Inrichting en werkingsprincipe van een waterstof-verwarmingsketel

De principes van alternatieve energie krijgen steeds meer de aandacht van consumenten. In veel opzichten wordt dit vergemakkelijkt door de groei van tarieven voor traditionele energiebronnen en door periodieke verstoringen in de markt voor diensten.

In deze omstandigheden wordt de waterstofverwarmingsketel beschouwd als een van de meest veelbelovende soorten apparaten die op hernieuwbare brandstof werken, namelijk gas H₂.

Alvorens te beslissen om een ​​dergelijke eenheid aan te schaffen, is het noodzakelijk bekend te raken met het principe van de werking ervan, om de voor- en nadelen van het gebruik van waterstof als brandstof te evalueren. Deze vragen worden door ons bestudeerd en uiteengezet in het artikel.

Daarnaast hebben we de parameters geschetst waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een ketel, advies gegeven over de werking en een overzicht opgesteld van de beste in de fabriek gemaakte waterstofgeneratoren. Fans van zelfgemaakte handige handleiding assemblage-eenheid met hun eigen handen.

Eigenschappen van waterstof als brandstof

Zoals hierboven vermeld, is de brandstof voor dergelijke aggregaten waterstof, het gemakkelijkste gas in de natuur, dat geen kleur en geur heeft. Een van de voordelen is een grote hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van H₂ (121 MJ / kg, terwijl het verbranden van propaan slechts 40 MJ / kg oplevert).

Onder normale omstandigheden verbrandt waterstof bij een temperatuur van + 2000 ° C, maar met behulp van een katalysator kan het worden verlaagd tot + 300 ° C. Dit maakt het mogelijk ketels van goedkoop staal te vervaardigen, en niet van dure zeldzame aardmetalen.

Waterstof is niet-toxisch, wat de veiligheid van het gebruik ervan in het dagelijks leven garandeert. Wanneer deze stof wordt verbrand, wordt waterdamp geproduceerd, wat het binnenklimaat verbetert en geen schoorstenen nodig heeft.

De nadelen zijn onder meer de verhoogde explosiviteit van waterstof, vooral in combinatie met lucht of zuurstof, wat leidt tot de vorming van detonerend gas.

Voor- en nadelen van waterstofketels

De sterke punten van dergelijke apparaten zijn:

1. Volledige milieuvriendelijkheid. Waterontbindingsproducten zijn niet schadelijk voor de atmosfeer, ze zijn volkomen veilig voor de gezondheid van mensen en huisdieren.
2. Hoog rendementdie 96% kan bereiken. Dit is aanzienlijk hoger dan het rendement van diesel, aardgas of kolen.
3. Het opslaan van natuurlijke hulpbronnen vanwege de toepassing alternatieve energiebronnen.
4. Lage prijs afgeleide calorieën. Voor dergelijke apparaten voldoende water en elektriciteit.

Tegelijkertijd hebben dergelijke apparaten zwakke punten.

Onder de minnen behoren de volgende nuances:

1. Veeleisende service. Voor de hoogst mogelijke mate van output H₂, het is noodzakelijk om metalen platen elk jaar te vervangen. Naast het vervangen van de elektroden moet er regelmatig een katalysator worden toegevoegd om de geplande hoeveelheid energie te produceren. De frequentie van deze procedure hangt af van de kracht, evenals van de kenmerken van een bepaald model.
2. Hoge kosten - de fabrieksinstelling kost niet minder dan 35-40 duizend roebel.
3. Explosiegevaar met toenemende genormaliseerde druk in de ketel.
4. Gebrek aan waterstofcilinders - ze zijn zelden te koop.
5. Beperkte keuze. Aangezien dergelijke kachels niet erg gebruikelijk zijn op de Russische markt, is dit niet altijd mogelijk vind snel een geschikt model en vind competente specialisten voor installatie en reparatie apparatuur.
6. De noodzaak om communicatie aan te bieden. Om het apparaat te bedienen, is het noodzakelijk om een ​​permanente verbinding te hebben met de voeding voor de implementatie van de elektrolysereactie, evenals met de waterbron, waarvan de stroom afhangt van de kracht van het apparaat.

Het is noodzakelijk om te vermelden dat fabrikanten veel aandacht besteden aan nieuwe technologieën, waterstofketels verbeteren, de nadelen elimineren of minimaliseren.

Het principe van de werking van de verwarmingseenheid

Wegens zijn activiteit H₂ Het wordt niet in zijn pure vorm in de natuur gevonden, maar het is voldoende om het eenvoudigweg te isoleren van gewoon water door elektrolyse, terwijl ook gasvormige zuurstof vrijkomt.

