Dispositif et principe de fonctionnement d'une chaudière à hydrogène

Les principes des énergies alternatives retiennent de plus en plus l'attention des consommateurs. À bien des égards, cela est facilité par la croissance des tarifs des sources d’énergie traditionnelles, ainsi que par les perturbations périodiques du marché des services.

Dans ces circonstances, la chaudière à hydrogène est considérée comme l’un des types les plus prometteurs d’appareils fonctionnant au combustible renouvelable, le gaz H₂.

Avant de décider d'acheter un tel appareil, il est nécessaire de se familiariser avec son principe de fonctionnement afin d'évaluer les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'hydrogène comme carburant. Nous étudions ces questions et les détaillons dans l’article.

En outre, nous avons défini les paramètres à prendre en compte lors du choix d’une chaudière, donné des conseils sur le fonctionnement et préparé un aperçu des meilleurs générateurs d’hydrogène fabriqués en usine. Les fans de l'unité de montage du manuel d'instruction pratique fait maison avec leurs propres mains.

Propriétés de l'hydrogène comme carburant

Comme mentionné ci-dessus, le carburant pour ces agrégats est l'hydrogène, le gaz le plus facile à l'état naturel, qui n'a ni couleur ni odeur. Parmi ses avantages figurent une grande quantité de chaleur libérée lors de la combustion de H₂ (121 MJ / kg, lors de la combustion de propane ne produit que 40 MJ / kg).

Dans des conditions normales, l’hydrogène brûle à une température de + 2000 ° C, mais peut être réduit à l’aide d’un catalyseur à + 300 ° C. Cela permet de fabriquer des chaudières en acier à faible coût, et non en métaux de terres rares coûteux.

L'hydrogène est non toxique, ce qui garantit la sécurité de son utilisation au quotidien. Lorsque cette substance est brûlée, de la vapeur d'eau est produite, ce qui améliore le climat intérieur et ne nécessite pas de cheminée.

Les inconvénients comprennent l’explosivité accrue de l’hydrogène, en particulier lorsqu’elle est mélangée à de l’air ou de l’oxygène, ce qui entraîne la formation de gaz détonant.

Avantages et inconvénients des chaudières à hydrogène

Les points forts de ces appareils sont:

1. Complet respect de l'environnement. Les produits de décomposition de l'eau ne nuisent pas à l'atmosphère, ils sont totalement sans danger pour la santé des personnes et des animaux domestiques.
2. Haute efficacitéqui peut atteindre 96%. Ceci est nettement supérieur à l'efficacité du diesel, du gaz naturel ou du charbon.
3. Économiser les ressources naturelles en raison de l'application sources d'énergie alternatives.
4. Prix ​​bas calories. Pour de tels appareils, assez d'eau et un peu d'électricité.

Dans le même temps, ces dispositifs ont des faiblesses.

Parmi les inconvénients devraient inclure les nuances suivantes:

1. Service exigeant. Pour le plus haut degré possible de sortie H₂, il est nécessaire de remplacer les plaques métalliques chaque année. En plus de remplacer les électrodes, un catalyseur doit être ajouté régulièrement pour produire la quantité d'énergie prévue. La fréquence de cette procédure dépend de la puissance, ainsi que des caractéristiques d'un modèle particulier.
2. Coût élevé - le réglage d'usine ne coûtera pas moins de 35-40 mille roubles.
3. Danger d'explosion avec une pression normalisée croissante dans la chaudière.
4. Manque de bouteilles d'hydrogène - On les trouve rarement en vente.
5. Choix limité. Comme ces chauffages ne sont pas très répandus sur le marché russe, il n’est pas toujours possible trouver rapidement un modèle approprié, ainsi que des spécialistes compétents pour l'installation et la réparation équipement.
6. La nécessité de fournir des communications. Pour faire fonctionner le dispositif, il est nécessaire de disposer d'une connexion permanente à l'alimentation pour la mise en oeuvre de la réaction d'électrolyse, ainsi qu'à la source d'eau dont le débit dépend de la puissance du dispositif.

Il est nécessaire de mentionner que les fabricants accordent une grande attention aux nouvelles technologies et cherchent à améliorer les chaudières à hydrogène en éliminant ou en minimisant les inconvénients.

