренних параметров длины и ширины корпуса генератора. По высоте она составляет 2/3 высоты главного корпуса. Ячейку делают из текстолита или оргстекла (толщина стенки 5-7 мм). Для этого нарезаются по размерам 5 пластин, из которых клеится прямоугольник, а его нижняя часть ничем не закрывается.

При помощи шлифмашины из листа нержавейки вырезают пластины электродов. По размеру они должны быть меньше боковых стенок на 10 – 20 мм.

В каждой пластине требуется просверлить по 2 отверстия: для подачи воды в пространство между электродами и для отвода газа Брауна.

В оргалитовые стенки вставляются штуцеры подачи воды и отбора газа. Стыки, где они были присоединены, тщательно обрабатываются герметиком. В одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, а затем приступают к укладке электродов.


ВАЖНО! Плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы могут вызвать замыкание.

Пластины открепляют от боков реактора с использованием уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или иного материала. Уложив последнюю пластину, монтируют уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой. Полученную конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек.

Генератор подсоединяется к ёмкости с водой и бабблеру с применением шлангов из полиэтилена. Контактные площадки электродов соединяют между собой, после чего к ним подсоединяют питание. На ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора.

Водород в домашних условиях: есть ли выгода

Сразу отметим: использовать водородный генератор для отопления дома невыгодно. Вы потратите больше электричества на выделение чистого H2, чем получите энергии после его сжигания. Так, на 1 кВт теплоты затрачивается 2 кВт электроэнергии, то есть, выгоды никакой. Проще установить дома любой из электрических котлов.

Чтобы заменить 1 литр бензина для автомобиля, потребуется 4766 литров чистого водорода или 7150 л гремучего газа, 1/3 которого — это кислород. Пока что даже лучшие умы мира не разработали агрегат, способный выдать подобную производительность.

Генератор водорода

Обслуживание генераторов водорода

Оборудование подлежит тщательному уходу. Специалисты советуют придерживаться следующих советов:


  • не улучшать и не изменять самостоятельно генератор даже при наличии профессионального инженерного чертежа;
  • рекомендовано установить на оборудование специальные датчики температуры внутри теплообменника, что даст возможность контролировать процесс перегрева воды;
  • запорную арматуру можно установить в горелку и подключить ее к датчику температурных показателей. Это даст прибору возможность нормально охлаждаться.

Самодельный генератор позволяет получить водород, но применяется он в основном для экспериментов и газосварки. Чтобы обогреть немалое строение, КПД аппарата попросту не хватит. И при этом не стоит забывать о низком КПД устройства, а также хлопотах и затратах при его сборке.

Похожие статьи

Источник: odinelectric.ru

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.


получение водорода электролизом

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

схема электролизера, работающего на электричестве

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.


Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

генератор для сварочных работ

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.


Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

электролизер для получения водорода

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

водородный генератор сделанный своими руками

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

схема сварочной установки

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

самодельный генератор из пластиковых контейнеров от водяного фильтра

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Источник: cotlix.com

Применение ГВЧ в лабораторной практике

В сфере практики в лабораториях приобретаются и активно используются генераторы, работающие на водороде чистота которых достигает практически идеальных 100%. Применяются в газовой хроматографии. С помощью ГВЧ питаются детекторы в установках газоносителем и горелками нескольких ионизирующих детекторов. Хроматография с помощью газа используется, чтобы анализировать почти любые соединения.

ГВЧ с заводским давлением, позволяетэффективно снизить шум, который издается от базовой линии хроматографа. Благодаря этому чувствительность хроматографа повышается, ровно как и его результативность. Срок по которым хроматографическое оборудование будет работать в основном зависит от того, насколько чистый водород там содержится.

При работе прибора, генерирующего водород, не используется щелочь и кислота. Он производит исключительно высокой чистоты водород и кислород, используя принцип электролиза воды. Поэтому главный элемент в ГВЧ это ячейка, в которой происходит электролиз. Питается прибор водой, дистиллированной либо деионизированной.

