Instalatii de electroliza. Generatoare industriale de hidrogen

Electroliza este un fenomen chimic și fizic de descompunere a substanțelor în componente prin curent electric, care este utilizat pe scară largă în scopuri industriale. Pe baza acestei reacții, sunt fabricate unități pentru a produce, de exemplu, clor sau metale neferoase.

Creșterea constantă a prețurilor la resursele energetice a făcut populare instalațiile de electroliză pentru uz casnic. Ce sunt astfel de structuri și cum să le faci acasă?

Informații generale despre electrolizor

O instalație de electroliză este un dispozitiv de electroliză care necesită o sursă externă de energie, constând structural din mai mulți electrozi care sunt plasați într-un recipient umplut cu electrolit. Acest tip de instalație poate fi numit și dispozitiv de separare a apei.

În astfel de unități principalele parametrul tehnic este productivitatea, ceea ce înseamnă volumul de hidrogen produs pe oră și se măsoară în m³/h. Unitățile staționare poartă acest parametru în numele modelului, de exemplu, unitatea cu membrană SEU-40 produce 40 de metri cubi pe oră. m hidrogen.

Alte caracteristici ale unor astfel de dispozitive depind în totalitate de scopul propus și de tipul de instalare. De exemplu, atunci când se efectuează electroliza apei, eficiența unității depinde de următorii parametri:

1. Nivelul celui mai scăzut potențial de electrod (tensiune). Pentru funcționarea normală a unității, această caracteristică trebuie să fie în intervalul 1,8-2 V pe placă. Dacă sursa de alimentare are o tensiune de 14 V, atunci este logic să împărțiți capacitatea electrolizorului cu soluția de electrolit în foi în 7 celule. O astfel de instalație se numește electrolizor uscat. O valoare mai mică nu va începe electroliza, iar o valoare mai mare va crește foarte mult consumul de energie;

1. Cu cât distanța dintre componentele plăcii este mai mică, cu atât rezistența va fi mai mică, care, la trecerea unui curent mare, va duce la creșterea producției de substanță gazoasă;
2. Suprafața plăcilor afectează direct performanța;
3. Bilanțul termic și gradul de concentrație a electroliților;
4. Materialul elementelor electrozilor. Aurul este un material scump, dar ideal pentru utilizare în electrolizoare. Datorită costului ridicat, oțelul inoxidabil este adesea folosit.

Important!În construcții de alt tip, valorile vor avea parametri diferiți.

Instalațiile de electroliză a apei pot fi utilizate și în scopuri precum dezinfecția, purificarea și evaluarea calității apei.

Principiul de funcționare și tipurile de electrolizor

Cel mai simplu dispozitiv are electrolizoare care împart apa în oxigen și hidrogen. Ele constau dintr-un recipient cu electrolit în care sunt plasați electrozii conectați la o sursă de energie.

Principiul de funcționare al unei instalații de electroliză este că curentul electric care trece prin electrolit are o tensiune suficientă pentru a descompune apa în molecule. Rezultatul procesului este că anodul produce o parte oxigen, iar catodul produce două părți hidrogen.

Tipuri de electrolizoare

Dispozitivele de separare a apei sunt disponibile în următoarele tipuri:

1. Uscat;
2. Flux-through;
3. Membrană;
4. Diafragmă;
5. Alcalin.

Tip uscat

Astfel de electrolizoare au cele mai multe design simplu(poza de mai sus). Au o caracteristică inerentă, și anume că manipularea numărului de celule face posibilă alimentarea unității de la o sursă cu orice tensiune.

Tipul fluxului

Aceste instalații au în proiectare o baie complet umplută cu electrolit cu elemente de electrozi și un rezervor.

Principiul de funcționare al unei instalații de electroliză în flux este următorul (din imaginea de mai sus):

• în timpul electrolizei, electrolitul împreună cu gazul este stoars prin conducta „B” în rezervorul „D”;
• în recipientul „D” are loc procesul de separare a gazului de electrolit;
• gazul iese prin supapa „C”;
• soluția de electrolit se întoarce prin tubul „E” în ​​baia „A”.

Interesant de știut. Acest principiu de funcționare este configurat la unele aparate de sudură - arderea gazului degajat permite sudarea elementelor.

Tipul membranei

Instalația de electroliză cu membrană are un design similar cu alte electrolizoare, dar electrolitul acționează ca solid pe pe bază de polimer, care se numește membrană.

Membrana din astfel de unități are un dublu scop - transferul de ioni și protoni, separarea electrozilor și a produselor de electroliză.