Le principe de fonctionnement de l'unité de chauffage

En raison de son activité H₂ On ne le trouve pas dans sa forme pure dans la nature, mais il suffit de l'isoler de l'eau ordinaire par électrolyse, tandis que de l'oxygène gazeux est également libéré.

Pour que le chauffage fonctionne, vous devez d'abord obtenir H₂. Ceci a lieu dans un compartiment spécial désigné pour la survenue d'une réaction similaire. Le liquide est versé dans le récipient où les plaques métalliques sont immergées.

Ils sont alimentés en courant électrique d'une pureté spécialement sélectionnée, sous l'influence de laquelle H est libéré.₂ et oh₂ainsi qu'un sous-produit - la vapeur d'eau.

Le mélange résultant est passé dans un dispositif spécial - un séparateur chimique, avec lequel il est possible d’isoler l’hydrogène, en le séparant des autres impuretés. Le gaz purifié est envoyé au brûleur sur lequel la vanne est installée.

Il empêche le mouvement de H₂ dans l'autre sens qui empêche une explosion. Dans ce cas, l'oxygène et la vapeur d'eau d'un autre système tomberont dans un récipient spécial.

Ensuite, l’hydrogène passe à travers l’unité de protection et pénètre dans la chambre de combustion. Ici, il réagit avec le gaz en présence d'un catalyseur, générant ainsi de la chaleur qui, via l'échangeur thermique, pénètre dans le système de chauffage de la maison.

La vapeur d'eau libérée dans la chambre est renvoyée via un canal dédié au réservoir d'électrolyte, utilisant ainsi le processus de recirculation.

Le réglage de la puissance est effectué à l'aide de canaux spécialement équipés, dont le nombre peut atteindre six. Un catalyseur est contenu dans chacun de ces dispositifs, de sorte que le processus de génération de chaleur commence lorsqu'il est allumé.

Le flux de gaz, chauffé à une température de 40 ° C, commence à se déplacer vers l'échangeur de chaleur situé dans la chambre de combustion.

Grâce aux structures séparées, les canaux peuvent agir indépendamment les uns des autres, ce qui ne permet d’en inclure qu’une partie.

Les modèles modernes sont également équipés de divers dispositifs, par exemple des indicateurs de niveau d'eau et des capteurs. pression, ce qui leur permet de travailler en mode automatique et de répondre de manière urgente aux imprévus des situations.

Composants d'une usine d'hydrogène

Le système de chauffage à hydrogène est très simple.

Chaudron, jouant le rôle d’échangeur de chaleur, est l’élément principal de la production d’hydrogène.

Electrolizer - la principale partie active de la chaudière, où se produit la réaction électrolytique, qui conduit à la décomposition de l'eau en H₂ et oh₂. L'élément est un réservoir rempli d'eau, dans lequel sont placées des électrodes métalliques, qui ont la conductivité maximale du courant.

Les fils sont connectés aux plaques par lesquelles l'alimentation en électricité est effectuée.

Brûleur - un dispositif qui contribue au chauffage du liquide de refroidissement dans le système de chauffage. Il est situé dans la chambre de combustion, une étincelle est fournie pour l’allumer.

Soupape de brûleur - Une partie spéciale située dans la partie supérieure de l'appareil. Merci à ce détail H₂en montant, surmonte facilement la barrière inaccessible aux autres substances libérées et pénètre directement dans le brûleur.

Pipeline - les communications qui partent de l'unité et sont utilisées pour fournir de la chaleur à toutes les zones de la maison. Pour le cerclage tuyaux de chauffage avec un diamètre de 25-32 mm. Lors de la pose, respectez la règle fondamentale: le diamètre de chaque ramification ultérieure doit être inférieur à celui de la précédente.

Critères de sélection du générateur

Lorsque vous décidez d'acheter une telle technique, il est important de faire attention aux critères suivants.

Pouvoir. Dans les appareils modernes, la valeur de cet indicateur peut varier considérablement, ce qui vous permet de choisir la meilleure option pour une petite maison et pour un bâtiment de deux ou trois étages.

Nombre de contours. Sur les appareils fonctionnant à l'hydrogène, un circuit de chauffage est généralement installé. Dans certains modèles, une installation supplémentaire du deuxième circuit (chauffage) est également fournie.

