Генератор водорода для чего
Что такое генератор водорода и как его сделать своими руками
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.
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:
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).
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.
Преимущества газа Брауна как источника энергии
Область использования генератора водорода
H2 — это современный энергоноситель, который активно используется во многих промышленных сферах. Вот лишь некоторые:
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.
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.
Перспективы и недостатки водородной энергетики
Для хранения и выработки энергии от водорода используются топливные элементы. Первый водородный топливный элемент был сконструирован английским ученым Уильямом Гроувом в 30-х годах 19 века. Гроув и работавший параллельно с ним Кристиан Шенбейн продемонстрировали возможность производства энергии в водородно-кислородном топливном элементе с использованием кислотного электролита.
В 1959 году Фрэнсис Т. Бэкон из Кембриджа добавил в водородный топливный элемент ионообменную мембрану для облегчения транспорта гидроксид-ионов. Изобретением Бэкона сразу заинтересовались правительство США и NASA, обновленный топливный элемент стал использоваться на космических аппаратах «Аполлон» в качестве главного источника энергии во время их полетов.
В отличие от кислорода водород практически не встречается на земле в чистом виде и поэтому извлекается из других соединений с помощью различных химических методов.
По этим способам его разделяют на цветовые градации.
Зеленый — производится из возобновляемых источников энергии методом электролиза воды. Все, что необходимо для этого: вода, электролизер и большое снабжение электроэнергией.
Голубой — производится из природного газа, а вредные отходы улавливаются для вторичного использования. Тем не менее идеально чистым этот метод не назовешь.
Розовый или красный — произведенный при помощи атомной энергии.
Серый — водород получают путем конверсии метана. При его производстве вредные отходы выбрасываются в атмосферу.
Коричневый — водород получают в результате газификации угля. Этот метод также после себя оставляет парниковые газы.
Еще существуют технологии получения биоводорода из мусора и этанола, но их доля чрезвычайно мала.
Себестоимость производства по видам водорода, доллар за килограмм
Водородная энергетика
На переработку угля приходится 18% производства водорода, 4% обеспечивается за счет зеленого водорода и 78% — переработкой природного газа и нефти. Методы производства, основанные на ископаемом топливе, приводят к образованию 830 млн тонн выбросов CO2 каждый год, что равно выбросам Великобритании и Индонезии, вместе взятым. И тем не менее водород — это более чистая альтернатива традиционному топливу.
В мире три основных источника выбросов, способствующих потеплению климата: транспорт, производство электроэнергии и промышленность. Водород может использоваться во всех трех областях. При использовании в топливных элементах водородная энергия оставляет минимальные потери, а после использования в качестве побочного продукта остается только вода, из которой снова можно добывать водород.
Перспективы отрасли
Согласно докладу МЭА, к 2050 году мировой спрос на водород должен достичь 528 млн тонн — против 87 млн в 2020, — а его доля в мировом потреблении составит 18%, из них 10% будет приходиться на зеленый водород.
В июне 2020 года Германия объявила о реализации национальной водородной стратегии с инвестициями в 7 млрд евро, чтобы стать лидером в этой области.
Япония, Франция, Южная Корея, Австралия, Нидерланды и Норвегия начали свой курс на водород раньше Германии, а Япония сделала это раньше всех — в декабре 2017 года.
В июле 2020 года Минэнерго подготовило план развития в РФ водородной энергетики на период 2020—2024 годов. Производить водород собираются «Росатом», «Газпром» и «Новатэк». В дорожной карте предусмотрены следующие меры:
В 2021 году HydrogenOne Capital — первый в мире инвестиционный фонд, ориентированный на зеленый водород, заявил о листинге на Лондонской бирже. Фонд инвестирует в проекты мощностью 20—100 МВт с возможностью их расширения до 500 МВт.
Как сделать ремонт и не сойти с ума
Преимущества водородной энергетики
Высокая применимость. Электрификация транспорта поможет снизить выбросы в атмосферу, но авиацию, морские и грузовые перевозки на дальние расстояния трудно перевести на использование электроэнергии, потому что для этих секторов требуется топливо с высокой плотностью энергии. Зеленый водород может удовлетворить эти потребности. Например, Airbus представил концепции самолетов с водородным двигателем и надеется ввести его в эксплуатацию к 2035 году.
Nikola строит полуприцепы, работающие как на аккумуляторных батареях, так и на водороде. Компания заявляет, что ее топливные элементы могут работать при более низких температурах, чем батареи. И они легче, что делает их более практичными для грузовиков и другой тяжелой техники. Nikola также утверждает, что дальность хода такого грузовика составит 900 миль на баке с водородом. Для сравнения: у Tesla Semi с батарейным питанием, который может быть запущен в производство в конце этого года или в 2022 году, заявленная дальность — 200—300 миль.