Tip diafragmă

Când o substanță nu poate pătrunde și influența pe alta, se folosește o diafragmă poroasă, care poate fi realizată din sticlă, fibre polimerice, ceramică sau material azbest.

Tip alcalin

Electroliza nu poate avea loc în apa distilată. În astfel de cazuri, este necesar să se utilizeze catalizatori, care sunt soluții alcaline de concentrație mare. În consecință, cea mai mare parte a dispozitivelor de electroliză poate fi numită alcalină.

Important! Este demn de remarcat faptul că utilizarea sării ca catalizator este dăunătoare, deoarece reacția eliberează clor gazos. Un catalizator ideal ar fi hidroxidul de sodiu, care nu corodează electrozii de fier și nu contribuie la eliberarea de substanțe nocive.

Autoproducția unui electrolizor

Oricine poate face un electrolizor cu propriile mâini. Pentru procesul de asamblare al celui mai simplu design, vor fi necesare următoarele materiale:

• tabla de otel inoxidabil ( optiuni ideale– AISI 316L străin sau 03Х16Н15М3 autohton);
• șuruburi M6x150;
• șaibe și piulițe;
• tub transparent - puteți folosi un nivel de apă, care este folosit în scopuri de construcție;
• mai multe accesorii în schelet cu un diametru exterior de 8 mm;
• recipient din plastic cu un volum de 1,5 l;
• un filtru mic care filtrează apa curentă, de exemplu, un filtru pentru mașini de spălat;
• supapă de reținere a apei.

Procesul de construire

Asamblați electrolizorul cu propriile mâini, conform următoarelor instrucțiuni:

1. Primul pas este să marcați și să tăiați în continuare tabla de oțel inoxidabil în pătrate egale. Tăierea se poate face în unghi polizor(Bulgar). Unul dintre colțurile din astfel de pătrate trebuie tăiat în unghi pentru a fixa corect plăcile;
2. În continuare, va trebui să găuriți o gaură pentru șurubul pe partea opusă plăcii tăiate la colț;
3. Conectarea plăcilor trebuie făcută alternativ: o placă pe „+”, următoarea pe „-” și așa mai departe;
4. Între plăcile încărcate diferit trebuie să existe un izolator, care acționează ca un tub de la nivelul apei. Trebuie tăiat în inele, care trebuie tăiate pe lungime pentru a obține benzi de 1 mm grosime. Această distanță dintre plăci este suficientă pentru eliberarea eficientă a gazului în timpul electrolizei;
5. Plăcile sunt fixate împreună folosind șaibe în felul următor: pe șurub se pune o șaibă, apoi o placă, apoi trei șaibe, apoi o placă și așa mai departe. Plăcile încărcate pozitiv sunt aranjate ca imagini în oglindă ale foilor încărcate negativ. Acest lucru vă permite să împiedicați ca marginile tăiate să atingă electrozii;

1. Când asamblați plăcile, ar trebui să le izolați imediat și să strângeți piulițele;
2. De asemenea, fiecare placă trebuie să fie inelată pentru a se asigura că nu există un scurtcircuit;
3. Apoi, întregul ansamblu trebuie plasat într-o cutie de plastic;
4. După aceasta, trebuie să marcați locurile în care șuruburile ating pereții containerului, unde găuriți două găuri. Dacă șuruburile nu se potrivesc în container, acestea trebuie tăiate cu un ferăstrău;
5. În continuare, șuruburile sunt strânse cu piulițe și șaibe pentru a etanșa structura;

1. După aceste manipulări, va trebui să faceți găuri în capacul recipientului și să introduceți fitinguri în ele. În acest caz, etanșeitatea poate fi asigurată prin etanșarea cusăturilor cu materiale de etanșare pe bază de silicon;
2. Supapa de protecție și filtrul din proiectare sunt situate la ieșirea de gaz și servesc ca mijloc de control al acumulării excesive a acestuia, ceea ce poate duce la consecințe dezastruoase;
3. Instalația de electroliză a fost asamblată.

Etapa finală este testarea, care se efectuează după cum urmează:

• umplerea recipientului cu apă până la nivelul șuruburilor de montare;
• conectarea alimentării la dispozitiv;
• conectarea unui tub la fiting, al cărui capăt opus este coborât în ​​apă.

Dacă instalației se aplică un curent slab, eliberarea gazului prin tub va fi aproape imperceptibilă, dar se poate observa în interiorul electrolizorului. Ridicarea curent electric Adăugând un catalizator alcalin în apă, puteți crește semnificativ randamentul substanței gazoase.

Electrolizorul fabricat poate actiona parte integrantă multe dispozitive, cum ar fi o lanternă cu hidrogen.