Om de kachel te laten functioneren, moet je eerst H krijgen₂. Dit gebeurt in een speciaal compartiment dat bestemd is voor het optreden van een soortgelijke reactie. Vloeistof wordt in de container gegoten waar de metalen platen worden ondergedompeld.

Ze worden gevoed met een elektrische stroom van speciaal geselecteerde zuiverheid, onder invloed waarvan H wordt vrijgegeven.₂ en oh₂evenals een bijproduct - waterdamp.

Het resulterende mengsel wordt door een speciale inrichting gevoerd - een chemische scheider, waarmee het mogelijk is de waterstof te isoleren en deze van andere onzuiverheden te scheiden. Het gezuiverde gas wordt naar de brander geleid, waarop de klep is geïnstalleerd.

Het verhindert de beweging van H₂ in de andere richting die een explosie voorkomt. In dit geval zullen zuurstof en waterdamp door een ander systeem in een speciale houder vallen.

Vervolgens gaat het waterstofgas door de beschermingseenheid en komt de verbrandingskamer binnen. Hier reageert het met gas in aanwezigheid van een katalysator, waardoor warmte wordt opgewekt, die via de warmtewisselaar het huisverwarmingssysteem binnentreedt.

Waterdamp die vrijkomt in de kamer, wordt via een speciaal kanaal teruggevoerd naar het elektrolytreservoir, waardoor het recirculatieproces wordt gebruikt.

Aanpassing van het vermogen wordt uitgevoerd met behulp van speciaal uitgeruste kanalen, waarvan het aantal zes kan bereiken. Binnen elk van deze apparaten bevindt zich een katalysator, zodat het warmteopwekkingsproces start wanneer het is ingeschakeld.

De gasstroom, verwarmd tot een temperatuur van 40 ° C, begint te bewegen naar de warmtewisselaar die zich in de verbrandingskamer bevindt.

Door de afzonderlijke structuren kunnen de kanalen onafhankelijk van elkaar werken, waardoor slechts een deel ervan kan worden opgenomen.

Moderne modellen zijn ook uitgerust met verschillende apparaten, bijvoorbeeld indicatoren van waterstand en sensoren druk, waardoor ze in de automatische modus kunnen werken en dringend kunnen reageren op onvoorziene omstandigheden situaties.

Componenten van een waterstofinstallatie

Het apparaatsysteem voor verwarming, functionerend op waterstof, is vrij eenvoudig.

ketel, speelt de rol van een warmtewisselaar, is het belangrijkste element waar waterstofproductie plaatsvindt.

Electrolizer - het belangrijkste actieve deel van de ketel, waar de elektrolytische reactie plaatsvindt, wat leidt tot de ontleding van water in H₂ en oh₂. Het element is een tank gevuld met water, waarin metalen elektroden worden geplaatst, die de maximale geleidbaarheid van de stroom hebben.

Draden worden verbonden met platen waarmee de elektriciteit wordt gevoed.

brander - een apparaat dat bijdraagt ​​aan de verwarming van het koelmiddel in het verwarmingssysteem. Het bevindt zich in de verbrandingskamer, een vonk wordt geleverd om het te ontsteken.

Brander ventiel - Een speciaal onderdeel aan de bovenkant van het apparaat. Dankzij dit detail H₂stijgt naar de top, overwint gemakkelijk de barrière die ontoegankelijk is voor andere vrijgekomen substanties en komt rechtstreeks in de brander.

pijpleiding - communicatie die vertrekt vanuit de unit en wordt gebruikt om warmte te leveren aan alle delen van het huis. Gebruik voor omsnoeren verwarmingsbuizen met een diameter van 25-32 mm. Volg bij het leggen de basisregel: de diameter van elke volgende vertakking moet kleiner zijn dan de vorige.

Generator selectiecriteria

Wanneer u besluit een dergelijke techniek aan te schaffen, is het belangrijk om aandacht te schenken aan de volgende criteria.

macht. In moderne apparaten kan de waarde van deze indicator aanzienlijk variëren, waardoor u de beste optie voor een klein huis en voor een gebouw met twee, drie verdiepingen kunt kiezen.

Aantal contouren. Op apparaten die op waterstof werken, wordt meestal een verwarmingscircuit geïnstalleerd. In sommige modellen is ook een extra installatie van het tweede (verwarmings-) circuit voorzien.