Вспоминая, насколько чистый водород горюч, это не доставляет каких либо препятствий в использовании его для лабораторно-практических целей. Его выработка в ГВЧ происходит с очень медленной скоростью, при которой в помещении не может создаться концентрация, угрожающая взрывом. Водород является довольно эффективным газом при своей более-менее низкой стоимости.

 

Водородные и вакуум-водородные электропечи

В промышленности водородные, вакуум-водородные электропечи пользуются большой популярностью. Без их использования не обойтись, когда в атмосферных условиях термическая обработка становится невозможной. Такие аппараты работают автоматически, что исключает аварии.

Сферы использования таких электропечей:

  • ·В атомной энергетике
  • ·В СВЧ приборах, работающих на средней и высокой мощности;
  • ·Синтез твердых сплавов;
  • ·Приборы в электротехнике;
  • ·Катоды из керамики;
  • ·Изготовление полупроводников;
  • ·Порошковая металлургия;
  • ·Создание переключателей с вакуумным принципом работы;
  • ·Пайка, отжиг, в т.ч. металлических порошков;
  • ·Устранение пленок от оксида;
  • ·Организация защиты нагревателей;

 

Вакуумные электропечи — это приборы, работающие на водороде. Давление в работающей области пребывает ниже, чем обычное атмосферное.В самой вакуумной камере устанавливается нагревательный элемент, который является основным элементом в аппарате. Представляет из себя герметичный сосуд с присоединением к нему специальных вакуумных насосов.

Вакуумная водородная электропечь представляет возможным провести любой вид термической обработки, использующийся в промышленной сфере.Без применения этой печи не сможет какая-либо сфера деятельности, связанная с термообработкой или пайкой материалов.

Если будет требоваться атмосфера восстановления в электропечи, то идеально эти цели будет выполнять вакуумная водородная электропечь.

Закачивание водорода происходит по следующим шагам:

·произведение форвакуумнойвыкачки рабочего объема;

·напускание инертного газа;

·атмосфера защиты выдавливается водородом.

 

Водород пускается в элемент только после того как из него будет выкачан атмосферный воздух. Рабочий газ заменяется однонаправленно: рабочий объем выдавливается средой, откачивается атмосфера защиты и происходит последующий напуск.

 

Как хранится водород в современности

В современности стоит задача разработки возможностей хранить водород на борту ради экологического транспорта, отвечающего всем нужным требованиям. На нынешнее время требования DOE (созданные в США) самые перспективные, заключаются втом, чтобы водород вмещалсяв этих системах не менее 6,5%, при температуре дегидрацииот 60 до 120°С. В режиме работы материал при этом не должен сильно изнашиваться, сохраняя свою долговечность.

Если проанализировать различные возможности по возможному хранению водорода, то можно с уверенностью сказать о серийных перспективах аккумулирования водородом. Хранение водорода в сжиженном виде на сегодняшнее время самый распространенный метод. Такая система устанавливает большую плотность жидкости, объемом до 71 кг/м3, но требования безопасности в этом случае повышаются.

 

Эффективность металлогидридов в хранении водорода

Для того чтобы хранить водород есть способ, который хорошо подходит, он заключается в создании гидридов металла и интерметалла и интерметаллических. В этом случае водород пребывает в наиболее сложенном состоянии, а его повышение и уменьшение концентрации в средене затрагивает так много энергии, как если сравнивать изготовление газа в жидком состоянии. Гидриды металла также имеют достаточную безопасность и низкие требования к своей надежности.

В сфере создания накапливающего оборудования гибкость технологии сырья открывает большие возможности. В производстве, основным материалом выступают и чистые металлы, и сплавы, применение ограничивается только водородоемкостью. Казалось бы, соединение LaNi5 идеально подойдет чтобы использовать их в накопителях, ведь онимеет большой показатель емкости, достаточные показатели адсорбции и десорбции удовлетворяет долговечностью в циклировании, но показатели массы, которые равняются от 1 до 4% делают это невозможным.