Cunoscând tipurile, caracteristicile principale, structura și principiul de funcționare a instalațiilor de electroliză, este posibil să se efectueze montaj corect design de casă, care va fi un asistent indispensabil în diverse situații cotidiene: de la sudare și economisirea consumului de combustibil al vehiculului până la funcționarea sistemelor de încălzire.

Video

În prezent, în Rusia totul Mai mult Instalațiile de alimentare cu apă și de evacuare a apelor uzate, precum și unitățile de producție, refuză să utilizeze clor lichid și hipocloriți comerciali, alegând să organizeze propria sinteza a reactivilor necesari direct la unitățile de utilizare.

Producția necesită clorură de sodiu (sare), apă și electricitate.

Motivele unui astfel de refuz:

1. Clorul lichid este foarte periculos.

În ciuda costului scăzut al clorului, activitățile și costurile asociate utilizării acestuia complică și măresc foarte mult costul întregului proces de producție.

2. Hipocloritul de sodiu comercial (GPHC 19%) este foarte scump.

Costul unei tone de GPHN de gradul A nu depășește 20-30 de mii de ruble. Cu toate acestea, cantitatea de hipoclorit de sodiu echivalentă cu 1 tonă de clor este deja de 100-150 de mii de ruble. (deoarece hipocloritul conține doar 15-19% clor activ și tinde să se descompună în continuare).

Avantajele echipamentului de electroliză:

• scutirea de costuri pentru asigurarea sigurantei in timpul transportului si depozitarii;
• În timpul funcționării echipamentelor de electroliză, accidentele asociate cu scurgerile sunt imposibile cantitate mare reactiv. Obiectele de funcționare ale instalațiilor de electroliză pentru sinteza reactivilor de clor nu aparțin instalațiilor de producție periculoase și nu sunt incluse în registrul corespunzător;
• independență față de furnizor - reactivul este produs în cantitatea necesară, productivitatea este reglementată, ceea ce crește eficiența energetică a instalației;
• materii prime ieftine – pentru sinteza se poate folosi cea mai ieftina sare tehnica. Acest lucru va necesita instalarea unor echipamente suplimentare pentru purificarea soluției saline care intră în electrolizoare, cu toate acestea, aceste costuri sunt recuperate în mai puțin de 1 an datorită economiilor semnificative la materii prime;
• reactivul rezultat este mai ieftin decât cel comercial;
• pentru instalațiile de alimentare cu apă care utilizează instalații UV ca metodă principală de dezinfecție - la introducerea echipamentelor UV, este imposibil să se abandoneze complet utilizarea reactivilor cu clor, deoarece este necesar să se asigure starea sanitară a structurilor și rețelelor, precum și a siguranța transportului cu apă către consumator. Instalațiile de electroliză împreună cu echipamentele UV satisfac complet nevoia de clor, în timp ce instalația este exclusă din registrul instalațiilor de producție periculoase.

Instalațiile de electroliză produc diferiți reactivi:

• clor sau apă cu clor (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff, Aquachlor-Membrane/Diafragm);
• dezinfectant combinat cu eficienta crescuta– o soluție de oxidanți care conține clor, dioxid de clor, ozon (Aquachlor, Aquachlor-Bekhoff);
• HPCN slab concentrat 0,8% (LET-EPM, Aquachlor, Aquachlor-Beckhoff);
• HPCN foarte concentrat 15-19% (Acquaclor-Membrană/Diafragmă).

Toți acești reactivi sunt potriviți pentru dezinfecția apei. Singura limitare este pH-ul apei care este dezinfectată la punctul de intrare a reactivului - pentru apa cu un pH peste 7,5 se recomandă folosirea apei cu clor în loc de hipoclorit, care este ineficient într-un mediu alcalin.

Să ne oprim mai detaliat asupra fiecărui tip de echipament al LET LLC:

Aquachlor și Aquachlor-Beckhoff:

• reactivul rezultat are o eficiență crescută;
• modulele individuale au performanțe scăzute. Acest lucru vă permite să răspundeți în mod flexibil la
• necesarul de reactiv. Performanța optimă a complexului este de până la 250-500 kg de clor activ pe zi;
• frecvența înlocuirii reactorului - o dată la 3-5 ani;
• ușurința întreținerii.

LET-EPM:

• productivitatea nelimitată a complexelor;
• ușurință în operare și cerințe scăzute pentru calitatea materiilor prime;
• frecvența de înlocuire (reacoperire) a blocului de electrozi – o dată pe an;
• Reactivul este potrivit pentru majoritatea obiectelor.