Также свои аналогичные модели транспорта представили компании Toyota, Honda и BMW.
Время заправки электромобиля на топливных элементах в среднем составляет менее четырех минут. При этом в отличие от батарей они не нуждаются в перезарядке. Поскольку они могут работать независимо от сети, то могут использоваться как запасные генераторы электричества или тепла.
Важный элемент перехода на водород — его применение в ЖКХ. Кроме пилотных проектов в Великобритании Лидс станет первым городом, энергоснабжение которого будет полностью водородным. Согласно плану, все газовые сети и транспортное оборудование переведут на него.
Запасы водорода практически безграничны. Так как он встречается почти всюду, его можно использовать там, где он производится. В отличие от батарей, которые не могут хранить большое количество электроэнергии в течение продолжительного времени, водород можно производить из избыточной возобновляемой энергии и хранить в больших количествах.
Энергоэффективность. Водород содержит почти в три раза больше энергии, чем ископаемое топливо, поэтому для выполнения какой-либо работы его требуется гораздо меньше. Например, по сравнению с электростанцией, работающей на сжигании топлива с КПД от 33 до 35%, водородные топливные элементы выполнят ту же функцию с КПД до 65%. Для примера, у солнечных элементов КПД — 20%, а у ветряных — 40%.
Весной 2020 года в городе Фукусима была запущена самая крупная в мире электростанция, работающая на водороде. Для питания электролизных установок на ней размещены солнечные батареи общей мощностью 20 МВт. Всего станция вырабатывает 1,2 тысячи кубических метров водорода в час.
В автомобилях топливные элементы используют 40—60% энергии топлива, а также обеспечивают сокращение его расхода на 50%.
Зеленый водород — отличная среда для хранения энергии. Например, у Германии существует проблема с энергосистемой. В ясные и ветреные дни солнечные экраны и ветряные турбины на севере производят больше электроэнергии, чем может потребить эта часть страны. Из-за этого Германия вынуждена продавать излишки электроэнергии соседним странам себе в убыток. Избыток электроэнергии из ВИЭ можно хранить в виде водорода, а затем сжигать для выработки электроэнергии, когда это необходимо.
Недостатки водородной энергетики
Стоимость зеленого водорода. Как уже говорилось выше, именно стоимость добычи самого чистого вида водорода ставит наиболее сильные препятствия в его развитии. По словам и прогнозам Минэнерго РФ, перспективы водородной энергетики связаны с удешевлением стоимости водорода, производимого электролизом воды. В качестве основных факторов обеспечения конкурентоспособности зеленого водорода рассматривается перспективное снижение капитальных затрат на электролизеры, а также стоимости электроэнергии из ВИЭ.
Генератор водородной воды: принцип действия, эксплуатация и применение
Эффективное использование генератора водородной воды
С понятием «живая и мертвая» вода знаком каждый. Для получения каждого из видов воды используют специальные активаторы, принцип действия которых основан на процессе электролиза.
Подобный принцип действия и у генераторов водородной воды, только электролиз проходит внутри протонообменной мембраны, поэтому побочные вещества в жидкость не попадают.
Получается, что генераторы водородной воды являются активаторами живой воды, насыщая ее молекулярным водородом и передавая отрицательный заряд. С понятиями молекулярного водорода и свойствами водородной воды мы уже знакомились. Теперь рассмотрим принцип работы генераторов водородной воды.
Как работает генератор водородной воды
В основе работы генератора водородной воды лежит принцип электролиза. Под действием силы тока разрушаются межмолекулярные связи, и происходит высвобождение частиц. В нашем случае высвобождается водород.
Обогащение воды свободным водородом возможно благодаря современной разработке японских ученых ― протонообменной мембране. Своего рода ― это фильтр, который не допускает попадания в воду опасных продуктов распада (токсины, хлор, озон и т.п.), образованных в процессе электролиза. Протонообменная мембрана ― это твердый электролит, изготовленный из нетоксичного материала.
Важен не только материал протонообменной мембраны, но и электродов. Некачественные составляющие электродов будут выделять токсины в процессе электролиза. Избежать выделения ионов металлов в воду помогает покрытие электродов слоем платины, а сами электроды изготавливают из титана. Именно от слоя платины зависит долговечность генераторов водородной воды.
Как и чем чистить генератор водородной воды
Помимо слоя платины, срок службы генератора водородной воды зависит от интенсивности эксплуатации и жесткости воды.
Конечно, любой прибор не может работать вечно, но продлить срок эксплуатации можно с помощью правильного ухода. Лучше всего использовать фильтрованную воду.
Если вы заметили отложения, налет внутри портативного генератора, то воспользуйтесь раствором уксусной или лимонной кислоты. Залейте любую из этих кислот в прибор на несколько часов. Ориентируйтесь на степень загрязнения. После очистки прибора тщательно промойте его водой. Лучше воду после первого приготовления слить.
