Co je elektrolyzér, jeho princip provozu, design a typy

• Co je buňka, její vlastnosti a aplikace
• Zařízení a podrobný princip práce
• Typy elektrolyzérů
• Elektrolyzér pro výrobu vodíku: výkresy, schéma
• Elektrolyzér pro auto DIY
• Elektrolyzér pro domácí vytápění
• Přehled výrobců elektrolyzérů

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Elektrolýza je široce používána ve výrobním sektoru, například pro výrobu hliníku (přístroje s vypálenými anodami, RA-300, RA-400, RA-550, atd.) Nebo chlor (průmyslová zařízení Asahi Kasei). V každodenním životě byl tento elektrochemický proces používán mnohem méně často, například bazén Intellichlor nebo plazmový svařovací stroj Star 7000. Zvýšení nákladů na pohonné hmoty, plyn a vytápění podstatně změnilo situaci, čímž se myšlenka elektrolýzy vody stala populární. Zvažte, jaká jsou zařízení pro dělení vody (elektrolyzéry) a jaký je jejich design, stejně jako to, jak vyrobit jednoduchý přístroj vlastníma rukama.

Co je buňka, její vlastnosti a aplikace

Takzvaný přístroj pro stejný elektrochemický proces, který vyžaduje externí zdroj energie. Konstrukčně je toto zařízení elektrolytem naplněná lázeň, ve které jsou umístěny dvě nebo více elektrod.

Hlavní charakteristikou těchto zařízení je výkon, často je tento parametr uveden v názvu modelu, například ve stacionárních elektrolytických jednotkách SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (membránové elektrolyzéry). V těchto případech čísla označují produkci vodíku (m ³ / h).

Pokud jde o ostatní vlastnosti, závisí na konkrétním typu zařízení a rozsahu použití, například když je voda elektrolyzována, následující parametry ovlivňují účinnost instalace:

1. Úroveň napětí (minimální elektrodový potenciál), měla by být od 1, 8 do 2 voltů, menší hodnota „nezačne“ proces a větší vede k nadměrným výdajům energie, kterou bude elektrolyt zahřívat. Pokud se například zdroj používá jako zdroj, má smysl rozdělit kapacitu lázně na 7 článků o 14 voltů podle obrázku 2.

   

Při použití 14 voltů na výstupy tak dostaneme na každé buňce 2 volty s různými potenciály na deskách na každé straně. Elektrolyzéry, kde se používá podobný systém spojovacích desek, se nazývají suché.

2. Vzdálenost mezi deskami (mezi katodou a anodovými prostory), tím menší je, tím menší bude odpor a následně bude proudem elektrolytu proudit více proudu, což povede ke zvýšení produkce plynu.
3. Rozměry desky (což znamená oblast elektrod) jsou přímo úměrné proudu protékajícímu elektrolytem, a proto mají také vliv na výkon.
4. Koncentrace elektrolytu a tepelná bilance.
5. Charakteristiky materiálu použitého pro výrobu elektrod (zlato je ideální materiál, ale příliš drahé, takže nerezová ocel se používá v domácích schématech).
6. Použití procesních katalyzátorů atd.

Jak bylo uvedeno výše, tento typ zařízení může být použit jako generátor vodíku pro výrobu chloru, hliníku nebo jiných látek. Používají se také jako zařízení, pomocí kterých se čistí a dezinfikuje voda (UPEV, VGE) a provádí se srovnávací analýza jeho kvality (Tesp 001).

Máme zájem především o zařízení, která produkují hnědý plyn (vodík s kyslíkem), protože to je tato směs, která má všechny vyhlídky pro použití jako alternativní nosič energie nebo palivová přísada. Podíváme se na ně o něco později, ale prozatím přejdeme k návrhu a principu fungování nejjednoduššího elektrolyzéru, který rozděluje vodu na vodík a kyslík.

Zařízení a podrobný princip práce

Zařízení pro výrobu výbušného plynu z bezpečnostních důvodů neznamenají jeho akumulaci, to znamená, že směs plynu se spálí ihned po přijetí. To poněkud zjednodušuje návrh. V předchozí části jsme zhodnotili hlavní kritéria, která ovlivňují výkon zařízení a ukládají určité požadavky na provedení.