Aquachlor-Diafragma:

• posibilitatea obținerii de apă cu clor și HPCN concentrat 19%, precum și producerea simultană a acestor reactivi;
• frecvența de înlocuire a acoperirii electrodului și a diafragmei nu este mai mare de o dată la 10 ani;
• cerințe ridicate pentru calitatea soluției saline;
• posibilitate de spalare a diafragmei si revenire la lucru in caz de contaminare soluție salină calitate necorespunzătoare;

Membrana Aquachlor:

• productivitatea nelimitată a complexului (dar nu mai puțin de 50-100 kg/zi);
• posibilitatea de a obține clor și HPCN concentrat de 19% puritate ridicată, potrivite pentru sinteza;
• frecvența de înlocuire a acoperirii electrodului și a membranei nu este mai mare de o dată la 10 ani;
• cerințe foarte ridicate pentru calitatea soluției saline;
• dacă membrana este murdară, trebuie înlocuită cu una nouă;
• Întreținerea echipamentelor necesită personal calificat.

Costul produsului final (crescător, de la cel mai mic la cel mai mare):

• Aquachlor-Diafragma
• Aquahdlor-Membrana
• Aquachlor/Aquachlor-Beckhoff
• LET-EPM

La un moment dat, folosind electroliza din sărurile topite, a fost posibil pentru prima dată să se izoleze potasiu pur, sodiu și multe alte metale.

Astăzi, acest proces este folosit și în viața de zi cu zi - pentru a „extrage” hidrogenul din apă. Tehnologia este mai mult decât accesibilă, deoarece un dispozitiv pentru electroliza apei este doar un recipient cu o soluție de sifon în care sunt scufundați electrozii.

Electrozii sunt foi mici pătrate tăiate din oțel galvanizat sau, mai bine, din oțel inoxidabil de calitate 03Х16Н15М3 (AISI 316L). Oțelul obișnuit va fi foarte rapid „devorat” de coroziunea electrochimică.

După ce tăiați o gaură în peretele recipientului cu un cuțit, trebuie să instalați două filtre grosiere pe el - „filtre de noroi” (al doilea nume este un filtru oblic) sau filtre de la mașinile de spălat vor face.

În continuare, se instalează o placă de 2,3 mm grosime și un tub cu bule.

Crearea electrolizatorului este finalizată prin instalarea unei duze cu un obturator situat pe partea plăcii.

Dispozitiv container superior

Electrozii sunt confectionati din tabla de otel inoxidabil cu dimensiunile 50x50 cm, care trebuie taiata in 16 patrate egale cu o rasnita. Un colț al fiecărei plăci este tăiat, iar în colțul opus se face o gaură pentru un șurub M6.

Unul câte unul, electrozii sunt așezați pe șurub, iar izolatorii pentru ei sunt tăiați dintr-un tub de cauciuc sau silicon. Alternativ, puteți folosi un tub de la nivelul apei.

Containerul se fixează cu fitinguri și numai după aceea se instalează tubul cu bule și electrozii cu terminale.

Model de container inferior

În această versiune, asamblarea dispozitivului începe cu o bază din inox, ale cărei dimensiuni trebuie să corespundă dimensiunilor recipientului. Apoi, instalați placa și tubul. Instalarea filtrelor nu este necesară în această modificare.

Apoi trebuie să atașați obturatorul la placa de jos cu șuruburi de 6 mm.

Duza este instalată folosind un fiting. Dacă totuși decideți să instalați filtre, atunci ar trebui să folosiți cleme de plastic cu garnituri de cauciuc pentru a le fixa.

Dispozitiv terminat

Grosimea izolatoarelor dintre plăcile electrozilor trebuie să fie de 1 mm. Cu un astfel de decalaj, puterea curentului va fi suficientă pentru o electroliză de înaltă calitate, în același timp, bulele de gaz se pot desprinde cu ușurință de electrozi.

Plăcile sunt conectate alternativ la polii sursei de alimentare, de exemplu, prima placă la „plus”, a doua la „minus”, etc.

Dispozitiv cu două supape

Procesul de fabricație al unui model de electrolizor cu 2 supape nu este deosebit de complicat. Ca și în versiunea anterioară, asamblarea ar trebui să înceapă prin pregătirea bazei. Este realizat din foi de oțel, care trebuie tăiate în conformitate cu dimensiunile recipientului.

Placa este atașată ferm de bază (folosim șuruburi M6), după care puteți instala un tub de barbotare cu un diametru de cel puțin 33 mm. După ce ați selectat supapa pentru dispozitiv, puteți începe instalarea supapelor.