Stroomverbruiksniveau. De technologie van vandaag stelt ons in staat uitstekende verwarmingsprestaties te bereiken bij een minimum aan elektriciteit. Het stroomverbruik van verschillende typen generatoren varieert van 1,2 tot 3 kW per uur.

Een laag energieverbruik wordt bereikt doordat de waterstofketel niet continu werkt, maar alleen om een ​​bepaalde temperatuur in de kamer te handhaven.

Stroombron. Alle soorten waterstofgeneratoren kunnen worden onderverdeeld in twee brede categorieën: de ene wordt aangedreven door gas en de andere door elektriciteit.

fabrikant. Het is beter om te kiezen voor beproefde fabrikanten (Italië, VS). Het is noodzakelijk om bang te zijn voor de lage kwaliteit producten aangeboden door dubieuze ondernemingen tegen extreem lage prijzen.

Tips voor bediening van de ketel

Om de functionaliteit van het apparaat te verbeteren, is het belangrijk om de bijgevoegde instructies te volgen. Het is mogelijk om de werking van het apparaat te verbeteren door extra details toe te voegen (hierbij dienen de veiligheidsregels strikt te worden gevolgd).

U kunt speciale sensoren in het inwendige van de warmtewisselaar installeren om de toename in waterverwarming te controleren en om het ontwerp van de brander met afsluiters aan te vullen.

Sluit het rechtstreeks aan temperatuursensorzodat de ketel automatisch wordt uitgeschakeld zodra de verwarming het instelpunt bereikt.

Het is ook handig om een ​​unit te installeren voor het koelen van de ketel.

In het geval van naleving van de normen voor de werking van de eenheid, zal werken aan waterstof meer dan tien jaar dienstig zijn. Hoewel de garantieperiode van dergelijke apparaten 15 jaar is, kunnen ze in de praktijk 20-30 jaar goed werken.

Het repareren van dergelijke apparaten zal voor een ervaren meester niet moeilijk zijn, omdat het concept van een waterstofketel niet erg verschilt van analogen die op andere soorten brandstof werken.

Top-5 in de fabriek gemaakte waterstofgeneratoren

Het eerste bedrijf dat de technologie voor de productie van een boiler op waterstofbrandstof produceerde en patenteerde, was het Italiaanse bedrijf. Giacomini. Ze is gespecialiseerd in apparaten op basis van ecologische methoden voor de productie van energie: geothermische pompen, zonnepanelen en andere.

Momenteel worden deze modellen vervaardigd door Amerikaanse, Chinese, Europese bedrijven, hun bereik is echter niet te breed in vergelijking met ketels die in andere typen werken brandstof.

De beste fabrieksmodellen van waterstofsystemen

Een van de meest populaire modellen die we opmerken:

1. MegaTank100 - generator, aangedreven door elektriciteit uit het netwerk. Het heeft een betrouwbaar multi-level systeem van bescherming tegen oververhitting en kortsluiting, wat veilig en productief werk garandeert. De kosten van het model zijn afhankelijk van de configuratie.
2. STAR-2000 - een dure eenheid (> 200.000 roebel) heeft uitstekende technische kenmerken. Ondanks het feit dat deze generator een minimum aan energie verbruikt, kan hij een kamer van 251-300 vierkante meter verwarmen.
3. Kingkar - Een apparaat op netspanning met uitstekende werkingseigenschappen. De kosten van het model zijn vrij hoog - ongeveer 100 duizend roebel, maar het wordt vergoed door een zuinig energieverbruik.
4. H2-2 - Italiaanse extra-klasuitrusting tegen een hoge prijs (ongeveer 250.000 roebel). laten verwarmen van de lucht in grote ruimtes (vanaf 300 m³ en hoger) met minimaal elektriciteitsverbruik.
5. Gratis energie - hoogwaardige apparaten tegen democratische kosten in het bereik van 15-35 duizend roebel (de prijs is afhankelijk van het vermogen en andere kenmerken). Uitgerust met een besturingseenheid die vele processen automatiseert, multi-niveau sensorvoltage en drukregeling.

Er zijn ook andere modellen in verschillende prijscategorieën.

Hoe maak je zelf een ketel

Generatoren van verwarming hebben een vrij eenvoudig ontwerp. Met een bekend vaardigheidsniveau, kunt u monteer het apparaat zelf. Tegelijkertijd vereist dit werk vanwege de explosiviteit van het waterstofmengsel buitengewone verantwoordelijkheid, kennis van veiligheidsingenieur en installatie-ervaring van dergelijke apparaten.

Het proces om uw eigen waterstofketel te maken, kan in verschillende fasen worden verdeeld.

