Как добыть водород в домашних условиях

Аппарат для изготовления водородной воды

Уже говорилось о принципе работы сатурата. Сосредоточимся теперь на электролизных аппаратах, изготовление которых самое массовое. Получение в этом случае водородной воды в домашних условиях для питья начинается с прохода простой через несколько фильтров. Жидкость после них накапливается в специальном двухотсековом резервуаре. Воду в одном отсеке охлаждают, во втором же она подвергается электролизу, при этом она насыщается водородом в двух состояниях.

Стоит отметить, что добавляют растворенные и газообразные молекулы. Последние закачиваются в воду под давлением. Следовательно, обогащение водородом ведется только в аппаратах смешанного вида, способных также к сатурации. Изготовители заявляют, что воду обогащают газообразным водородом практически за минуты до ее дальнейшего разлива по емкостям. Таким образом достигается ОВП — показатель в окислительно-восстановительных реакциях активности вещества.

Одни участники в них отдают электроны, вторые – принимают их. Идеальный для антиоксидантных процессов показатель равен 500. Выясним, ощущают ли его покупатели и сколько платят за это благо.

Изготовление электролизера своими руками

Электролизер своими руками

Цены на дорогое зарубежное оборудование часто отпугивают простых владельцев небольших хозяйств. Однажды обжёгшись а недорогом электролизере не очень высокого качества или и вовсе решив не рисковать, умельцы задумываются о самостоятельном изготовлении домашнего генератора водорода. В целом, задача выполнимая, при условии владения определенными знаниями и умениями.

Для того, чтобы сделать собственный электролизер, понадобится приобрести и все составляющие установки, которые были перечислены выше. Кроме того, процесс не заканчивается на этапе выделения топлива. Ведь ещё нужно отделить водород от кислорода и водяного пара, обеспечить его постоянный ток, накопление в нужном объеме и подачу. В результате конечный подсчёт покажет, что самостоятельная сборка обойдётся не на много дешевле покупного генератора, а вот сил и времени уйдёт неимоверное количество. И неизвестно, будет ли полученный результат соответствовать ожиданиям и справляться с поставленной задачей.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H2 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H2, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H2 надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане

Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Устройство водородного генератора

А теперь ознакомимся более детально с водородным вариантом обогрева дома. И суть его, как уже отмечалось, в том, чтобы вырабатывать Н2О, этот вариант вполне заслуживает, чтобы его считали альтернативой природному газу. Что характерно, среднестатистическая температура горения в данном случае может достигать 3-х тысяч градусов, поэтому потребуется использование специальной водородной горелки в отопительной системе. Объясняется это тем, что лишь такая горелка способна выдерживать столь значительный нагрев.

Есть несколько компонентов, из которых состоит отопление водородного типа, ознакомимся с ними.

• Упомянутая выше горелка. Она необходима для одной простой цели – создавать открытое пламя.
• Водородный генератор – он будет обрабатывать смесь посредством разложения воды на молекулярные составляющие. И для того чтобы оптимизировать химическую реакцию, можно использовать в ее процессе катализаторы.
• Собственно, котел. Здесь он служит в роли своего рода теплообменника. Саму горелку устанавливают в топочную камеру, благодаря чему носитель тепла в системе и прогревается до требуемой температуры.

Обратите внимание! Тем, кто запланировали изготовить водородные генераторы, напоминаем, что для этого им придется усовершенствовать уже наличествующее оборудование по схеме, указанной ранее. Но зато такое самодельное оборудование более экономично, чем его «магазинные аналоги», купленные за большие деньги

Сильные стороны водородного отопления

Положительные качества, которыми обладает отопление с помощью водорода, многочисленны. Именно этим и объясняется столь значительная популярность системы.

• Отличный КПД, коим она характеризуется, может достигать 96 процентов.
• Экологичность. Объясняется это тем, что единственным побочным продуктом, отходами, если можно так выразиться, является чистая вода, производимая в газообразном состоянии. А водяной пар, как известно, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
• Для функционирования в системе водорода никакое пламя не требуется. Тепловая энергия появляется вследствие каталитических химических реакций. Соединяясь с воздухом, водород образуется воду, что сопровождается появлением большого количества энергии. Поток тепла (а его температура достигает 40 градусов) подается в теплообменник. Вполне очевидно, что это наиболее оптимальный вариант для системы «теплого пола».