Recipient de plastic

Primul este instalat pe baza conductei, pentru care este necesar să se asigure un fiting în acest loc. Conexiunea este etanșată cu un inel de strângere, după care se instalează o altă placă - va fi necesară fixarea oblonului.

A doua supapă trebuie montată pe țeavă la o distanță de 20 mm de la margine.

Odată cu apariția sistemului de încălzire a apei, sistemul de aer și-a pierdut nemeritat popularitatea, dar acum câștigă din nou avânt. – recomandari pentru proiectare si instalare.

Veți învăța totul despre fabricarea și utilizarea unei sobe cu motorină miraculoase.

Și în acest subiect vom analiza tipurile de contoare de căldură pentru apartamente. Clasificare, caracteristici de proiectare, prețuri pentru dispozitive.

Trei modele de supape

Această modificare diferă nu numai prin numărul de supape, ci și prin faptul că baza trebuie să fie deosebit de puternică. Se folosește același oțel inoxidabil, dar de grosime mai mare.

Locația pentru instalarea supapei nr. 1 trebuie selectată pe conducta de admisie (este conectată direct la container). După aceasta, placa superioară și cel de-al doilea tub de tip bule ar trebui să fie asigurate. Supapa nr. 2 este instalată la capătul acestui tub.

La instalarea celei de-a doua supape, fitingul trebuie asigurat cu o rigiditate suficientă. Veți avea nevoie și de un inel de clemă.

Arzător cu hidrogen gata făcut

Următoarea etapă este fabricarea și instalarea supapei, după care supapa nr. 3 este înșurubată pe țeavă. Acesta trebuie conectat la duză folosind știfturi, în timp ce izolarea trebuie asigurată cu garnituri de cauciuc.

Apă înăuntru formă pură(distilat) este un dielectric și pentru ca electrolizorul să funcționeze cu suficientă productivitate, acesta trebuie transformat într-o soluție.

Cea mai bună performanță este demonstrată nu de soluții saline, ci de soluții alcaline. Pentru a le pregăti, puteți adăuga bicarbonat de sodiu sau bicarbonat de sodiu în apă. Unele remedii vor funcționa și ele produse chimice de uz casnic, de exemplu, „Domnul Mușchi” sau „Aluniță”.

Dispozitiv cu placa zincata

O versiune foarte comună a electrolizorului, folosită în principal în sistemele de încălzire.

După ce au selectat baza și containerul, conectează plăcile cu șuruburi (vor fi necesare 4 dintre ele). Apoi, o garnitură izolatoare este instalată deasupra dispozitivului.

Pereții recipientului nu trebuie să fie conductivi electric, adică din metal. Dacă este nevoie să faceți recipientul foarte durabil, trebuie să luați recipient din plastic, și puneți-l în carcasă metalică de aceeași dimensiune.

Tot ce rămâne este să înșurubați recipientul cu știfturi la bază și să instalați obturatorul cu terminale.

Model cu plexiglas

Asamblarea unui electrolizor folosind semifabricate din plexiglas nu poate fi numită o sarcină simplă - acest material destul de greu de procesat.

De asemenea, pot apărea dificultăți în etapa de găsire a unui container de dimensiune adecvată.

O gaură este găurită în colțurile plăcii, după care începe instalarea plăcilor. Pasul dintre ele ar trebui să fie de 15 mm.

Pe următoarea etapă treceți la instalarea obturatorului. Ca și în cazul altor modificări, trebuie utilizate garnituri de cauciuc. Trebuie doar să țineți cont de faptul că în acest design grosimea lor nu trebuie să fie mai mare de 2 mm.

Model pe electrozi

În ciuda numelui ușor alarmant, această modificare a electrolizorului este, de asemenea, destul de accesibilă făcut singur. De această dată, asamblarea dispozitivului începe de jos, întărind obturatorul pe o bază solidă din oțel. Recipientul cu electrolit, ca în una dintre opțiunile descrise mai sus, va fi plasat deasupra.

După oblonare, începe instalarea tubului. Daca dimensiunea containerului o permite, acesta poate fi echipat cu doua filtre.

• foaia nu atinge recipientul;
• distanta dintre acesta (foaia) si suruburile de prindere trebuie sa fie de 20 mm.

Cu acest design al generatorului de hidrogen, electrozii ar trebui să fie atașați la poartă, plasând bornele pe cealaltă parte a acesteia.

Aplicarea garniturilor din plastic

Opțiunea de fabricare a unui electrolizor cu garnituri polimerice vă permite să utilizați un recipient din aluminiu în loc de unul din plastic. Datorită garniturilor, acesta va fi izolat fiabil.