Niveau de consommation d'énergie. La technologie actuelle nous permet d'obtenir d'excellentes performances thermiques en utilisant un minimum d'électricité. La consommation électrique de divers types de générateurs varie de 1,2 à 3 kW par heure.

La consommation d'énergie est faible car la chaudière à hydrogène ne fonctionne pas en continu, mais uniquement pour maintenir une certaine température dans la pièce.

Source d'alimentation. Tous les types de générateurs d'hydrogène peuvent être divisés en deux grandes catégories: l'une est alimentée au gaz et l'autre à l'électricité.

Fabricant. Il est préférable de préférer des fabricants éprouvés (Italie, États-Unis). Il faut craindre les produits de qualité médiocre offerts par des entreprises douteuses à des prix extrêmement bas.

Conseils d'utilisation de la chaudière

Pour améliorer les fonctionnalités de l'appareil, il est important de respecter les instructions ci-jointes. Il est possible d'améliorer le fonctionnement de l'appareil en ajoutant des détails supplémentaires (les règles de sécurité doivent être scrupuleusement respectées).

Vous pouvez installer des capteurs spéciaux à l’intérieur de l’échangeur thermique pour surveiller l’augmentation du chauffage de l’eau et compléter la conception du brûleur avec des vannes d’arrêt.

Il suffit de le connecter directement à capteur de températurede sorte que la chaudière s'éteigne automatiquement dès que le chauffage atteint le point de consigne.

Il est également utile d'installer un dispositif de refroidissement normalisé de la chaudière.

Dans le cas du respect des normes de fonctionnement de l'unité, travaillant sur l'hydrogène, servira plus d'une douzaine d'années. Bien que la période de garantie de ces appareils soit de 15 ans, ils peuvent en pratique fonctionner pendant 20-30 ans.

La réparation de tels dispositifs ne sera pas difficile pour un maître expérimenté, car le concept de chaudière à hydrogène n'est pas très différent des analogues fonctionnant sur d'autres types de combustible.

Top 5 des générateurs d'hydrogène fabriqués en usine

La première entreprise à avoir fabriqué et breveté la technologie de fabrication d’une chaudière à hydrogène était la société italienne. Giacomini. Elle est spécialisée dans les dispositifs basés sur des méthodes de production d'énergie écologiques: pompes géothermiques, panneaux solaires, etc.

Actuellement, ces modèles sont fabriqués par des sociétés américaines, chinoises et européennes, cependant, leur gamme n'est pas trop large par rapport aux chaudières fonctionnant dans d'autres types carburant.

Les meilleurs modèles d'usine de systèmes à hydrogène

Parmi les modèles les plus populaires, notons:

1. MegaTank100 - groupe électrogène alimenté par l'électricité du réseau. Il dispose d'un système de protection fiable à plusieurs niveaux contre la surchauffe et les courts-circuits, garantissant un travail sûr et productif. Le coût du modèle dépend de sa configuration.
2. STAR-2000 - une unité chère (> 200 000 roubles) présente d'excellentes caractéristiques techniques. Malgré le fait que ce générateur consomme un minimum d'énergie, il est capable de chauffer une pièce de 251 à 300 mètres carrés.
3. Kingkar - Un appareil alimenté par le secteur avec d’excellentes propriétés fonctionnelles. Le modèle coûte assez cher - environ 100 000 roubles, mais il est remboursé par une consommation d’énergie économique.
4. H2-2 - équipement italien extra-classe à un prix élevé (environ 250 000 roubles). permettant de chauffer l'air dans de grands espaces (à partir de 300 m³ et ci-dessus) avec une consommation électrique minimale.
5. Énergie libre - des appareils de haute qualité à un coût démocratique compris entre 15 et 35 000 roubles (le prix dépend de la puissance et d'autres caractéristiques). Équipé d'une unité de contrôle qui automatise de nombreux processus, contrôle de la tension et de la pression des capteurs à plusieurs niveaux.

Il existe également d'autres modèles dans différentes catégories de prix.

Comment faire une chaudière

Les générateurs de chauffage ont une conception plutôt facile. Avec un niveau de compétence connu, vous pouvez assemblez l'appareil vous-même. Dans le même temps, en raison de l’explosivité du mélange d’hydrogène, de tels travaux exigent une responsabilité extraordinaire, une connaissance des techniques de sécurité et une expérience de l’installation de ces dispositifs.

