Котел на водороде: Водородный котел отопления дома и генератор своими руками

Содержание

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Содержание

Конструкция и принцип работы водородного генератора
Преимущества водородного отопления
Как собрать генератор водорода собственноручно?
Рекомендации по эксплуатации котла на водороде

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
Минимальный срок службы – 15 лет.
КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие инструменты:

ножовку по металлу;
дрель с набором свёрл;
набор гаечных ключей;
плоская и шлицевая отвёртки;
угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
мультиметр и расходомер;
линейка;
маркер.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

Водородный котел отопления, построение устройства в частном доме своими руками

Научно-технический прогресс не стоит на месте, постоянно удивляя потребителей различными новшествами и полезными достижениями. Они касаются всех сфер, в том числе – комфортного проживания и отопления домов. С этой целью не так давно на российский рынок была выведена уникальная продукция – водородные котлы отопления.

Уникальные особенности котлов на водороде

Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.

«Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни. Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.

Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.

Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.

Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.

Основные нюансы водородных котлов

Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.

С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).

Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.

Плюсы обогрева водородом

Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:

Неисчерпаемость водорода, а также возможность получать его в любом количестве.
Получение водорода считается более выгодным экономически, чем постоянная добыча полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами (газа, угля, нефти и т. д.).
Система отопления работает без вредных для людей и атмосферы выхлопов, выделяя обычный водяной пар.
Нет необходимости в пламени (водородное отопление работает на базе химических реакций).
Котел обладает максимально высоким КПД.
Устройство работает совершенно бесшумно.
Отсутствует необходимость в строительстве и эксплуатации дымохода.
Требования безопасности к водородному отоплению ниже, чем к установкам, работающим на основе газа.

Недостатки водородных котлов

Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:

необходимость постоянного пополнения катализатора;
взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
неудобная транспортировка водорода;
недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.

Самостоятельное сооружение

Ввиду того что массовое производство подобных агрегатов на сегодняшний день отсутствует, их покупка является нелегким процессом. Скорее всего, придется оформлять индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где впервые разработали и запустили в работу такие устройства.

Но подобное решение вопроса по карману далеко не всем потребителям. В этом случае стоит рассмотреть возможность сооружения котла своими руками.

Как устроен самодельный котел отопления на водороде?

Система водородного обогрева состоит из генератора, горелки и котла.

Точной и гарантирующей успех инструкции по сооружению водородного котла на сегодняшний момент не может дать ни один источник. Но согласно навыкам и опыту практикующих химиков и техников такой агрегат должен состоять из следующих компонентов:

Теплообменник.
Электролизер.
Камера сгорания.
Предохранительный блок, защищающий от «обратки» (с 2 ступенями).

Емкость с электролитом и вырабатываемым водородом. Она должна быть изготовлена из легированной или нержавеющей стали, а также снабжена клапаном, с помощью которого можно сбрасывать давление в системе.

Принцип действия котла

Водород начинает вырабатываться после попадания электролитического раствора внутрь электролизера. Под воздействием катализатора с О2 элемент делится на тепло и воду. Полученное тепло, имеющее температуру порядка 40 градусов, идет в отопительную систему, проходя предварительно через теплообменник.
Очень часто такой температуры хватает для полноценного обогрева дома с помощью теплых полов.

Выделившаяся в результате химической реакции вода поступает в бак (с электролитом), а затем определенная часть раствора подвергается самовоспламенению за счет процесса рециркуляции.

Монтаж водородного котла

Для монтажа конструкции следует приобрести такие комплектующие:

12-Вольтный блок питания;
30-Амперный ШИМ регулятор;
трубки разных диаметров, изготовленные из нержавеющей стали;
емкость.

Вода в идеально герметичных условиях подается внутрь емкости с диалектиком. Там расположены пластины из нержавеющей стали, примыкание которых друг к другу обеспечивается изолятором. Пластины получают 12-Вольтное напряжение. Результатом будет разложение воды на газы.

Использование ШИМ регулятора позволяет преобразовывать постоянный ток в импульсный или переменный, что увеличивает общую эффективность системы.

Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.

Водородные Технологии Инк | Водородный котел с нулевым уровнем выбросов

Чистый
пар Вода Власть Нагревать Водород Планета

Новое энергетическое решение на основе водорода

Компания Hydrogen Technologies запатентовала революционный метод сжигания водорода и кислорода в вакуумной камере для получения высокотемпературного тепла и пара без выбросов парниковых газов.

Поскольку единственным побочным продуктом является вода, котел cleanh3steam Dynamic Combustion Chamber™ (DCC™) использует энергию водорода, самого распространенного элемента во Вселенной.