Princip činnosti zařízení je znázorněn na obr. 4, zdroj konstantního napětí je připojen k elektrodám ponořeným v roztoku elektrolytu. V důsledku toho jím prochází proud, jehož napětí je vyšší než bod rozkladu molekul vody.

V důsledku tohoto elektrochemického procesu katoda uvolňuje vodík a anoda produkuje kyslík v poměru 2: 1.

Typy elektrolyzérů

Stručně si prostudujte konstrukční vlastnosti hlavních typů zařízení pro štípání vody.

Suché

Konstrukce zařízení tohoto typu byla ukázána na obr. 2, jeho znakem je, že manipulací počtu článků je možné zařízení napájet ze zdroje s napětím výrazně převyšujícím minimální potenciál elektrody.

Průtok

Zjednodušené zařízení tohoto typu zařízení lze nalézt na obrázku 5. Jak můžete vidět, design zahrnuje vanu s elektrodami "A", zcela naplněnou roztokem a nádrž "D".

Princip činnosti zařízení je následující:

• vstup elektrochemického procesního plynu spolu s elektrolytem je vytlačován do nádrže "D" trubkou "B";
• v nádrži „D“ je plyn oddělen od roztoku elektrolytu, který je odváděn přes výstupní ventil „C“;
• elektrolyt se vrací do lázně pro hydrolýzu trubkou "E".

Membrána

Hlavním rysem tohoto typu zařízení je použití pevného elektrolytu (membrány) na polymerní bázi. Konstrukce zařízení tohoto typu je uvedena na obrázku 6.

Hlavním rysem těchto zařízení je dvojí účel membrány, nejenom nesoucí protony a ionty, ale také na fyzické úrovni odděluje jak elektrody, tak produkty elektrochemického procesu.

Membrána

V případech, kdy není přípustná difúze elektrolytických produktů mezi komorami elektrod, je použita porézní membrána (která dala těmto zařízením označení). Materiál může být keramika, azbest nebo sklo. V některých případech můžete pro vytvoření takové membrány použít polymerová vlákna nebo skleněnou vlnu. Obrázek 7 ukazuje nejjednodušší verzi membránového nástroje pro elektrochemické procesy.

Vysvětlení:

1. Vývod kyslíku.
2. Baňka ve tvaru písmene U.
3. Výstup pro vodík.
4. Anoda.
5. Katoda.
6. Clona.

Alkalické

Elektrochemický proces není možný v destilované vodě, jako katalyzátor se používá koncentrovaný roztok alkálie (použití soli je nežádoucí, protože se uvolňuje chlor). Na tomto základě lze alkalickou látku nazývat většinou elektrochemických zařízení pro štěpení vody.

Na tematických fórech se doporučuje používat hydroxid sodný (NaOH), který na rozdíl od jedlé sody (NaHC03) nekoroduje elektrodu. Poznamenejme, že tato má dvě významné výhody:

1. Můžete použít železné elektrody.
2. Neuvolňují se žádné škodlivé látky.

Jedním z hlavních nedostatků je však vyloučení všech výhod jedlé sody jako katalyzátoru. Jeho koncentrace ve vodě nepřesahuje 80 gramů na litr. To snižuje odolnost elektrolytu proti mrazu a jeho proudové vedení. Pokud je ještě možné v teplém období vyrovnat s prvním, pak druhý vyžaduje zvýšení plochy elektrodových desek, což zase zvětší velikost struktury.

Elektrolyzér pro výrobu vodíku: výkresy, schéma

Zvažte, jak můžete vytvořit výkonný plynový hořák, který pracuje ze směsi vodíku a kyslíku. Schéma takového zařízení je znázorněno na obr. 8. Obr.

Vysvětlení:

1. Tryska hořáku
2. Gumová trubka.
3. Druhé vodní těsnění.
4. První vodní uzávěr.
5. Anoda.
6. Katoda.
7. Elektrody.
8. Elektrolytická lázeň.