Слабые стороны

Ознакомившись с достоинствами, приступаем к недостаткам водородного отопления.

• Невзирая на то, что в более продвинутых странах такой способ отопления крайне популярен, в нашей стране ему пока что не уделяют нужного внимания. Именно поэтому приобретение и монтаж данного оборудования столь проблематичен и сопряжен с рядом трудностей.
• Средняя комнатная температура приводит к тому, что водород приобретает газообразное состояние. Более того, это вещество взрывоопасно, в связи с чем транспортировать его, особенно на большие расстояния, очень сложно.
• Баллоны, содержащие водород, должны сертифицироваться соответствующими специалистами, на обучение которых требуется достаточно много времени.

Вихревой теплогенератор

Советуем вам посмотреть одну из наших статей, о том из чего состоит вихревой теплогенератор и как сделать его самостоятельно

Закон сохранения энергии ↑

Всё в природе взаимосвязано. Если куда-то что-то прибыло, значит, откуда-то убыло. Эта народная мудрость упрощённо, но в целом верно описывает закон сохранения энергии. Водород, сгорая, выделяет тепловую энергию. Но, чтобы получить газ методом электролиза, придётся затратить некоторое количество электроэнергии. Которая, в свою очередь, по большей части получается за счёт генерации тепла при сжигании других видов топлива. И если брать чистую тепловую энергию, необходимую для получения электричества и ту энергию, которую даст при сгорании водород, даже на самых продвинутых установках получаются двукратные потери. Половину денег мы буквально выбрасываем. И это только эксплуатационные затраты, но ведь следует учесть и стоимость весьма недешёвого оборудования.

Проект ветро-водородного дирижабля AeromodellerII. Картинку бельгийские инженеры нарисовали красивую, остаётся подкрепить её конкретными экономически оправданными технологиями

По данным исследовательской лаборатории  INEEL, на промышленных генераторах водорода США себестоимость одного килограмма водорода составила:

• Электролиз от промышленной электросети — 6,5 usd.
• Электролиз от ветрогенераторов — 9 usd.
• Фотоэлектролиз от солярных устройств — 20 usd.
• Производство из биомассы — 5,5 usd.
•  Конверсия природного газа и угля — 2,5 usd.
•  Высокотемпературный электролиз на атомных электростанциях — 2,3 usd. Это наименее дорогой способ и наиболее далёкий от домашних условий.

Причём, даже самый лучший генератор водорода в домашних условиях будет заметно уступать промышленному в эффективности. С такими ценами нет никаких оснований говорить о сколь-нибудь серьёзной конкуренции водородного топлива по сравнению не только с дешёвым природным газом, но и с дорогим электроотоплением, дизельным топливом и даже тепловыми насосами.

Сборка рабочей части генератора водорода

Когда отверстия готовы, можно собрать рабочую часть. Для этого в одну из реек сначала нужно ввернуть до половины 10 саморезов. Отверстия необходимо чередовать, оставляя через одно пустым. Дальнейшее вворачивание следует производить уже в обе рейки. Получается, что, когда саморезы полностью завёрнуты, между рейками останется промежуток. Оставшиеся 10 саморезов нужно ввернуть через противоположную рейку

Если объяснений на словах недостаточно, можно обратить внимание на фотопример ниже

ФОТО: YouTube.comВот такой должна получиться рабочая часть генератора водорода

Подключение электропроводки

При помощи паяльника необходимо соединить все шляпки саморезов по одной стороне, а после произвести те же действия с обратной. Здесь придётся немного потрудиться – сталь саморезов не предназначена для пайки. Греть их придётся основательно. Для того чтобы работа стала проще, сначала необходимо облудить шляпки и нанести на них немного припоя. Припой лучше использовать проволочный, в состав которого уже входит канифоль. Если же таковой отсутствует, в пайке поможет кислота.