Hydrogen Technologies предлагает ЧИСТОЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ С НУЛЕВЫМ ВЫБРОСОМ для коммерческого и промышленного рынка котлов. Наш котел cleanh3steam DCC™ имеет широкий спектр применений, которые работают так же, как традиционные коммерческие тепловые, водогрейные и промышленные паровые котлы: будь то электростанции, централизованное теплоснабжение, пищевая промышленность, химическая переработка, целлюлозно-бумажные комбинаты или крупные предприятия. концертных залов, Hydrogen Technologies предлагает надежное, эффективное и чистое решение для ваших нужд.

Выходная мощность: 0,5 МВт, 1,0 МВт и выше

— Производительность пара: 1500 кг/ч и выше
— Давление пара на выходе: 40 бар или 580 фунтов на кв. дюйм

— Температура пара на выходе: 400 ˚C или 752 ˚F

Брошюра со спецификациямиУпрощенный обзор процесса

ZERO Emissions

Устраняет все выбросы CO2 и NOx за счет процесса сжигания с замкнутым контуром – единственным побочным продуктом является вода, которая повторно используется для дальнейшего использования

Высокая энергоэффективность

Тепловой КПД котла более 95 %, использование топлива более чем на 20 % эффективнее, чем у обычного парового котла – результат запатентованной конструкции DCC™ Высокая энергоэффективность

Низкая стоимость

Hydrogen Technologies cleanh3steam DCC™ стоит конкурентоспособен с существующими системами котлов на углеводородах

100% безопасность и долговечность

Использует традиционную архитектуру газового котла, содержащую прочные детали с высокой отказоустойчивостью и износостойкостью

Отрасли, которые мы обслуживаем

Наши инновационные конструкции котлов обеспечивают различную мощность и потребности в паре в рамках процесса сжигания с замкнутым контуром, устраняя все выбросы NOx и CO2. Наш котел cleanh3steam DCC™ имеет КПД более чем на 20 % выше, чем традиционные углеводородные котлы с общим тепловым КПД более 95 %.

Коммерческие объекты:

Торговые центры, университеты, аэропорты, гостиницы, стадионы и выставочные залы, больницы и правительственные здания

Тяжелая промышленность:

Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, химическая и фармацевтическая, пищевая, холодильная, металлургическая и горнодобывающая промышленность, композитное и углеродное волокно -Site Distributed Energy, университеты и учреждения, здания HVAC, центры обработки данных

Наши услуги

Удовлетворение потребностей наших коммерческих и промышленных заказчиков Спецификации на тепло, горячую воду и пар из чистого водорода:

Производство тепла для обогрева помещений и горячего водоснабжения

Производство высококачественного пара для специализированных промышленных процессов

Производство высококачественного пара для комбинированного производства тепла и электроэнергии, комбинированного охлаждения, производства тепла и электроэнергии или хранения энергии

Лидерство

Джанет Райзер

Президент

Дин Мореттон

Главный коммерческий директор

Райан Брин

Руководитель отдела корпоративной стратегии

Тони Бланкато

Директор по развитию бизнеса и маркетингу

Брайан Уильямсон

Главный исполнительный директор материнской компании Jericho Energy Ventures

Свяжитесь с нами

Материнская компания

Jericho Energy Ventures

www. jerichoenergyventures.com

Водородные котлы: все, что нужно знать

21 января 2022 г.

Водородный котел

Возможно, вы слышали о последних планах по переводу газа в Великобритании на водород и о том, что газовые котлы, которые мы сейчас используем, в конечном итоге будут выведены из эксплуатации.

Но что это значит для вас и вашего дома? И значит ли это, что вам придется раскошелиться на совершенно новый тип котла?

В этой статье мы познакомим вас с последними планами. Мы объясним, почему это происходит, когда, вероятно, начнутся изменения — и почему это хорошая новость для всех.

Газовые котлы скоро запретят?

Краткий ответ: нет, не совсем так.

Возможно, вы видели заголовки о запрете котлов на природном газе с 2025 года. Но это только для новостроек, а не для существующих домов и котлов.

На самом деле, как вы увидите из приведенных ниже расчетных временных шкал, котел, который вы купите сегодня, скорее всего, будет использовать природный газ в течение всего срока службы.

После этого двумя основными способами обогрева вашего дома будут тепловой насос или бойлер, работающий хотя бы частично на водороде.

Большой переход на водород

Правительство Великобритании планирует заменить природный газ водородным газом, потому что он гораздо более безвреден для окружающей среды.