Наиболее подходят гибриды магния с емкостью 7,6%. Они отличаются реакцией с большой обратимостью и высокой температурой с которой водород отдается (примерно 300°С). Температура делает применение гибрида в бортовых условиях в качестве топлива невозможным. Пока никакие сплавы не показывали понижение температуры.

Также можно выделить NaAlH4 (аланат натрия). Его обращаемая емкость достигает 5,6 масс.%. Отличается довольно невысокой ценой и производимостью в высоких объемах. С помощью лигатур температуру возможно произвести меньше чем 150 градусов цельсия. Проблема заключается быстроте двухступенчатой реакции, которая делает низкой возможность применения аланата натрия в каких-либо средствах передвижения.

В настоящее время наука заинтересована в возможностях того, чтобы хранить водород в виде амида и имида лития. Заинтересованность можно объяснить тем, что амид и имид имеют качества, как: обратимость емкости на высоком уровне и высокая температура десорбции. Но для появления возможности создавать накопители для бортов транспорта, основанные на их работе, необходимо снижение уровня энергии, которая тратится чтобы поддерживать весь процесс дегидрирования.

Еще из тех материалов, у которых есть возможность подойти для такой задачи, могут быть борогидриды металлов (Me(BH4)n), благодаря их высокой гравиметрической емкости. Борогидриды, имеющие основу из Ca, Li и Mg, считаются перспективными, но их дегидрация, происходящая на высокой температуре, способность кцикличности на низком уровне, скорость адсорбции и недешевое производство затрудняет использование. Также использование будет затруднять их токсичность.

 

Возможности нанотехнологий и их развитие

Большое будущее можно заметить в нанометрических материалах, несмотря на то, что они не подходят под стандарты DOE (6,5 масс) чтобы достаточно компактно храниться в транспортных средствах.Также стоит заметить недостаточную изученность принципов действия десорбции и адсорбции, хотя величина, с который емкости обращаются, известна. Она определяет то, насколько эффективно будет осваивать устройства накопления новейших типов.

Самые эффективные считаются комбинированные технологии, применяющиеся в космонавтике. В нем металлогидриды «ловят» водород, который сжимается с помощью криогенных установок. Сейчас это наиболее подходящий пример, который можно отметить при применении гидрида металла. Тем не менее, уже создаются экологически-чистые автомобили и топливные элементы.

В нынешнем хранении водорода требуется много научных ухищрений и исследований, но даже сегодня можно посмотреть на развитие водородных технологий и сказать о реальности его применения. Одной из проблем так же можно считать синтезирующийся водород, над которым уже строятся решения.Как цель — получение адсорбентов (>10 масс.%) для соответствия всем требованиям чтобы хранить водород и устанавливать системы отопления.

Хоть и хоть какие-то материалы, спобосные отвечать всем нужным требованиям по DOE не были найдены учеными, чтобы хранить водород ведутся постоянные исследования; создается множество прототипов транспорта, работающих на водороде. 

 

Транспорт на водородных двигателях

На нынешнее время идет разработка различных водородных установок, которые позволят использовать себя в транспорте. Это дает возможность того, что в ближайшие 10-20 лет транспорт перейдет на полноценное чистое топливо, которое не будет вредить экологии планеты.

Лидером в создании автотранспорта, работающего на основе водорода является компания из Японии — Toyota. АвтомобильТойота Мирайэто полноценная новинка в автомобильной индустрии, которая не вредит экологии. В ней установлен первый двигатель, запущенный в серию, который работает на водороде.Имеет высокий запас хода, который составляет примерно 480 км

На нем представляется возможность передвигаться на большие расстояния, а не только по городу. Чтобы выезжать на далекие расстояния потребуется АЗС. Хоть сейчас и имеются некоторые трудности для реализации автомобилей, работающих исключительно на водороде, но в будущем все эти проблемы должны будут свободно решиться.

В виде главного элемента транспорта применяется водородная система в 153 силы, которая отличается своей большой мощностью и ее запасом. Как основа взяты специальные ячейки с топливом, которые производят ионообменные реакции вместе с кислородом и водородом. С помощью них образуется достаточной мощности электроэнергия, которая приводит в работу электрический привод.

