Come realizzare un generatore di idrogeno per la tua casa con le tue mani: consigli pratici per la produzione e l'installazione

Siamo abituati a considerare il gas naturale il tipo di carburante più conveniente.Ma si scopre che ha una degna alternativa: l'idrogeno ottenuto dalla scissione dell'acqua. Riceviamo il materiale di partenza per la produzione di questo combustibile in modo completamente gratuito. E se realizzi tu stesso un generatore di idrogeno, il risparmio sarà semplicemente sorprendente. Giusto?

Siamo pronti a condividere con voi preziose informazioni sulle opzioni e sulle regole per l'assemblaggio di un impianto tecnico destinato alla produzione di idrogeno. Lo studio dell'articolo presentato alla tua attenzione garantirà la produzione di un dispositivo senza problemi.

Per coloro che desiderano costruire con le proprie mani un generatore di carburante economico ma molto produttivo, offriamo istruzioni dettagliate. Forniamo raccomandazioni per un uso corretto. Applicazioni fotografiche e video sono stati utilizzati come integrazioni informative che spiegano chiaramente il principio di funzionamento.

Metodi per produrre idrogeno

Nelle lezioni di chimica delle scuole superiori una volta veniva spiegato come ottenere l’idrogeno dalla normale acqua del rubinetto. Esiste un tale concetto nel campo chimico: l'elettrolisi. È grazie all'elettrolisi che è possibile produrre idrogeno.

L'installazione dell'idrogeno più semplice è un contenitore pieno d'acqua. Due elettrodi a piastra sono posizionati sotto lo strato d'acqua. Viene loro fornita corrente elettrica. Poiché l'acqua è un ottimo conduttore di corrente elettrica, tra le piastre viene stabilito un contatto con bassa resistenza.

La corrente che passa attraverso la bassa resistenza all'acqua favorisce la formazione di una reazione chimica, che porta alla formazione di idrogeno.

Schema di un impianto sperimentale per l'idrogeno, che in passato veniva studiato nelle lezioni di chimica delle scuole superiori. A quanto pare, quelle lezioni non erano superflue per la pratica delle moderne necessità quotidiane

Sembrerebbe che tutto sia semplice e rimanga ben poco da fare: raccogliere l'idrogeno risultante per utilizzarlo come fonte di energia. Ma la chimica non è mai completa senza dettagli sottili.

Così è anche qui: se l'idrogeno si combina con l'ossigeno, ad una certa concentrazione si forma una miscela esplosiva. Questo punto è uno dei fenomeni critici che limita la capacità di costruire stazioni domestiche sufficientemente potenti.

Progettazione di generatori di idrogeno

Per costruire generatori di idrogeno con le proprie mani, di solito prendono come base il classico schema di installazione di Brown. Questo elettrolizzatore di media potenza è costituito da un gruppo di celle, ciascuna delle quali contiene un gruppo di elettrodi a piastra. La potenza dell'installazione è determinata dalla superficie totale degli elettrodi della piastra.

Le cellule vengono poste all'interno di un contenitore ben isolato dall'ambiente esterno. Il corpo del serbatoio è dotato di tubi per il collegamento della rete idrica, dell'uscita dell'idrogeno, nonché di un pannello di contatto per il collegamento dell'elettricità.

Apparato per la generazione di idrogeno progettato secondo lo schema di Brown. Secondo tutti i calcoli, questa installazione dovrebbe fornire completamente calore e luce alla casa. Un'altra domanda è quali dimensioni e potenza consentiranno di farlo (+)

Il circuito del generatore Brown, tra l'altro, prevede la presenza di un sigillo idraulico e di una valvola di ritegno.Grazie a questi elementi, l'installazione è protetta dal riflusso dell'idrogeno. Secondo questo schema, è teoricamente possibile assemblare un impianto a idrogeno, ad esempio, per organizzare il riscaldamento di una casa di campagna.

Riscaldamento a idrogeno in casa

Assemblare un generatore di idrogeno per il riscaldamento efficiente di una casa è un'idea che forse non è fantastica, ma è chiaramente estremamente poco redditizia. Per ottenere il volume di idrogeno richiesto per un locale caldaia domestico, sarà necessario non solo un potente impianto di elettrolisi, ma anche una quantità significativa di energia elettrica.

Compensare l’energia elettrica sprecata con l’idrogeno prodotto in casa sembra un processo irrazionale.

Generatore di idrogeno davvero funzionante per uso domestico. L'unica cosa che ci sconvolge è che si tratta solo di un'opzione sperimentale, che può solo mostrare come da una scintilla nasce una fiamma

Tuttavia, i tentativi di risolvere il problema di come realizzare un generatore di idrogeno per la casa con le proprie mani non si fermano. Con il principio di funzionamento e il design di uno dei modelli testati nella pratica caldaia a idrogeno ti farà familiarizzare con l'articolo, che ti consigliamo di leggere.