Рекомендации: как пользоваться генератором водородной воды
Портативный генератор водородной воды, представленный в интернет-магазине Water Test, подзаряжается от сети и рассчитан на 5-20 приготовлений без подзарядки.
Стационарный прибор требует постоянного подключения к сети, но его функционал шире, как и количество приготавливаемой воды.
Независимо от типа генератора, рекомендации по приготовлению и употреблению водородной воды одинаковые:
Генераторы водородной воды сообщают жидкости отрицательный потенциал и насыщают молекулярным водородом. Все это возможно благодаря процессу электролиза, который проходит при помощи протонообменной мембраны из титана с платиновым покрытием.
Водородная вода обладает биостимулирующим антиоксидантным эффектом, что помогает стимулировать иммунитет, способствует сохранению молодости и улучшает организм в целом. Отрицательного эффекта от употребления водородной воды не выявлено. Самое главное ― приобрести качественный прибор.
Остались вопросы? Обращайтесь за консультацией к специалистам интернет-магазина Water Test!
«Водородная вода», которую рекламируют звезды, оказалась пустышкой
«Водородная вода», словно цунами, обрушилась на сетевое пространство. О ее целебных и чудодейственных свойствах уже слагают легенды. В чем здесь обман?
В рекламных слоганах продавцы воды и специальных водородных генераторов используют обтекаемые и избитые фразы, давно вошедшие в лексикон приверженцев здорового образа жизни:
Улучшение мышечного тонуса, отсутствие переутомления, улучшение памяти, нормализация обмена веществ, замедление процессов старения, поддержание гидратации организма, нейтрализация свободных радикалов и даже борьба с онкологией.
В подтверждение громким заявлениям в Сеть запустили ролик с участием американского профессора Тайлера ЛеБэрона, основателя института молекулярного водорода. Молодой ученый, на вид лет двадцати, заявляет, что изучает терапевтическое воздействие водородного газа на человеческий организм с 2009 года. По его словам, за ценными знаниями он специально ездил в Японию, в Ногайский университет. Там он лишний раз убедился, что водородный газ имеет огромный терапевтический потенциал.
Американский политолог Михаил Тильман поведал Царьграду, откуда взяла свои истоки «водородная вода».
«Безумие сие началось в Японии. У авторов идеи логика была проста. Самый полезный напиток — это чистая вода без примесей. Формула воды Н2О. То есть она уже содержит водород. И если она так уж полезна, то если насытить воду газообразным водородом, она будет еще полезнее. А может быть, будут даже открыты какие-либо целебные свойства? Например, антиокислительные и противовоспалительные? Были проведены небольшие по масштабу эксперименты на крысах и мышах. Результаты якобы обнадежили. И вот уже министерство здравоохранения Страны восходящего солнца одобрило добавление водорода в капельницы в больницах нескольким категориями пациентов, а в японских спа-салонах модными стали водородные ванны».
Именно на том, что родиной «водородной воды» стала Япония, где показатели продолжительности жизни одни из самых высоких, и решили сыграть молодой американский профессор Тайлер ЛеБэрон и его последователи. Правда, сама ученая степень этого «водородного гуру» вызывает ряд вопросов и сомнений.
Фото: GP Studio / Shutterstock.com
Михаил Тильман при этом отметил, что молодой человек просто оказался в нужное время в нужном месте, когда «водородная вода» только начала набирать свою силу.
Молодой американец по имени Тайлер ЛеБэрон, лет 25, едва закончивший университет и, судя по владению родным английским языком, не самый лучший, оказался шустрым и смекалистым. Полетел Тайлер в Японию на два месяца, узнав о новомодном водороде. Там он ознакомился с сутью идеи, вдохновился перспективой нововведения и улучшения благосостояния.
В ставшем популярным в социальных сетях ролике о пользе «водородной воды» ЛеБэрон использует однотипные фразы: «если вас интересует здоровье и натуральные средства лечения», «если вы хотите жить долго» и им подобные, которые сразу напоминают магазин на диване. Американский политолог Михаил Тильман тоже проанализировал это видео.
Неугомонный Тайлер харизматично смотрит в камеру и на не самом элегантном английском вещает о водородных ингаляциях, о водороде в виде таблеток и даже с восторгом рассказывает о польском «ученом», который превратил весь свой дом в водородную барокамеру. Если такое и возможно, то только в Польше.
В ролике очень много сложных для несведущих обывателей научных слов, таких как «гидроксильные радикалы», «глутатион», «супероксиддисмутаза» и т. д. Но еще больше призывов пить воду, обогащенную водородным газом.
