ऊर्जा संसाधनों की कीमत में वृद्धि घरेलू स्तर पर अधिक कुशल और सस्ते प्रकार के ईंधन की खोज को प्रोत्साहित करती है। अधिकांश उत्साही कारीगर हाइड्रोजन से आकर्षित होते हैं, जिसका कैलोरी मान मिथेन (1 किलो पदार्थ के साथ 38.8 kW बनाम 13.8) की तुलना में तीन गुना अधिक होता है। घर पर निष्कर्षण की विधि, ऐसा प्रतीत होता है, ज्ञात है - इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा पानी का विभाजन। वास्तव में, समस्या बहुत अधिक जटिल है। हमारे लेख में 2 लक्ष्य हैं:
- कम लागत के साथ हाइड्रोजन जनरेटर बनाने के सवाल का विश्लेषण करने के लिए;
- एक निजी घर को गर्म करने, एक कार को ईंधन भरने और एक वेल्डिंग मशीन के रूप में हाइड्रोजन जनरेटर का उपयोग करने पर विचार करें।
संक्षिप्त सैद्धांतिक भाग
हाइड्रोजन, उर्फ हाइड्रोजन, - आवर्त सारणी का पहला तत्व - उच्च रासायनिक गतिविधि वाला सबसे हल्का गैसीय पदार्थ है। ऑक्सीकरण के दौरान (यानी, दहन) यह साधारण पानी का निर्माण करते हुए, भारी मात्रा में गर्मी का उत्सर्जन करता है। हम तत्व के गुणों की विशेषता रखते हैं, उन्हें शोध के रूप में डिजाइन करते हैं:
- हाइड्रोजन जलन एक पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया है, कोई हानिकारक पदार्थ जारी नहीं किए जाते हैं।
- इसकी रासायनिक गतिविधि के कारण, पृथ्वी पर मुफ्त गैस उत्पन्न नहीं होती है। लेकिन पानी की संरचना में इसके भंडार अटूट हैं।
- एक रासायनिक विधि द्वारा औद्योगिक उत्पादन में तत्व को निकाला जाता है, उदाहरण के लिए, कोयले के गैसीकरण (पायरोलिसिस) की प्रक्रिया में। अक्सर एक उपोत्पाद।
- गैसीय हाइड्रोजन प्राप्त करने का एक और तरीका उत्प्रेरक की उपस्थिति में पानी का इलेक्ट्रोलिसिस है - प्लैटिनम और अन्य महंगी मिश्र।
- गैसों का एक सरल मिश्रण हाइड्रोजन + ऑक्सीजन (ऑक्सीजन) थोड़ी सी चिंगारी से फट जाता है, तुरंत बड़ी मात्रा में ऊर्जा जारी करता है।
सन्दर्भ के लिए। वैज्ञानिकों ने पहली बार हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में पानी के अणु को अलग कर दिया क्योंकि इसकी विस्फोट की प्रवृत्ति के कारण मिश्रण विस्फोटक गैस कहलाता है। इसके बाद, इसे ब्राउन गैस (आविष्कारक के नाम से) नाम प्राप्त हुआ और एनजीओ के काल्पनिक सूत्र द्वारा नामित किया गया।
पूर्वगामी से, निम्नलिखित निष्कर्ष स्वयं पता चलता है: 2 हाइड्रोजन परमाणु आसानी से 1 ऑक्सीजन परमाणु के साथ गठबंधन करते हैं, लेकिन वे भाग के लिए बहुत अनिच्छुक हैं। रासायनिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया सूत्र के अनुसार तापीय ऊर्जा की प्रत्यक्ष रिहाई के साथ होती है:
2H2 + ओ2 → 2 एच2ओ + क्यू (ऊर्जा)