Ed ecco un esempio di una delle opzioni di tortura:

1. Viene preparato un contenitore sigillato e affidabile.
2. Vengono realizzati elettrodi tubolari o a piastre.
3. Viene assemblato un circuito di controllo per la tensione e la corrente di funzionamento.
4. Sono in fase di realizzazione moduli aggiuntivi per la postazione di lavoro.
5. Vengono selezionati gli accessori (tubi flessibili, fili, elementi di fissaggio).

Naturalmente avrai bisogno di un kit di strumenti, comprendente attrezzature speciali come un oscilloscopio e un frequenzimetro. Dopo esserti dotato di tutto il necessario, puoi procedere direttamente alla realizzazione di un sistema di riscaldamento a idrogeno per la tua casa.

Realizzazione di progetti fai da te

Inizialmente, dovrai creare una cella per la generazione di idrogeno. La cella a combustibile ha dimensioni complessive leggermente inferiori alle dimensioni interne della lunghezza e della larghezza dell'alloggiamento del generatore. In altezza, la dimensione del blocco con gli elettrodi è pari a 2/3 dell'altezza del corpo principale.

La cella può essere realizzata in PCB o plexiglass (spessore parete 5-7 mm). Per fare ciò, cinque piastre di textolite vengono tagliate su misura. Viene incollato tra loro un rettangolo (con colla epossidica), la cui parte inferiore rimane aperta.

Approssimativamente tali lastre di vetro organico formano il corpo della cella a combustibile di un generatore di idrogeno. È vero, qui viene mostrata una versione leggermente diversa dell'ingegneria: per il montaggio e il fissaggio con viti

Sul lato superiore del rettangolo viene praticato il numero richiesto di piccoli fori per i gambi delle piastre degli elettrodi, un piccolo foro per il sensore di livello, più un foro con un diametro di 10-15 mm per il rilascio di idrogeno.

All'interno del rettangolo sono posizionate le piastre degli elettrodi, i cui gambi di contatto escono attraverso i fori della piastra superiore all'esterno della cella. Il sensore del livello dell'acqua è installato con un riempimento della cella pari all'80%. Tutte le transizioni nella piastra di textolite (ad eccezione dell'uscita dell'idrogeno) sono riempite con colla epossidica.

Una caratteristica del design dei moduli del generatore mostrati nella foto è il loro design cilindrico. Anche gli elettrodi di questa fonte di energia in miniatura sono progettati diversamente.

Il foro di uscita dell'idrogeno deve essere dotato di un raccordo: fissarlo meccanicamente con una guarnizione o incollarlo. La cella di generazione dell'idrogeno assemblata è posizionata all'interno del corpo principale del dispositivo ed è accuratamente sigillata lungo il perimetro superiore (anche in questo caso è possibile utilizzare resina epossidica).

Questo è stato il caso scelto per il generatore di idrogeno per il prossimo progetto sperimentale. L'idea semplice è attraente, ma è improbabile che questa opzione sia adatta per una potente stazione progettata per riscaldare i locali di una casa privata

Ma prima di inserire la cella, è necessario preparare l'alloggiamento del generatore:

• effettuare un rifornimento idrico nella zona inferiore;
• realizzare il coperchio superiore con elementi di fissaggio;
• scegliere un materiale di tenuta affidabile;
• posizionare la morsettiera elettrica sul coperchio;
• posizionare un raccoglitore di idrogeno sul coperchio.

Il risultato dovrebbe essere un generatore di idrogeno parzialmente pronto dopo:

1. La cella a combustibile viene caricata nell'alloggiamento.
2. Gli elettrodi sono collegati alla morsettiera del coperchio.
3. Il raccordo di uscita dell'idrogeno è collegato al collettore dell'idrogeno.
4. Il coperchio viene installato sul corpo tramite una guarnizione e fissato.

Non resta che collegare l'acqua e i moduli aggiuntivi.

Supplementi per generatori di idrogeno

Un dispositivo fatto in casa per la produzione di idrogeno deve essere integrato con moduli ausiliari. Ad esempio, un modulo di alimentazione idrica, che è funzionalmente combinato con un sensore di livello installato all'interno del generatore.

Nella sua forma più semplice, tale modulo è rappresentato da una pompa dell'acqua e da un controller. La pompa è controllata dal controller in base al segnale del sensore, a seconda del livello dell'acqua all'interno della cella a combustibile.

Elementi strutturali aggiuntivi che devono essere inclusi nella progettazione di qualsiasi stazione di idrogeno, anche se sperimentale. Un generatore di idrogeno non può funzionare senza dispositivi di automazione, controllo e protezione.

Pertanto, è anche desiderabile avere un dispositivo che regoli la frequenza della corrente elettrica e il livello di tensione fornita ai terminali degli elettrodi di lavoro della cella a combustibile.Il modulo elettrico deve essere dotato almeno di uno stabilizzatore di tensione e di una protezione da sovracorrente.

Un collettore di idrogeno, nella sua forma più semplice, assomiglia ad un tubo contenente una valvola, un manometro, valvola di ritegno. L'idrogeno viene prelevato dal collettore attraverso una valvola di ritegno e può effettivamente essere fornito al consumatore.