Când tăiați garniturile din plastic (sunt necesare 4 bucăți), trebuie să le dați forma dreptunghiurilor. Ele sunt așezate în colțurile bazei, oferind un spațiu de 2 mm.

Acum puteți începe să instalați containerul. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de o altă foaie în care sunt găurite 4 găuri. Diametrul lor trebuie să corespundă cu diametrul exterior al filetului M6 - acestea sunt șuruburile care vor fi folosite pentru a fixa containerul.

Pereții unui recipient de aluminiu sunt mai rigizi decât cei ai unui recipient din plastic, așa că pentru o fixare mai fiabilă, șaibe de cauciuc trebuie plasate sub capetele șuruburilor.

Rămășițe etapa finală– montarea portii si bornelor.

Model cu două terminale

Atașați un recipient din plastic la o bază din oțel sau aluminiu folosind cilindri sau șuruburi. După aceasta, trebuie să instalați obturatorul.

Această modificare folosește o duză cu ac cu un diametru de 3 mm sau puțin mai mare. Trebuie instalat la locul său prin conectarea la container.

Acum, folosind conductori, trebuie să conectați bornele direct la placa de jos.

Ultimul element este instalarea tubului, iar locul unde este conectat la recipient trebuie sigilat cu un inel de prindere.

Filtrele pot fi împrumutate de la mașini de spălat stricate sau pot fi instalați „colectori de murdărie” obișnuiți.

De asemenea, va trebui să atașați două supape la ax.

electrificarea casei – etapa importantaîn amenajarea unei clădiri noi. – recomandări de la electricieni profesioniști.

Veți învăța cum să faceți un simplu acumulator de căldură cu propriile mâini. La fel și legarea și configurarea sistemului.

Reprezentare schematică

O descriere schematică a reacției de electroliză nu va lua mai mult de două linii: ionii de hidrogen încărcați pozitiv se îndreaptă spre electrodul încărcat negativ, iar ionii de oxigen încărcați negativ curg către cel pozitiv. De ce în loc de apă curată Trebuie să utilizați o soluție electrolitică? Faptul este că un câmp electric destul de puternic este necesar pentru a sparge o moleculă de apă.

O sare sau un alcalin realizează o mare parte din această muncă chimic: un atom de metal având sarcina pozitiva, atrage grupări hidroxil încărcate negativ OH, iar un reziduu alcalin sau acid care are o sarcină negativă atrage ionii pozitivi de hidrogen H. Astfel, câmpul electric poate doar trage ionii către electrozi.

Circuitul electrolizatorului

Electroliza are loc cel mai bine într-o soluție de sifon, o parte din care este diluată în patruzeci de părți de apă.

Cel mai bun material pentru electrozi, așa cum am menționat deja, este oțelul inoxidabil, dar aurul este cel mai potrivit pentru fabricarea plăcilor. Cu cât aria lor este mai mare și cu cât curentul este mai mare, cu atât va fi mai mare volumul de gaz.

Garniturile pot fi realizate din diverse materiale neconductoare, dar clorură de polivinil (PVC) este cea mai potrivită pentru acest rol.

Concluzie

Hidrogenul pe care îl produce poate fi transformat în combustibil pentru gătit, sau îmbogățit cu acesta în amestecul gaz-aer, crescând puterea motoarelor auto.

În ciuda simplității structura fundamentala dispozitive, meșterii au învățat să le facă o serie intreaga varietățile sale: cititorul poate face oricare dintre ele cu propriile mâini.

Video pe tema

Electroliză- Aceasta este scindarea sau purificarea substanțelor sub influența curentului electric. Acesta este un proces redox, pe unul dintre electrozi - anodul - are loc un proces de oxidare - este distrus, iar pe catod - un proces de reducere - ionii pozitivi - cationii - sunt atrași de acesta. În timpul electrolizei, are loc disocierea electrolitică - descompunerea electrolitului (substanța conducătoare) în ioni încărcați pozitiv și negativ (se disting mai multe grade de disociere atunci când curentul este pornit, electronii se deplasează de la anod la catod). soluția se poate epuiza (dacă este implicată în proces), trebuie completată în mod constant. Anodul de oxidare se poate dizolva și într-o soluție de electrolit - apoi particulele sale capătă o sarcină pozitivă și sunt atrase de catod.

Anodul este un electrod încărcat pozitiv - pe el are loc oxidarea
Catodul este un electrod încărcat negativ - are loc reducerea
Bazat pe principiul că, spre deosebire de taxele atrag, împreună cu aceasta vinesepararea sau purificarea unei substanțe.