यहां एक महत्वपूर्ण बिंदु निहित है जो उड़ानों के आगे के विश्लेषण में हमारे लिए उपयोगी होगा: हाइड्रोजन प्रज्वलन से सहज प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है, और गर्मी सीधे जारी की जाती है। पानी के अणु को अलग करने के लिए ऊर्जा खर्च करनी होगी:
2H2ओ → २ एच2 + ओ2 - क्यू
यह एक इलेक्ट्रोलाइटिक प्रतिक्रिया सूत्र है जो बिजली की आपूर्ति करके पानी के विभाजन की प्रक्रिया की विशेषता है। इसे कैसे व्यवहार में लाना है और अपने खुद के हाथों से हाइड्रोजन जनरेटर बनाना है, हम आगे विचार करेंगे।
प्रोटोटाइप निर्माण
आपको यह समझने के लिए कि आप किसके साथ काम कर रहे हैं, पहले हम एक कम लागत पर एक साधारण हाइड्रोजन जनरेटर को इकट्ठा करने का सुझाव देते हैं। आरेख में घर-निर्मित स्थापना का डिज़ाइन दिखाया गया है।
एक आदिम इलेक्ट्रोलाइज़र में क्या होता है:
- रिएक्टर - मोटी दीवारों के साथ ग्लास या प्लास्टिक कंटेनर;
- धातु इलेक्ट्रोड पानी के साथ एक रिएक्टर में डूबे और एक शक्ति स्रोत से जुड़े;
- दूसरा टैंक पानी के शटर के रूप में कार्य करता है;
- HHO गैस निकास पाइप।
एक महत्वपूर्ण बिंदु। इलेक्ट्रोलाइटिक हाइड्रोजन इकाई केवल प्रत्यक्ष प्रवाह से संचालित होती है। इसलिए, एसी एडाप्टर, कार चार्जर, या बैटरी का उपयोग शक्ति स्रोत के रूप में करें। एक अल्टरनेटर काम नहीं करेगा।
इलेक्ट्रोइज़र के संचालन का सिद्धांत निम्नानुसार है:
- पानी में डूबे दो इलेक्ट्रोडों को वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है, अधिमानतः एक समायोज्य स्रोत से।प्रतिक्रिया में सुधार करने के लिए, कंटेनर (घर पर - साधारण नमक) में थोड़ा क्षार या एसिड मिलाया जाता है।
- इलेक्ट्रोलिसिस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन को "माइनस" टर्मिनल से जुड़े कैथोड के किनारे से छोड़ा जाएगा, और ऑक्सीजन को एनोड के पास उत्पन्न किया जाएगा।
- मिश्रण, एक ट्यूब के माध्यम से दोनों गैसों में एक पानी का जाल होता है जो 2 कार्य करता है: जल वाष्प को अलग करना और रिएक्टर में एक फ्लैश को रोकना।
- दूसरे टैंक से, NNO की विस्फोटक गैस बर्नर को खिलाया जाता है, जहां इसे पानी बनाने के लिए जलाया जाता है।
आरेख में दिखाए गए जनरेटर डिज़ाइन को अपने हाथों से बनाने के लिए, आपको चौड़ी गर्दन और टोपी, एक मेडिकल ड्रॉपर और 2 दर्जन शिकंजा के साथ 2 ग्लास की बोतलों की आवश्यकता होगी। सामग्री का एक पूरा सेट फोटो में दिखाया गया है।
विशेष उपकरणों में से, प्लास्टिक कवर को सील करने के लिए एक गोंद बंदूक की आवश्यकता होती है। निर्माण प्रक्रिया सरल है:
- अलग-अलग दिशाओं में अपने सिरों को रखकर, शिकंजे के साथ फ्लैट लकड़ी की छड़ें। पेंच सिर को एक साथ मिलाएं और तारों को कनेक्ट करें - भविष्य के इलेक्ट्रोड प्राप्त करें।