Toyota Mirai — транспорт, который не вредит экологии, потому что побочным элементом в системе работы транспортного средства действует вода.Для сотни в номинале машине хватит примерно десяти секунд. Это возможно благодаря электрическо-химическому генератору, имеющий название FC Stack. Процесс для того чтобы заправить транспорт занимает около пяти минут.

 

ДВС, основанные на работе водорода

Когда-то происходили попытки замены ДВС на двигатели, которые основаны на работе водорода. Но ничего из этой идеи не вышло по нескольким проблемам.Одна из проблем состоит из того, что двигатель не может произвести достаточного количества энергии (лишь 1/3 от условий в электрохимическом генераторе).

Также проблема — вероятность того, что прогорит цилиндро-поршневая группа с клапанами. Не стоит забывать, что подобный ДВС может работать долго, что приводит к другим опасностям: Появляется вероятность, что водород будет взаимодействовать и в конечном итоге вступит в реакцию с самим двигателем и ее смазкой. Соответственно, это может доставить неприятности в виде того, что двигатель будет быстро изнашиваться, особенно если влияние будет оказываться на смазку.

У имеются высокие способности проникать в поверхности, поэтому он может оказаться во впускном коллекторе, что создает риск воспламенить все пространство под капотом. Роторный ДВС в этом плане можно назвать безопаснее, благодаря разнесенным коллекторам.

 

Источник: gydrogenius.ru

Применение ГВЧ в лабораторной практике

В сфере практики в лабораториях приобретаются и активно используются генераторы, работающие на водороде чистота которых достигает практически идеальных 100%. Применяются в газовой хроматографии. С помощью ГВЧ питаются детекторы в установках газоносителем и горелками нескольких ионизирующих детекторов. Хроматография с помощью газа используется, чтобы анализировать почти любые соединения.

ГВЧ с заводским давлением, позволяетэффективно снизить шум, который издается от базовой линии хроматографа. Благодаря этому чувствительность хроматографа повышается, ровно как и его результативность. Срок по которым хроматографическое оборудование будет работать в основном зависит от того, насколько чистый водород там содержится.

При работе прибора, генерирующего водород, не используется щелочь и кислота. Он производит исключительно высокой чистоты водород и кислород, используя принцип электролиза воды. Поэтому главный элемент в ГВЧ это ячейка, в которой происходит электролиз. Питается прибор водой, дистиллированной либо деионизированной.

Вспоминая, насколько чистый водород горюч, это не доставляет каких либо препятствий в использовании его для лабораторно-практических целей. Его выработка в ГВЧ происходит с очень медленной скоростью, при которой в помещении не может создаться концентрация, угрожающая взрывом. Водород является довольно эффективным газом при своей более-менее низкой стоимости.

 

Водородные и вакуум-водородные электропечи

В промышленности водородные, вакуум-водородные электропечи пользуются большой популярностью. Без их использования не обойтись, когда в атмосферных условиях термическая обработка становится невозможной. Такие аппараты работают автоматически, что исключает аварии.

Сферы использования таких электропечей:

  • ·В атомной энергетике
  • ·В СВЧ приборах, работающих на средней и высокой мощности;
  • ·Синтез твердых сплавов;
  • ·Приборы в электротехнике;
  • ·Катоды из керамики;
  • ·Изготовление полупроводников;
  • ·Порошковая металлургия;
  • ·Создание переключателей с вакуумным принципом работы;
  • ·Пайка, отжиг, в т.ч. металлических порошков;
  • ·Устранение пленок от оксида;
  • ·Организация защиты нагревателей;

 

Вакуумные электропечи — это приборы, работающие на водороде. Давление в работающей области пребывает ниже, чем обычное атмосферное.В самой вакуумной камере устанавливается нагревательный элемент, который является основным элементом в аппарате. Представляет из себя герметичный сосуд с присоединением к нему специальных вакуумных насосов.