Le processus de fabrication de votre propre chaudière à hydrogène peut être divisé en plusieurs étapes.

Étape n ° 1 – dessin et préparation du matériel. Tout d'abord, des projets similaires devraient être trouvés sur Internet afin de développer sur leur base un appareil qui répondrait à toutes les conditions et possibilités.

Il est nécessaire de calculer avec précision tous les indicateurs et, surtout, la puissance requise, ainsi que de décider des matériaux qui seront utilisés pour fabriquer la chaudière. La meilleure option est considérée comme un alliage ferromagnétique, mais sa capacité est tout à fait appropriée, en acier inoxydable.

Bien qu'un générateur d'hydrogène puisse avoir différentes conceptions, les détails suivants restent les mêmes:

• Source d'alimentation de 12 volts;
• réservoir où la structure sera située;
• Régulateur PWM d'une capacité d'au moins 30 A;
• plusieurs tubes de différents diamètres, en acier, en acier inoxydable;
• tôle d'acier;
• scie à métaux;
• brûleur à gaz - Mieux prêt, acheté dans le magasin.

Étape 2 – production d'électrolyte. Pour la fabrication de plaques, qui seront équipées d'un électrolyseur, vous devez prendre une tôle d'acier d'épaisseur moyenne. En utilisant des ciseaux pour le métal, une scie à métaux ou un autre outil, il est coupé en lanières égales d’au moins 18 pièces (le nombre doit être nécessairement pair).

Depuis le pays inversé dans chacun d’entre eux, il est nécessaire de percer des trous pour les boulons qui seront nécessaires pour maintenir ces éléments dans l’électrolyte complètement immobiles.

Toutes les plaques sont divisées en anodes et cathodes. En fonction de cette division, des fils y sont connectés, transmettant respectivement les charges positives et négatives.

L'utilisation du courant continu est plus efficace que l'utilisation du courant alternatif. Comme source, il est préférable d’utiliser un générateur de type PWM.

Étape numéro 3 – assemblage de cellules. Le meilleur matériau pour la fabrication de cet élément est l'acier inoxydable. Une construction solide de forme rectangulaire ou carrée est soudée à partir de métal, après quoi de l'eau ou un mélange de H y est versé.₂O avec le catalyseur et des plaques préparées avec les conducteurs connectés sont placées.

Étape 4 – connexion du brûleur. Un brûleur est monté dans la partie supérieure de l'appareil. Il est préférable d'utiliser le modèle d'achat, qui peut être acheté dans un magasin spécialisé.

Étape numéro 5 – installation et connexion d'un séparateurce qui est nécessaire pour la séparation de l'hydrogène du mélange gazeux.

Enfin, un tube est posé sur lequel H₂ monte vers le brûleur et connecte également les éléments qui éliminent la chaleur et la distribue dans toute la maison.

Quelle eau est la meilleure - pure ou distillée?

Une des questions fréquemment posées par les propriétaires de chaudières à hydrogène concerne l’eau utilisée pour faire fonctionner les appareils.

Selon les experts, les meilleures performances de l’usine ou des appareils maison démontrent lorsqu’on travaille sur eau distillée, additionnée très peu d'hydroxyde de sodium (pour 10 litres d'H2O - une table cuillère).

Cependant, la chaudière à hydrogène peut fonctionner avec succès sur de l'eau du robinet. L'essentiel est de ne pas contenir de sels de métaux lourds.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Dans la vidéo ci-dessous, vous verrez un aperçu du modèle de chaudière à gaz fonctionnant à l'hydrogène, fabriqué par la célèbre société coréenne DAEWOO.

Ce n’est pas pour rien que l’hydrogène est appelé le carburant du futur: ce gaz peut devenir une source presque illimitée de carburant bon marché et respectueux de l’environnement, utilisable dans différentes installations.

Une chaudière à hydrogène, fabriquée en usine ou de manière indépendante, vous permettra de créer un système de chauffage autonome. Cela contribuera à réduire considérablement les paiements dans les services de logement et les services communaux, à décider du maintien d'une température agréable dans les salons et les pièces de service.

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