ФОТО: YouTube.comНа шляпки саморезов нужно нанести небольшое количество припоя

Теперь остаётся лишь припаять зачищенную медную жилу, которая впоследствии будет соединена с питающим проводом. На каждую сторону будет идти разноимённый заряд.

ФОТО: YouTube.comВсе саморезы стороны соединяются медной жилой воедино

«Рождающий воду»

Водород – удивительный химический элемент, самый распространенный во Вселенной. Как об этом узнали? Очень просто, по спектральному анализу излучений звезд. Водород Н2 занимает первую клеточку в периодической системе Менделеева. Имеет братьев, они называются изотопами. Это дейтерий и тритий.

Сам водород впервые был исследован в 1766 году Генри Кавендишем – ученый окрестил его «горючим воздухом». Чуть позже, в 1787 году Антуан Лавуазье доказал, что водород при горении образует воду. Он включил этот газ в список химических элементов и назвал hydrogène – рождающий воду.

Водород используют при синтезе аммиака, соляной кислоты, метанола и высших спиртов, получения жидкого ракетного топлива… А еще для гидроочистки и гидрокрекинга нефтяных фракций (вспомним гидрокрекинговое моторное масло), для получения металлов из оксидов и фторидов, для создания защитной среды при обработке металлов и сплавов – перечислять можно долго.

Не забудем и применение водорода для дирижаблей. Впрочем, страшная трагедия с «Гинденбургом» в 1937 году поставила крест на использовании водорода в качестве подъемного газа для воздушных судов. А потом и вовсе закрыла тему дирижаблей в пользу многоместных самолетов. Но в практике привязных аэростатов водород остался, о чем мы скажем ниже.

А сейчас вернемся к автомобильной теме и слову hydrogène. Именно «рождение воды» при горении, а точнее, окислении, сделало водород привлекательным топливом в непростой экологической ситуации ХХI века.

Эксплуатация

После сборки можно начинать испытания прибора. Для этого на конце трубки устанавливают горелку из медицинской иглы и начинают заливать воду. В воду нужно добавить KOH или NaOH. Вода должна быть дистиллированная или талая на крайний случай. Для работы устройства достаточно 10% концентрации щелочного раствора. При заливке воды не должно быть никаких подтеков. Лучше всего перед заливкой продуть конструкцию воздухом, давлением до 1атм. Если водородный генератор выдерживает это давление, то можно заливать воду, если нет, нужно устранить протечки.

После этого к электродам по схеме подсоединяют ЛАТР с диодным мостом. В цепь устанавливают амперметр и вольтметр для контроля работы. Начинают с минимального напряжения и потом постоянно увеличивают, наблюдая за газовыделением.

Предварительно работы лучше проводить на открытом воздухе вне дома

Поскольку установка взрывоопасна, все работы следует проводить с особой осторожностью

При испытаниях наблюдают за работой прибора. Если имеет место маленькое пламя горелки, то может быть или низкое газовыделение в генераторе, или где-то происходит утечка газа. Если раствор помутнел, грязный, его нужно заменить. Также необходимо следить, чтобы прибор не перегревался, а вода не закипела. Для этого регулируют напряжение на источнике тока. И еще одно – пластины при нагревании немного деформируются и могут прилипать одна к одной. Чтобы это исключить, нужно сделать прокладки из резины. Могут также наблюдаться плевки водой – для устранения этого нужно уменьшить уровень воды.

Методы получения водорода

На уроках химии средней школы когда-то давались пояснения на тот счёт, как получить водород из обычной воды, вытекающей из под крана. Есть в химической сфере такое понятие – электролиз. Именно благодаря электролизу имеется возможность получать водород.

Простейшая водородная установка представляет собой некую ёмкость, заполненную водой. Под слоем воды размещаются два пластинчатых электрода. К ним подводится электрический ток. Так как вода является отличным проводником электрического тока, между пластинами устанавливается контакт с малым сопротивлением.

Проходящий сквозь малое водяное сопротивление ток способствует образованию химической реакции, в результате которой образуется водород.