Materialul electrozilor poate fi diferit, în funcție de procesul în curs. Masa substanței care se obține în timpul interacțiunii electrochimice este determinată de legile lui Faraday și depinde de sarcină (produsul puterii curentului și timpul în care curge curentul), depinde și de concentrația electrolitului și de activitatea materialelor. din care sunt fabricați electrozii. Anozii pot fi inerți - insolubili, nu reacționează și activi - ei înșiși participă la interacțiune (sunt folosiți mult mai rar).

Pentru fabricarea anozilor se utilizează grafit, materiale carbon-grafit, platină și aliajele sale, plumbul și aliajele sale și oxizi ai unor metale; Se folosesc anozi de titan cu o acoperire activă realizată dintr-un amestec de ruteniu și oxizi de titan, precum și platină și aliajele sale.

Anozii insolubili sunt compoziții pe bază de tantal și titan, soiuri speciale de grafit, dioxid de plumb, magnetit. Oțelul este de obicei folosit pentru catozi.

Pentru proces pot fi utilizate următoarele tipuri de electroliți: soluții apoase de săruri, acizi, baze; soluții neapoase în solvenți organici și anorganici; săruri topite; electroliți solizi. Electroliții vin în diferite grade de concentrație.

În funcție de scopurile reacțiilor electrolitice, se folosesc diverse combinații de tipuri de anozi și catozi: orizontal cu catod de mercur lichid, cu catozi verticali și diafragmă de filtrare, cu diafragmă orizontală, cu electrolit de curgere, cu electrozi în mișcare, cu vrac. electrozi etc. Majoritatea proceselor tind să utilizeze produse produse atât la anod, cât și la catod, dar de obicei unul dintre produse este mai puțin valoros.

Electroliza este utilizată pe scară largă în industrie, este folosită și în medicină și în economia națională.

Principalele aplicații ale electrolizei:

• Purificarea apei pentru utilizare în economia națională,
• Tratarea apelor uzate a apei uzate din uzine chimice.

Pentru a obține substanțe și metale fără impurități:

• Metalurgie, hidrometalurgie - pentru producerea aluminiului și a multor alte metale - aluminiu din topirea oxidului de aluminiu în criolit, electroliza produce magneziu (din dolomit și apă de mare), sodiu (din sare gemă), litiu, beriliu, calciu (din calciu). clorură), metale alcaline și pământuri rare.
• ÎN industria chimică electroliza produce astfel produse importante cum ar fi clorații și perclorații, acidul persulfuric și persulfații, permanganatul de potasiu,
• Separarea electrolitică a metalului - electroextracție. Minereul sau concentratul este transformat într-o soluție folosind anumiți reactivi, care, după purificare, este trimis pentru electroliză. Acesta este modul în care se obține zincul, cuprul și cadmiul.
• Rafinare electrolitică. Anozii solubili sunt fabricați din metal; impuritățile conținute în metalul brut al anodului cad sub formă de nămol de anod (cupru, nichel, staniu, plumb, argint, aur) în timpul electrolizei, iar metalul pur este eliberat la catod.
• În galvanoplastie - galvanostegie - producerea de acoperiri pe metale care îmbunătățesc proprietățile operaționale sau decorative ale acestora și galvanoplastie - realizarea unor copii exacte din metal ale oricăror obiecte;
• Pentru a obține oxid folii protectoare pe metale (anodizare); prelucrarea electrochimică este utilizată și pentru lustruirea suprafeței produselor și vopsirea metalelor,
• Există ascuțire electrochimică scule de tăiere, electrolustruire, electrofrezare,
• Electroliza este, de asemenea, utilizată pe scară largă în ingineria radio.

Emite electroliza solutii apoaseși medii topite, precum și producția de surse de curent electrochimic în sine - baterii, celule galvanice, acumulatori, a căror funcționalitate este restabilită prin trecerea curentului în direcția opusă celei în care curentul a circulat în timpul descărcării.

Principalele tipuri de instalații de electroliză:

• Instalatii pentru producerea si rafinarea aluminiului;
• Instalaţii de electroliză pentru producţia de fier;
• Electrolizoare pentru producerea de nichel-cobalt;
• Instalatii pentru electroliza magneziului;

• Instalatii de electroliza (rafinare) a cuprului;
• Instalatii pentru aplicarea acoperirilor galvanice;
• Instalatii de electroliza pentru producerea de clor;

• Electrolizoare pentru dezinfectarea apei.
• Electrolizoare producătoare de hidrogen pentru centrale nucleare... etc.

Oxigenul este un produs secundar al multor reacții redox.