Il collettore dell'idrogeno e il manometro sono parti integranti dell'impianto a idrogeno e forniscono la distribuzione del gas e il controllo della pressione

Ma in pratica tutto è un po’ più complicato. L'idrogeno è un gas esplosivo con un'elevata temperatura di combustione. Pertanto, il semplice pompaggio di idrogeno nel sistema della caldaia di riscaldamento come combustibile non funzionerà.

Criteri di qualità dell'installazione

È estremamente difficile assemblare un'installazione di alta qualità, efficiente e produttiva a casa. Ad esempio, anche se teniamo conto di un criterio come il metallo di cui sono realizzate le piastre o i tubi degli elettrodi, esiste già il rischio di incontrare problemi.

La durata degli elettrodi dipende dal tipo di metallo e dalle sue proprietà. Ovviamente puoi usare lo stesso acciaio inossidabile, ma la durata di tali elementi sarà breve.

Una sorta di parodia delle piastre elettrodi per un generatore di idrogeno. Le piastre sono prese da un condensatore variabile convenzionale, realizzato in alluminio. Tali elettrodi saranno sufficienti per mezz'ora esatta di funzionamento anche come parte di un piccolo sistema sperimentale

Anche le dimensioni di installazione svolgono un ruolo significativo. Sono necessari calcoli con elevata precisione in relazione alla potenza richiesta, alla qualità dell'acqua e ad altri parametri.

Pertanto, se la distanza tra gli elettrodi di lavoro non rientra nel valore calcolato, il generatore di idrogeno potrebbe non funzionare affatto. Nel peggiore dei casi, la potenza per la quale è stato effettuato il calcolo risulterà molte volte inferiore.

Anche la sezione del filo che collega gli elettrodi alla fonte di energia è importante nella progettazione di un generatore di idrogeno. È vero, ciò riguarda il funzionamento sicuro del dispositivo. Tuttavia, questo dettaglio progettuale dovrebbe essere preso in considerazione anche nelle installazioni domestiche.

Tornando al funzionamento sicuro del sistema, non bisogna dimenticare l'introduzione nella struttura della cosiddetta tenuta idraulica, che impedisce il movimento inverso del gas.

Nonostante il numero piuttosto impressionante di sviluppi di generatori di idrogeno fatti in casa, non esiste ancora un’opzione veramente efficace. Tutti i modelli sono inferiori all'attrezzatura di fabbrica

Generatore industriale

A livello di produzione industriale, le tecnologie per la produzione di generatori di idrogeno per uso domestico vengono gradualmente padroneggiate e sviluppate. Di norma vengono prodotte stazioni energetiche per uso domestico, la cui potenza non supera 1 kW.

Tale dispositivo è progettato per produrre combustibile a idrogeno in funzionamento continuo per non più di 8 ore. Il loro scopo principale è fornitura di energia per gli impianti di riscaldamento.

Vengono inoltre sviluppati e realizzati impianti per il funzionamento all'interno di condomini. Si tratta già di strutture più potenti (5-7 kW), il cui scopo non è solo l'energia dei sistemi di riscaldamento, ma anche la generazione di elettricità. Questa opzione combinata sta rapidamente guadagnando popolarità nei paesi occidentali e in Giappone.

I generatori combinati di idrogeno si caratterizzano come sistemi ad alta efficienza e basse emissioni di anidride carbonica.

Un esempio di una stazione reale prodotta industrialmente con una potenza fino a 5 kW. In futuro sono previste installazioni simili per attrezzare villette e condomini

Anche l’industria russa ha iniziato a impegnarsi in questo promettente tipo di produzione di carburante. In particolare, Norilsk Nickel sta padroneggiando le tecnologie per la produzione di impianti di idrogeno, compresi quelli domestici.

Si prevede di utilizzare una varietà di tipi di celle a combustibile durante lo sviluppo e la produzione:

• membrana a scambio protonico;
• acido ortofosforico;
• metanolo a scambio protonico;
• alcalino;
• ossido solido.

Nel frattempo, il processo di elettrolisi è reversibile. Questo fatto suggerisce che è possibile ottenere acqua già riscaldata senza bruciare idrogeno.

Sembra che questa sia solo un'altra idea a cui, se la afferri, puoi lanciare un nuovo ciclo di passioni legate alla produzione gratuita di combustibile per la caldaia domestica.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Quando si sperimenta a casa con modelli fatti in casa, è necessario prepararsi ai risultati più inaspettati, ma anche l'esperienza negativa è esperienza:

I generatori di idrogeno fai-da-te per la casa sono ancora un progetto che esiste a livello di un'idea. Non esistono progetti pratici di generatori di idrogeno fai-da-te, e quelli che sono posizionati online sono l'immaginazione dei loro autori o opzioni puramente teoriche.

Quindi possiamo fare affidamento solo su un prodotto industriale costoso che promette di apparire nel prossimo futuro.

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