Но это изменение будет происходить постепенно в течение многих лет, а не сразу. А это значит, что это не должно быть дополнительными хлопотами или расходами для домовладельцев. На самом деле, некоторые из крупнейших производителей котлов в Великобритании пообещали, что водородные котлы будут стоить не дороже, чем обычные газовые котлы. ¹

Точных сроков никто не знает, и многие технические детали еще предстоит проработать, но изменение, скорее всего, произойдет в три основных этапа.

Первым шагом в переходе на водород будет введение 20-процентной смеси водорода в сеть электроснабжения Великобритании. Большинство котлов, включая все новые котлы, продаваемые British Gas, смогут без проблем использовать эту водородную смесь. На самом деле, многие котлы уже маркируются как «готовые к работе на водородной смеси» еще до первого перехода на водород.

Тем временем производители котлов работают над новым стандартом «готовности к водороду», который означает, что Великобритания сможет максимально легко перейти на 100% водород в будущем. Важно понимать, что котлы, работающие на водороде, все еще находятся в разработке, тогда как котлы, работающие на водородной смеси, широко доступны.

Правительство в настоящее время проводит испытания, чтобы решить все вопросы стоимости, осуществимости и безопасности, и ожидается, что к 2026 году они примут твердое решение о том, какую роль водород будет играть в отоплении домов Великобритании.0004

Но хотя сроки и точные детали еще уточняются, любой переход на водород, скорее всего, произойдет в три основных этапа.

Этап 1

Новые котлы будут построены в соответствии с новым стандартом готовности к работе с водородом, что означает, что они будут работать на природном газе, но их также можно будет легко модифицировать для работы на 100% водороде. По некоторым отраслевым оценкам, эти котлы должны появиться в продаже в 2023–2025 годах.

Этап 2

В систему газоснабжения будет введена 20-процентная смесь водорода. Большинство котлов смогут использовать это как обычно, включая все новые котлы British Gas. Ожидается, что внедрение 20% водорода начнется не раньше 2028 года.

Этап 3

Когда подача газа переключится на 100% водород, каждый новый котел, продаваемый в Великобритании, будет просто водородным котлом. Это конечная цель, но, вероятно, она не произойдет до середины 2040-х годов.

Водородный котел

Что такое водородный котел?

Водородный котел очень похож на газовый котел, поэтому многие люди считают, что это лучший способ обезуглерожить наши дома.

Водород горит не так, как природный газ, поэтому внутри самого котла будут внесены некоторые изменения в конструкцию. Но основные принципы те же.

Так что, несмотря на то, что это большое изменение во многих отношениях, оно не должно вызвать слишком больших сбоев.

Сколько будут стоить водородные котлы?

Хорошие новости. Водородные котлы все еще находятся на стадии прототипа, но производители уверены, что они не будут стоить больше, чем аналогичные котлы на природном газе.

И поскольку они работают очень похожим образом, не должно быть больших дополнительных затрат, когда речь идет о таких вещах, как установка и обслуживание.

Итак, почему изменение?

Природный газ — это ископаемое топливо, при сгорании которого выделяется CO ₂. И это делает отопление наших домов одним из крупнейших факторов изменения климата в Великобритании.

Однако

Hydrogen сильно отличается. При сжигании водорода не образуется CO ₂, а также существуют способы получения газообразного водорода, которые очень углеродоэффективны.

Водород настолько многообещающ в качестве топлива с низким содержанием углерода, что правительство рассматривает его как важный способ достижения нашей цели по достижению нулевого уровня выбросов в стране к 2050 году.

Если вы хотите узнать больше о том, что делает водородные котлы такими важными, взгляните на эту запись в блоге Криса О’Ши, нашего генерального директора.

Водородные котлы приобретают все большее значение.

Когда произойдет переход на водород?

Простой ответ: на данный момент никто точно не знает.

По нашему мнению, введение 20%-й смеси водорода произойдет в течение следующего десятилетия, но переход на 100%-й водород займет значительно больше времени.

Это относительно медленное изменение означает, что к тому времени, когда произойдет переход, большинство людей перейдут на водородный котел, поэтому адаптация к новому типу газа должна быть относительно безболезненной.

Также важно понимать, что водородные котлы — это лишь часть плана правительства по обезуглероживанию отопления наших домов.

Ожидается, что тепловые насосы

также будут играть ключевую роль в сохранении тепла и уюта, а также в защите планеты. Подробнее о них вы можете узнать в этой статье.

Почему мы не можем перейти на 100% водород быстрее?

Причин несколько.

Во-первых, переоборудование всех котлов в Великобритании — большая работа, даже если изменения, необходимые для каждого котла, довольно малы.

Во-вторых, водородные котлы все еще находятся на стадии прототипа, поэтому производители пока не готовы их выпускать.

И, наконец, проблема с поставками — в настоящее время Великобритания не производит достаточно водорода для питания всех котлов.