Stap # 1 – tekenen en voorbereiden van materialen. Allereerst moeten vergelijkbare projecten op internet worden gevonden om op basis daarvan een apparaat te ontwikkelen dat aan alle voorwaarden en mogelijkheden voldoet.

Het is noodzakelijk om nauwkeurig alle indicatoren te berekenen, en vooral het vereiste vermogen, en om te beslissen over de materialen die zullen worden gebruikt om de ketel te produceren. De beste optie wordt beschouwd als ferromagnetische legeringen, maar het is behoorlijk geschikt capaciteit, gemaakt van roestvrij staal.

Hoewel een waterstofgenerator verschillende ontwerpen kan hebben, blijven de volgende details hetzelfde:

• 12 volt stroombron;
• tank waar de structuur zal worden gevestigd;
• PWM-regelaar met een capaciteit van ten minste 30 A;
• verschillende buizen van verschillende diameter, gemaakt van staal, roestvrij staal;
• staalplaat;
• ijzerzaag;
• gasbrander - Beter klaar, gekocht in de winkel.

Stap 2 – elektrolytproductie. Voor het maken van platen, die worden uitgerust met een electrolyzer, moet u een staalplaat van gemiddelde dikte nemen. Met een schaar voor metaal, een ijzerzaag of ander gereedschap, wordt het gesneden in gelijke stroken in de hoeveelheid van 18 of meer stukken (het aantal moet noodzakelijk even zijn).

Uit het omgekeerde land in elk van hen is het noodzakelijk gaten te boren voor de bouten die nodig zijn om deze elementen in de elektrolyt volledig stationair te houden.

Alle platen zijn verdeeld in anodes en kathodes, afhankelijk van deze divisie zijn er draden op aangesloten die respectievelijk positieve en negatieve ladingen overbrengen.

Het gebruik van gelijkstroom is effectiever dan het gebruik van wisselstroom. Als bron kunt u het beste een generator van het type PWM gebruiken.

Stap nummer 3 – celassemblage. Het beste materiaal voor de vervaardiging van dit element is roestvrij staal. Een stevige constructie van rechthoekige of vierkante vorm is gelast van metaal, waarna water of een mengsel van H erin wordt gegoten.₂O met de katalysator, en ook voorbereide platen met de aangesloten geleiders worden geplaatst.

Stap 4 – brander verbinding. In het bovenste gedeelte van het apparaat is een brander gemonteerd - het is beter om het aankoopmodel te gebruiken, dat in een gespecialiseerde winkel kan worden gekocht.

Stap nummer 5 – installatie en aansluiting van een separatordie nodig is voor de scheiding van waterstof uit het gasmengsel.

Uiteindelijk wordt een buis gelegd waarop H₂ zal opstijgen naar de brander, en ook de elementen verbinden die warmte verwijderen en deze door het hele huis verspreiden.

Welk water is beter - gewoon of gedistilleerd?

Een van de vragen die eigenaren van waterstofketels vaak stellen, is het water dat wordt gebruikt om de apparaten te bedienen.

Volgens deskundigen laten de beste prestatiefabriek of zelfgemaakte apparaten zien wanneer ze aan het werk zijn gedistilleerd water, waaraan zeer weinig natriumhydroxide wordt toegevoegd (voor 10 liter H2O - één tafel lepel).

De waterstofketel kan echter met succes op leidingwater werken, het belangrijkste is dat het geen zouten van zware metalen bevat.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de onderstaande video ziet u een overzicht van het model van een gasboiler die werkt op waterstofbrandstof, geproduceerd door het beroemde Koreaanse bedrijf DAEWOO.

Niet voor niets wordt waterstof de brandstof van de toekomst genoemd: dit gas kan een bijna onbeperkte bron van goedkope, milieuvriendelijke brandstof worden die in verschillende installaties kan worden gebruikt.

Een met waterstof gestookte ketel, gefabriceerd in de fabriek of onafhankelijk, stelt u in staat om een ​​autonoom verwarmingssysteem te creëren. Dit zal helpen om de betalingen in woningen en gemeentelijke diensten aanzienlijk te verminderen, om te beslissen over het onderhoud van een comfortabele temperatuur in woonkamers en werkruimten.

Heb je ervaring met waterstof als brandstof? Wilt u vragen over het onderwerp stellen of vertellen over uw uitvinding? Geef commentaar op de publicatie, neem deel aan discussies en plaats foto's van uw zelfgemaakte producten. Het feedbackblok bevindt zich hieronder.