По заверениям «водородных» специалистов, чтобы чудо-вода начала действовать, ее необходимо принимать постоянно и не меньше двух бутылок в день. Стоимость двухсот пятидесяти миллилитров в среднем варьируется от 250 до 300 рублей. Если покупать оптом от двадцати бутылок, то получится дешевле. Пятнадцать тысяч рублей в месяц за простую воду мало кто готов выложить. Другое дело, когда речь идет о модном японском ноу-хау, которое активно рекламируют звезды шоу-бизнеса на своих страницах в социальных сетях. Красивые фотографии и картинки невольно заставляют простого обывателя подражать своим кумирам. Каждой женщине хочется иметь идеальное тело и оставаться всегда молодой. А красота, как известно, требует жертв. В данном случае на алтарь приходится регулярно класть кругленькую сумму. Желающим сэкономить девушки-промоутеры предлагают приобрести специальный генератор водорода, позволяющий получать драгоценную воду в домашних условиях. За него придется выложить примерно 35 тысяч рублей. Реклама с участием звезд свое дело делает. Тысячи, а может быть, и миллионы фолловеров уже вступили в «водородную секту» в надежде оздоровиться и помолодеть.
Водородная вода — что это?
Так что же такое на самом деле водородная вода. По словам генерального директора испытательного центра питьевой воды Юрия Гончара, водородная вода — пустое слово, это все равно что масло масляное.
Водород — самое распространенное вещество во Вселенной. Он есть везде, — пояснил Гончар. — Для организма человека он абсолютно бессмысленен сам по себе, в чистом виде. Он не усваивается и никакого влияния на состояние организма никак оказать не может, никаких радикалов не выводит абсолютно. Водородом воду насытить нельзя, он не растворяется в ней в большем количестве, он уже там есть. Получается, две молекулы водорода против одной воды. Уже больше его там не будет.
Специалист испытательного центра питьевой воды уверен, что водородная вода — это бизнес исключительно на доверии людей и на рекламе. Никакого научно доказанного обоснования о якобы целебных свойствах этой воды нет. Вот что сказал в интервью Царьграду Юрий Гончар:
Мы проводили исследование с заявленным окислительно-восстановительным потенциалом, чтобы выяснить, является ли вода сама по себе антиоксидантом, обладает ли какими-то целебными свойствами. Абсолютный ноль. Ничего. Абсолютно пустая, чистая, хорошая питьевая вода. Но не может она быть водородной, вода сама по себе в любом случае всегда водородная.
Новая «водородная лихорадка», распространяющаяся через Интернет, заставляет вспомнить времена Алана Чумака, заряжавшего воду из-под крана через экран телевизора. И ведь работало. Люди верили, наполняли банки и бутылки чудо-водой и даже делились друг с другом результатами. Время Чумака прошло, ему на смену пришли всевозможные БАДы. После серии разоблачений биологически активные добавки тоже ушли в тень. Поляна стала практически свободной.
Популярные блогеры и звезды шоу-бизнеса действительно начали очень красиво и изящно преподносить на своих страницах в социальных сетях новую панацею от старения и болезней — «водородную воду». Юрист Жанна Маргулис считает, что пока не будет должного цензурирования рекламы в сетях, пользователям так и будут продолжать навязывать непроверенные товары. «»Пока есть на свете дураки, обманом жить нам, стало быть, с руки», — вспоминает фразу из сказки про Буратино Маргулис. — Звезды не несут никакой ответственности за то, что рекламируют сомнительную продукцию. Обязательств перед потребителями тоже нет. А деньги, как известно, не пахнут. Вред от этой воды не доказан, ущерб тоже отсутствует. И вряд ли это будет, потому что в колбе с припиской «водородная», скорее всего, обычная вода. Я думаю, что это очередной вброс очередного ноу-хау, которое, по всей видимости, не имеет тех свойств, которые заявлены. Это просто товар, рекламируемый звездами. И пока есть спрос, его будут продвигать при помощи известных людей».
И действительно, обвинить в мошенничестве тех, кто делает на «водородной воде» деньги, нельзя. Для этого нет никаких оснований. Есть только повод задуматься и предостеречь доверчивых граждан.
Главный научный консультант Центра стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью Министерства здравоохранения РФ, доктор медицинских наук Юрий Рахманин считает, что данных, которыми пользуются сейчас промоутеры «водородной воды», недостаточно для того, чтобы сегодня активно заниматься ее пропагандой.
Без получения официального санитарно-эпидемиологического заключения с этим вопросом нельзя выходить на рынок. Этого заключения на сегодняшний день в России нет. Поэтому пусть эти все люди торгуют в тех странах, где могут полагаться на коммерческое использование продукта без каких-либо заключений. Важно оградить наше население от всяких случайностей.
Но даже серия разоблачающих научных комментариев и фактов, скорее всего, не значительно сократит число «водородных» последователей. В данной ситуации будет работать зрительное восприятие. Яркие и красивые снимки богемной тусовки, жадно поглощающей чудо-воду, будут приносить свои плоды.