Схема экспериментальной водородной установки, которая в прежние времена изучалась в программе средней школы на уроках химии. Как выясняется, для практики современных житейских потребностей уроки те не были лишними

Казалось бы, всё просто и остаётся совсем немного – собрать образовавшийся водород, чтобы применить его в качестве энергетика. Но в химии никогда не обходится без тонких деталей.

Так и здесь: если водород соединяется с кислородом, при определённой концентрации образуется взрывоопасная смесь. Этот момент является одним из критичных явлений, ограничивающих возможности построения достаточно мощных домашних станций.

Типы установок

На сегодняшний день водородный генератор для автомобиля может быть укомплектован тремя различными по типу, характеру работы и производительности электролизёрами:

1. Простой, цилиндрического типа. Производит 700 миллилитров газа в минуту. Такой производительности достаточно для двигателей с рабочим объёмом до 1,4 литров.
2. С ячейками раздельного типа. Является самым эффективным по типу конструкции и производительности. Выход газа превышает 2 литра в минуту. Такой объём позволяет применять его на грузовом транспорте.
3. Электролизёр с пластинами открытого типа. Эта конструкция обеспечивает дополнительное охлаждение системе, в результате чего может использоваться при длительной работе агрегата. Выход газа регулируется количеством пластин реактора.

Первый тип конструкции вполне достаточен для множества карбюраторных двигателей. Отсутствует необходимость в установке сложной электронной схемы регулятора производительности газа, да и сама сборка такого электролизёра не представляет сложности.

Для более мощных автомобилей предпочтительна сборка второго типа реактора. А для двигателей, работающих на дизельном топливе, и большегрузных машин используют третий тип реактора.

В чем польза для организма

Живая вода обладает множеством полезных свойств:

• устраняет признаки аллергической реакции;
• борется с кожными заболеваниями;
• защищает клетки от воздействия радиации;
• увеличивает ценность экзогенных и эндогенных антиоксидантов;
• выводит из организма шлаки, токсины и тяжелые металлы;
• активирует развитие защитной реакции организма.

При регулярном приеме водородной воды происходит оздоровление всех систем внутренней секреции. Такое питье полезно не только для взрослых людей, но и детей, беременных и кормящих женщин.

При спортивных тренировках

Ощутимую пользу источника долголетия оценят те, кто придерживается здорового образа жизни. Во время занятия спортом человеку требуется значительное количество кислорода. Благодаря употреблению молекулярного водорода можно восстановить водный баланс и вывести излишние оксиданты, накопившиеся при интенсивных физических нагрузках.

Обогащенная молекулами водорода жидкость полезна для спортсмена, хотя бы по причине того, что она способна:

• активировать обменные процессы в организме;
• препятствовать накоплению молочной кислоты в мышцах;
• подавлять развитие патологических процессов;
• снижать риск повреждения мышечной ткани.

При похудении

При регулярном употреблении молекулярного водорода:

• нормализуется уровень сахара в крови;
• стабилизируется концентрация жировых клеток в печени;
• организм насыщается влагой.

Помимо этого живая вода помогает людям, страдающим от ожирения.

Для снижения веса также отлично подойдут смузи на основе овощей, ягод и фруктов

В косметологии

Водородный напиток оказывает полезное действие не только на органы внутренней секреции. Он производит хороший эффект на кожу и волосы. Утренние умывания живой водой позволяют избавиться от:

• гнойных ранок;
• раздражений;
• покраснений.

Также вещество наделено защитными свойствами, предупреждая негативное воздействие ультрафиолетовых лучей на кожу.

Напиток способствует разглаживанию морщин

Противопоказания к употреблению

Молекулы напитка не представляют опасности для здоровья. Еще с уроков биологии известно, что в кишечнике человека образуется водород. Живая вода не способна сохранять полезные качества длительное время. Водород быстро испаряется, поэтому к приему рекомендуется только свежеприготовленный напиток.

Вред и польза водородной воды

Как получить водородную воду в домашних условиях мы уже выяснили в статье выше. Теперь отметим, что живая вода показана космонавтам благодаря способности эффективно блокировать любое действие радиации. При этом в исследованиях JAXA речь идет об их ежедневном облучении 1000 микрозеверт. Это издержки открытого космоса. Такое излучение выработку оксидантов ускоряет, как и их разрушающее действие. Организм ослабляется, начинаются сбои, которые ведут к возникновению аллергических реакций. Водородная связь молекул против них также выступает.