Obrázek 9 ukazuje schematické schéma napájení elektrolyzéru našeho hořáku.

Pro výkonný usměrňovač budeme potřebovat následující části:

• Tranzistory: VT1 - MP26B; VT2 - P308.
• Tyristory: VS1 - KU202N.
• Diody: VD1-VD4 - D232; VD5 - D226B; VD6, VD7 - D814B.
• Kondenzátory: 0, 5 mikrofarad.
• Variabilní odpory: R3 -22 kΩ.
• Rezistory: R1 - 30 kΩ; R2 - 15 kΩ; R4 - 800 Ohm; R5 - 2, 7 kΩ; R6 - 3 kΩ; R7 - 10 kΩ.
• PA1 - ampérmetr s měřicí stupnicí nejméně 20 A.

Stručný návod k podrobnostem elektrolyzéru.

Vana může být vyrobena ze staré baterie. Desky by měly být řezány 150x150 mm střešní krytiny (tloušťka plechu 0, 5 mm). Pro práci s výše popsaným napájecím zdrojem budete muset sestavit elektrolytický článek pro 81 článků. Výkres, na kterém se provádí instalace, je uveden na obrázku 10.

Všimněte si, že údržba a správa takového zařízení nezpůsobuje potíže.

Elektrolyzér pro auto DIY

Na internetu můžete najít mnoho systémů HHO systémů, které, pokud si myslíte, že autoři, mohou ušetřit od 30% do 50% paliva. Taková prohlášení jsou příliš optimistická a zpravidla nejsou podložena žádným důkazem. Zjednodušený diagram takového systému je znázorněn na obr. 11. Obr.

Teoreticky by takové zařízení mělo snížit spotřebu paliva v důsledku jeho úplného vyhoření. K tomu se do vzduchového filtru palivového systému přivádí směs Brown. Je to vodík s kyslíkem, získaný z elektrolyzéru napájeného z vnitřní sítě automobilu, což zvyšuje spotřebu paliva. Začarovaný kruh.

Samozřejmě lze použít regulátor proudu, účinnější spínací zdroj nebo jiné triky lze použít ke snížení spotřeby energie. Někdy se na internetu nabízí nabídka nízkonapěťové napájecí jednotky pro elektrolyzér, což je obecně nesmysl, protože procesní výkon závisí přímo na síle proudu.

Je to jako systém Kuznetsov, jehož aktivátor vody je ztracen a patent chybí, atd. Ve výše uvedených videích, kde mluví o nesporných výhodách těchto systémů, neexistují prakticky žádné odůvodněné argumenty. To neznamená, že by tato myšlenka neměla právo existovat, ale uvedené úspory jsou „mírně“ přehnané.

Elektrolyzér pro domácí vytápění

Výroba elektrolyzéru pro domácí vytápění doma nemá v současné době smysl, protože náklady na vodík získané elektrolýzou jsou mnohem dražší než zemní plyn nebo jiná média pro přenos tepla.

Je také třeba mít na paměti, že teplota hoření vodíku nevydrží žádný kov. Pravdou je, že existuje řešení, které patentoval Sten Martin, který umožňuje tento problém obejít. Je třeba věnovat pozornost klíčovému bodu, který umožňuje rozlišit slušnou myšlenku od zjevného nesmyslu. Rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že první vydá patent, a druhý najde své příznivce na internetu.

Mohlo by to být konec článku o článcích pro domácnost a průmyslové elektrolýzy, ale má smysl udělat malý přehled o společnostech vyrábějících tato zařízení.

Přehled výrobců elektrolyzérů

Uvádíme výrobce, kteří vyrábějí palivové články na bázi elektrolyzérů, některé společnosti také vyrábějí domácí spotřebiče: NEL Hydrogen (Norsko, na trhu od roku 1927), Hydrogenics (Belgie), Teledyne Inc (USA), Uralkhimmash (Rusko), RusAl (Rusko, významně zlepšila technologii Soderbergu, RutTech (Rusko).

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!