Вакуумная водородная электропечь представляет возможным провести любой вид термической обработки, использующийся в промышленной сфере.Без применения этой печи не сможет какая-либо сфера деятельности, связанная с термообработкой или пайкой материалов.

Если будет требоваться атмосфера восстановления в электропечи, то идеально эти цели будет выполнять вакуумная водородная электропечь.

Закачивание водорода происходит по следующим шагам:

·произведение форвакуумнойвыкачки рабочего объема;

·напускание инертного газа;

·атмосфера защиты выдавливается водородом.

 

Водород пускается в элемент только после того как из него будет выкачан атмосферный воздух. Рабочий газ заменяется однонаправленно: рабочий объем выдавливается средой, откачивается атмосфера защиты и происходит последующий напуск.

 

Как хранится водород в современности

В современности стоит задача разработки возможностей хранить водород на борту ради экологического транспорта, отвечающего всем нужным требованиям. На нынешнее время требования DOE (созданные в США) самые перспективные, заключаются втом, чтобы водород вмещалсяв этих системах не менее 6,5%, при температуре дегидрацииот 60 до 120°С. В режиме работы материал при этом не должен сильно изнашиваться, сохраняя свою долговечность.

Если проанализировать различные возможности по возможному хранению водорода, то можно с уверенностью сказать о серийных перспективах аккумулирования водородом. Хранение водорода в сжиженном виде на сегодняшнее время самый распространенный метод. Такая система устанавливает большую плотность жидкости, объемом до 71 кг/м3, но требования безопасности в этом случае повышаются.

 

Эффективность металлогидридов в хранении водорода

Для того чтобы хранить водород есть способ, который хорошо подходит, он заключается в создании гидридов металла и интерметалла и интерметаллических. В этом случае водород пребывает в наиболее сложенном состоянии, а его повышение и уменьшение концентрации в средене затрагивает так много энергии, как если сравнивать изготовление газа в жидком состоянии. Гидриды металла также имеют достаточную безопасность и низкие требования к своей надежности.

В сфере создания накапливающего оборудования гибкость технологии сырья открывает большие возможности. В производстве, основным материалом выступают и чистые металлы, и сплавы, применение ограничивается только водородоемкостью. Казалось бы, соединение LaNi5 идеально подойдет чтобы использовать их в накопителях, ведь онимеет большой показатель емкости, достаточные показатели адсорбции и десорбции удовлетворяет долговечностью в циклировании, но показатели массы, которые равняются от 1 до 4% делают это невозможным.

Наиболее подходят гибриды магния с емкостью 7,6%. Они отличаются реакцией с большой обратимостью и высокой температурой с которой водород отдается (примерно 300°С). Температура делает применение гибрида в бортовых условиях в качестве топлива невозможным. Пока никакие сплавы не показывали понижение температуры.

Также можно выделить NaAlH4 (аланат натрия). Его обращаемая емкость достигает 5,6 масс.%. Отличается довольно невысокой ценой и производимостью в высоких объемах. С помощью лигатур температуру возможно произвести меньше чем 150 градусов цельсия. Проблема заключается быстроте двухступенчатой реакции, которая делает низкой возможность применения аланата натрия в каких-либо средствах передвижения.

В настоящее время наука заинтересована в возможностях того, чтобы хранить водород в виде амида и имида лития. Заинтересованность можно объяснить тем, что амид и имид имеют качества, как: обратимость емкости на высоком уровне и высокая температура десорбции. Но для появления возможности создавать накопители для бортов транспорта, основанные на их работе, необходимо снижение уровня энергии, которая тратится чтобы поддерживать весь процесс дегидрирования.

Еще из тех материалов, у которых есть возможность подойти для такой задачи, могут быть борогидриды металлов (Me(BH4)n), благодаря их высокой гравиметрической емкости. Борогидриды, имеющие основу из Ca, Li и Mg, считаются перспективными, но их дегидрация, происходящая на высокой температуре, способность кцикличности на низком уровне, скорость адсорбции и недешевое производство затрудняет использование. Также использование будет затруднять их токсичность.