- कवर में एक छेद बनाएं, ड्रॉपर और तारों के कटे हुए मामले को डालें, फिर गोंद बंदूक के साथ दोनों तरफ सील करें।
- बोतल में इलेक्ट्रोड रखें और टोपी पर पेंच।
- दूसरी टोपी में, 2 छेद ड्रिल करें, ड्रॉपर ट्यूब डालें और सादे पानी से भरी बोतल पर स्क्रू करें।
हाइड्रोजन जनरेटर शुरू करने के लिए, रिएक्टर में नमकीन पानी डालें और बिजली स्रोत चालू करें। प्रतिक्रिया की शुरुआत दोनों कंटेनरों में गैस के बुलबुले की उपस्थिति से चिह्नित है। इष्टतम मूल्य पर वोल्टेज को समायोजित करें और ड्रॉपर सुई से बाहर निकलने वाली ब्राउन गैस में आग लगा दें।
मेयर हाइड्रोजन सेल के बारे में
यदि आपने ऊपर वर्णित डिज़ाइन को बनाया और परीक्षण किया है, तो सुई के अंत में लौ को जलाने से आपने शायद देखा कि स्थापना का प्रदर्शन बहुत कम है। अधिक विस्फोटक गैस प्राप्त करने के लिए, आपको एक और अधिक गंभीर उपकरण बनाने की आवश्यकता है, जिसे आविष्कारक के सम्मान में स्टेनली मेयर सेल कहा जाता है।
सेल के संचालन का सिद्धांत भी इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित है, केवल एनोड और कैथोड को एक दूसरे में सम्मिलित ट्यूबों के रूप में बनाया जाता है। वोल्टेज को दो गुंजयमान कॉइल के माध्यम से पल्स जनरेटर से आपूर्ति की जाती है, जो वर्तमान खपत को कम करने और हाइड्रोजन जनरेटर की उत्पादकता बढ़ाने की अनुमति देता है। डिवाइस का इलेक्ट्रॉनिक सर्किट चित्र में दिखाया गया है:
ध्यान दें। योजना के संचालन पर विवरण संसाधन http://www.meanders.ru/meiers8.shtml पर वर्णित है।
मेयर सेल बनाने के लिए, आपको निम्न की आवश्यकता होगी:
- प्लास्टिक या plexiglass से बना एक बेलनाकार मामला; शिल्पकार अक्सर एक ढक्कन और नलिका के साथ एक पानी फिल्टर का उपयोग करते हैं;
- 15 और 20 मिमी के व्यास के साथ स्टेनलेस स्टील ट्यूब, लंबाई 97 मिमी;
- तार, इन्सुलेटर।
संक्षारण-सबूत ट्यूब ढांकता हुआ के आधार से जुड़े होते हैं, जनरेटर से जुड़े तारों को उन्हें मिलाया जाता है। सेल में एक प्लास्टिक या प्लेक्सिग्लास केस में रखी गई 9 या 11 ट्यूब होती हैं, जैसा कि फोटो में दिखाया गया है।
तत्व इंटरनेट पर ज्ञात सभी योजनाओं के अनुसार जुड़े हुए हैं, जिसमें एक इलेक्ट्रॉनिक इकाई, एक मेयर सेल और एक पानी का ताला (तकनीकी नाम बुबलर) है। सुरक्षा कारणों से, सिस्टम महत्वपूर्ण दबाव और जल स्तर के लिए सेंसर से लैस है। होम कारीगरों की समीक्षाओं के अनुसार, इस तरह के हाइड्रोजन इंस्टॉलेशन में 12 वी के वोल्टेज पर 1 एम्पीयर के आदेश की वर्तमान खपत होती है और पर्याप्त प्रदर्शन होता है, हालांकि सटीक संख्याएं उपलब्ध नहीं हैं।
प्लेट रिएक्टर