Это, между прочим, одна из основных причин пользы воды для детей, которые подвержены атопическому дерматиту. Применение водородной воды вместо простой ведет к сокращению проявлений аллергии, а также помогает организму человека адаптироваться к переработке веществ и продуктов, вызывающих ее.

Что представляет собой водородная вода ?

Вода обогащенная водородом — простая жидкость, в отличие от широко известной газировки обогащённой углекислым газом, а она водородом.Для того что бы это было более понятным, вообразите будь то у вас есть баллон с водородом и вы решили надуть воздушные шарики гелием, только наполняете воду водородом.Это примитивный пример даёт возможность лучшего представления о получении подобной жидкости с повышенным содержанием H2.

3. Исходя из химической формулы данный элемент содержится в обычной воде ?

Молекулярное строение любой воды представляет собой взаимосвязь атома кислорода и двух водорода.Что отличает её от молекулы H2, где они связаны только между собой.

Человек не может жить без кислорода.Потребляя воду, в состав которой он входит мы не восполняем потребность в нём по той простой причине, что связи между атомами достаточно крепкие.А нам необходим свободный O2.Это так же относится и к газообразному H2.Для того что бы он смог оказывать пользу для организма, он не должен быть связанным другими химическими элементами.

Кислород так же как и водород легковоспламеняющиеся газы, но образуя воду, они не только теряют это свойство, более того, приобретают противоположный эффект — препятствуют горению, что применяется при тушении возгораний.

Атомы водорода очень распространённый элемент и содержится практически во всех органических соединениях.Но везде он связан с другими атомами.На пример, в молекуле сахара он представлен двенадцатью — H.Но только двухтомный водород оказывает благотворное влияние на организм.

4. Какой вкус имеет обогащённая водородом вода ?

Наличие положительно заряженных ионов (H+) придаёт воде кисловатый привкус.Но в нашем случае мы имеем дело с нейтральным атомом (H2), поэтому на вкусовые рецепторы он не воздействует и соответственно вкус воды не изменяет.

Поверхностно помня школьную программу по химии у многих слаживается мнение о том, что эта вода всё-таки должна иметь кислый вкус, так как его обуславливают положительные ионы водорода.Ведь они являются главной составляющей определения pH среды (водородный показатель), где «p» — это сила или степень, а «H» — ионы водорода, из-за отсутствия электрона являющегося протоном.Другими словами это обозначение уровня ионов водорода.

Когда речь идёт об известной водородной воде, следует знать, что нейтральная жидкость, насыщенная молекулярным водородом.

5. Может ли так произойти, что добавленный в воду H2 преобразует её в перекись водорода ?

По химическим и физическим законам это не возможно.Данный элемент в молекулярном виде инертен относительно к воде и взаимосвязей с ней не образует.Он просто насыщает её, а в последствии улетучивается.То есть, никакое другое соединение образоваться не может.

Являясь очень легким, он очень легко улетучивается.Данный химический элемент может сохранять терапевтическую концентрацию только на протяжении нескольких часов.При повышенных температурах и встряхивании он ещё быстрее улетучивается.Пить такую воду рекомендуется в течении первого часа после её приготовления.

На сегодняшний день водородный генератора даёт возможность длительного хранения такой воды без потери своих терапевтических свойств.

18. Существует ли у неё срок хранения ?

Рекомендуется пить свежеприготовленную воду (1-2 часа после приготовления) ввиду свойств газа — он быстро испаряется, а если нагревать, взбалтывать или замораживать, этот процесс ускоряется.

Но в данный момент времени появились технологически новые водородные аппараты, способные продлить её хранение и использовать в течении всего дня с сохранением благотворного влияния.

Похожие записи:

Светильник аккумуляторный светодиодный Среда разработки avr studio для микроконтроллеров avr и arduino Как подключить несколько колонок к компьютеру Параметрический стабилизатор Как работает заземление электрических цепей? Как проверить блок питания, адаптер питания, зарядное устройство