 

Возможности нанотехнологий и их развитие

Большое будущее можно заметить в нанометрических материалах, несмотря на то, что они не подходят под стандарты DOE (6,5 масс) чтобы достаточно компактно храниться в транспортных средствах.Также стоит заметить недостаточную изученность принципов действия десорбции и адсорбции, хотя величина, с который емкости обращаются, известна. Она определяет то, насколько эффективно будет осваивать устройства накопления новейших типов.

Самые эффективные считаются комбинированные технологии, применяющиеся в космонавтике. В нем металлогидриды «ловят» водород, который сжимается с помощью криогенных установок. Сейчас это наиболее подходящий пример, который можно отметить при применении гидрида металла. Тем не менее, уже создаются экологически-чистые автомобили и топливные элементы.

В нынешнем хранении водорода требуется много научных ухищрений и исследований, но даже сегодня можно посмотреть на развитие водородных технологий и сказать о реальности его применения. Одной из проблем так же можно считать синтезирующийся водород, над которым уже строятся решения.Как цель — получение адсорбентов (>10 масс.%) для соответствия всем требованиям чтобы хранить водород и устанавливать системы отопления.

Хоть и хоть какие-то материалы, спобосные отвечать всем нужным требованиям по DOE не были найдены учеными, чтобы хранить водород ведутся постоянные исследования; создается множество прототипов транспорта, работающих на водороде. 

 

Транспорт на водородных двигателях

На нынешнее время идет разработка различных водородных установок, которые позволят использовать себя в транспорте. Это дает возможность того, что в ближайшие 10-20 лет транспорт перейдет на полноценное чистое топливо, которое не будет вредить экологии планеты.

Лидером в создании автотранспорта, работающего на основе водорода является компания из Японии — Toyota. АвтомобильТойота Мирайэто полноценная новинка в автомобильной индустрии, которая не вредит экологии. В ней установлен первый двигатель, запущенный в серию, который работает на водороде.Имеет высокий запас хода, который составляет примерно 480 км

На нем представляется возможность передвигаться на большие расстояния, а не только по городу. Чтобы выезжать на далекие расстояния потребуется АЗС. Хоть сейчас и имеются некоторые трудности для реализации автомобилей, работающих исключительно на водороде, но в будущем все эти проблемы должны будут свободно решиться.

В виде главного элемента транспорта применяется водородная система в 153 силы, которая отличается своей большой мощностью и ее запасом. Как основа взяты специальные ячейки с топливом, которые производят ионообменные реакции вместе с кислородом и водородом. С помощью них образуется достаточной мощности электроэнергия, которая приводит в работу электрический привод.

Toyota Mirai — транспорт, который не вредит экологии, потому что побочным элементом в системе работы транспортного средства действует вода.Для сотни в номинале машине хватит примерно десяти секунд. Это возможно благодаря электрическо-химическому генератору, имеющий название FC Stack. Процесс для того чтобы заправить транспорт занимает около пяти минут.

 

ДВС, основанные на работе водорода

Когда-то происходили попытки замены ДВС на двигатели, которые основаны на работе водорода. Но ничего из этой идеи не вышло по нескольким проблемам.Одна из проблем состоит из того, что двигатель не может произвести достаточного количества энергии (лишь 1/3 от условий в электрохимическом генераторе).

Также проблема — вероятность того, что прогорит цилиндро-поршневая группа с клапанами. Не стоит забывать, что подобный ДВС может работать долго, что приводит к другим опасностям: Появляется вероятность, что водород будет взаимодействовать и в конечном итоге вступит в реакцию с самим двигателем и ее смазкой. Соответственно, это может доставить неприятности в виде того, что двигатель будет быстро изнашиваться, особенно если влияние будет оказываться на смазку.

У имеются высокие способности проникать в поверхности, поэтому он может оказаться во впускном коллекторе, что создает риск воспламенить все пространство под капотом. Роторный ДВС в этом плане можно назвать безопаснее, благодаря разнесенным коллекторам.

 

Источник: gydrogenius.ru


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.