गैस बर्नर के संचालन को सुनिश्चित करने में सक्षम एक उच्च-प्रदर्शन हाइड्रोजन जनरेटर 15 x 10 सेमी मापने वाले स्टेनलेस प्लेटों से बना है, संख्या 30 से 70 पीसी तक है। कसने वाले स्टड के छेद उन्हें में ड्रिल किए जाते हैं, और तार को जोड़ने के लिए एक टर्मिनल कोने में काट दिया जाता है।
शीट मेटल ग्रेड 316 के अलावा, आपको खरीदने की आवश्यकता होगी:
- क्षार के लिए 4 मिमी मोटी रबर प्रतिरोधी;
- प्लेक्सिग्लास या टेक्स्टोलाइट से बनी अंत प्लेटें;
- टाई की छड़ें M10-14;
- गैस वेल्डिंग उपकरण के लिए जाँच वाल्व;
- एक हाइड्रोलॉक के तहत पानी फिल्टर;
- नालीदार स्टेनलेस स्टील से पाइप कनेक्ट करना;
- पाउडर के रूप में पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड।
ड्राइंग में दिखाए गए अनुसार, प्लेटों को एक ही इकाई में इकट्ठा किया जाना चाहिए, जिसमें मध्य कट आउट के साथ रबड़ के गस्केट से एक दूसरे से अछूता रहता है। परिणामस्वरूप रिएक्टर को स्टड के साथ कसकर खींचें और इलेक्ट्रोलाइट नलिका से कनेक्ट करें। उत्तरार्द्ध एक ढक्कन और शटऑफ वाल्वों से सुसज्जित एक अलग कंटेनर से आता है।
ध्यान दें। हम बताते हैं कि कैसे एक प्रवाह (शुष्क) प्रकार का इलेक्ट्रोलाइज़र बनाया जाता है। विसर्जन प्लेटों के साथ एक रिएक्टर बनाना आसान है - आपको रबड़ के गास्केट लगाने की आवश्यकता नहीं है, और इकट्ठे इकाई को इलेक्ट्रोलाइट के साथ एक सील कंटेनर में उतारा जाता है।
हाइड्रोजन-उत्पादक जनरेटर के बाद विधानसभा को उसी तरह से किया जाता है, लेकिन अंतर के साथ:
- इलेक्ट्रोलाइट की तैयारी के लिए तंत्र के आवरण पर एक टैंक जुड़ा हुआ है। उत्तरार्द्ध पानी में पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का 7-15% समाधान है।
- पानी के बजाय, एक तथाकथित डीऑक्सिडाइज़र - एसीटोन या एक अकार्बनिक विलायक - "बब्लर" में डाला जाता है।
- बर्नर के सामने एक चेक वाल्व रखा जाना चाहिए, अन्यथा, जब हाइड्रोजन बर्नर सुचारू रूप से बंद हो जाता है, तो एक रिवर्स झटका होसेस और "बब्लर" को तोड़ देगा।
क्या घर पर हाइड्रोजन प्राप्त करना लाभदायक है
इस सवाल का जवाब ऑक्सीजन-हाइड्रोजन मिश्रण के दायरे पर निर्भर करता है। विभिन्न ऑनलाइन संसाधनों द्वारा प्रकाशित सभी चित्र और आरेख निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए HHO गैस का निर्माण करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं:
- कारों के लिए ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करें;
- धूम्रपान करने वाले बॉयलरों और स्टोवों में निर्दयता से हाइड्रोजन जलाते हैं;
- गैस वेल्डिंग के लिए आवेदन करें।
हाइड्रोजन ईंधन के सभी लाभों को पार करने वाली मुख्य समस्या: शुद्ध पदार्थ की रिहाई के लिए बिजली की लागत इसकी दहन से प्राप्त ऊर्जा की मात्रा से अधिक है। जो भी यूटोपियन सिद्धांतों का पालन करते हैं, इलेक्ट्रोलाइज़र की अधिकतम दक्षता 50% तक पहुंच जाती है। इसका मतलब है कि 1 किलोवाट गर्मी ने 2 किलोवाट बिजली की खपत की। लाभ शून्य है, यहां तक कि नकारात्मक भी।
याद करें कि हमने पहले भाग में लिखा था। हाइड्रोजन एक बहुत सक्रिय तत्व है और अपने आप ही ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे बहुत अधिक गर्मी पैदा होती है। एक स्थिर पानी के अणु को अलग करने की कोशिश करते हुए, हम ऊर्जा को सीधे परमाणुओं में नहीं ला सकते हैं। बंटवारे को बिजली द्वारा किया जाता है, जिनमें से आधे को इलेक्ट्रोड, पानी, ट्रांसफार्मर की विंडिंग इत्यादि को गर्म करके अलग किया जाता है।
महत्वपूर्ण पृष्ठभूमि की जानकारी। हाइड्रोजन के दहन की विशिष्ट गर्मी मीथेन की तुलना में तीन गुना अधिक है, लेकिन - द्रव्यमान से। अगर हम इनकी मात्रा के हिसाब से तुलना करें, तो 1 m hydrogen के हाइड्रोजन को जलाने पर मीथेन के लिए 11 kW की तुलना में केवल 3.6 kW थर्मल ऊर्जा निकलेगी। सब के बाद, हाइड्रोजन सबसे हल्का रासायनिक तत्व है।
अब एक होममेड हाइड्रोजन जनरेटर में इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त विस्फोटक गैस पर विचार करें, उपरोक्त आवश्यकताओं के लिए ईंधन के रूप में:
- अंतिम स्थापना मूल्य, कम उत्पादकता और दक्षता यह एक निजी घर को गर्म करने के लिए हाइड्रोजन को जलाने के लिए बेहद लाभकारी बनाता है। किसी भी इलेक्ट्रिक बॉयलर - TEN, इंडक्शन या इलेक्ट्रोड - को इलेक्ट्रोइज़र के साथ मीटर को "विंड" करने की तुलना में आसान है।
- एक कार के लिए 1 लीटर गैसोलीन को बदलने के लिए, 4,766 लीटर शुद्ध हाइड्रोजन या 7,150 लीटर डेटोनेन्ट गैस की आवश्यकता होगी, जिसमें से एक तिहाई ऑक्सीजन है। इंटरनेट पर सबसे घटिया आविष्कारक ने अभी तक एक इलेक्ट्रोलाइज़र को समान प्रदर्शन प्रदान करने में सक्षम नहीं बनाया है।
- एक गैस वेल्डिंग उपकरण जो हाइड्रोजन को जलाता है वह एसिटिलीन, प्रोपेन और ऑक्सीजन के साथ सिलेंडर की तुलना में अधिक कॉम्पैक्ट और हल्का होता है। साथ ही, 3000 ° C तक की लौ का तापमान आपको किसी भी धातु के साथ काम करने की अनुमति देता है, यहाँ ईंधन प्राप्त करने की लागत एक विशेष भूमिका नहीं निभाती है।
सन्दर्भ के लिए। बॉयलर में हाइड्रोजन को जलाने के लिए, आपको संरचना को पूरी तरह से फिर से डिज़ाइन करना होगा, क्योंकि हाइड्रोजन बर्नर किसी भी स्टील को पिघला सकता है।
निष्कर्ष
घर से बने हाइड्रोजन जनरेटर से प्राप्त एनजीओ गैस की संरचना में हाइड्रोजन दो उद्देश्यों के लिए उपयोगी है: प्रयोग और गैस वेल्डिंग।यहां तक कि अगर हम इलेक्ट्रोइज़र की कम दक्षता और उपभोग की गई बिजली के साथ इसे इकट्ठा करने की लागत को छोड़ देते हैं, तो इमारत को गर्म करने के लिए बस पर्याप्त उत्पादकता नहीं है। यह एक यात्री कार के गैसोलीन इंजन पर भी लागू होता है।