În timpul electrolizei, puterea curentului, frecvența și tensiunea acestuia, chiar și polaritatea sunt reglate, acești parametri controlează viteza și direcția proceselor. Reacția de electroliză se desfășoară întotdeauna la curent constant, deoarece constanța polilor este foarte importantă aici. În cazuri foarte rare, când polaritatea nu este semnificativă, se utilizează curent alternativ (de exemplu, în timpul electrolizei gazelor).

Pe baza designului dispozitivului catodic, electrolizoarele moderne din aluminiu sunt împărțite în:

• Electrolizoare cu și fără fund,
• Cu vatra umpluta si bloc;
• conform metodei de alimentare cu curent: cu circuit de bare colectoare unilaterale și bilaterale;
• după metoda captării gazelor: electrolizoare tip deschis, cu aspirare gaz clopot si tip acoperit.

Proprietățile nesatisfăcătoare ale tuturor modelelor existente de electrolizoare din aluminiu includ un factor de utilizare a energiei insuficient de mare, o durată de viață scurtă și o eficiență insuficientă a colectării gazelor de eșapament. Îmbunătățirea ulterioară a designului electrolizoarelor ar trebui să urmeze calea creșterii capacității unității sale, mecanizării și automatizării tuturor operațiunilor de întreținere, captarea completă a tuturor gazelor reziduale cu regenerarea ulterioară a componentelor lor valoroase.

Instalațiile industriale de electroliză au mai multe tipuri de design, principalele fiind membrana și diafragma. Există, de asemenea, instalații de electroliză uscată, umedă și în flux. ÎN vedere generală instalarea este sistem închis, conținând electrozi plasați într-o compoziție electrolitică, cărora li se alimentează un curent electric cu anumite caracteristici. Celulele de electroliză pot fi combinate într-o baterie. Există și electrolizoare bipolare - unde fiecare electrod, cu excepția celor exteriori, funcționează pe o parte ca anod, pe cealaltă parte ca catod.

Acest echipament funcționează la presiuni diferite, în funcție de tipul de reacție. Pentru a obține unele substanțe - de exemplu, la obținerea gazelor, sunt necesare reglarea presiunii sau condiții speciale. De asemenea, trebuie să monitorizați presiunea gazelor care sunt un produs secundar al reacțiilor electrolitice. Instalațiile de electroliză, care sunt utilizate pentru a produce hidrogen și oxigen la centralele electrice, funcționează sub presiune în exces de până la 10 kgf/cm2 (1 MPa).
Instalațiile diferă și prin productivitate.

Unele dintre ele folosesc mecanisme electrice liniare. De exemplu, ele sunt folosite pentru a muta electrozi, a regla nivelul electroliților, a muta rezervoarele, băile de electroliți etc. Un exemplu de astfel de design este prezentat în desen.

Toate instalațiile de electroliză trebuie să fie împământate. Pentru a opera un electrolizor industrial mare, este necesară o unitate redresor sau o substație de conversie pentru a transforma curentul alternativ în curent continuu. Iluminatul local staționar în atelierele de electroliză (cladiri, hale) nu este de obicei necesar. Excepție - de bază spațiile de producție instalații de electroliză pentru producția de clor.

Tehnologiile de electroliză industrială sunt împărțite în mai multe tipuri:

• PFPB - tehnologie de electroliză folosind anozi coapți și alimentatoare punctiforme
• CWPB - electroliza folosind anozi coapți și un fascicul central de perforare
• SWPB - prelucrarea periferică a electrolizoarelor cu anozi coapți
• VSS - Tehnologie Soderberg cu alimentare de top
• Tehnologia HSS - Soderberg cu alimentare laterală în curent

Cel mai mare volum de emisii specifice de la electrolizoare provine din procesele de electroliză, care se bazează pe tehnologia Soderberg. Această tehnologie este cea mai răspândită la topitorii de aluminiu din Rusia și China. Volumul emisiilor specifice de la astfel de electrolizoare este semnificativ mai mare în comparație cu alte tehnologii. Cantitatea de emisii de fluorocarbon este redusă, printre altele, prin studierea parametrilor tehnologici ai efectului anodului, a căror reducere afectează și cantitatea de emisii.

Modele de electrolizoare industriale

Anozii de carbon (și grafitul este un alotop al carbonului) au un dezavantaj semnificativ - în timpul reacției, emit dioxid de carbon în atmosferă, poluând-o astfel. În prezent, tehnologia anodului inert este deosebit de relevantă, această tehnologie este în prezent testată producător celebru aluminiu Esența sa este că se folosește un anod fără carbon nereactiv și nu dioxid de carbon, ci oxigen pur este eliberat în atmosferă ca produs secundar.

Această tehnologie crește în mod semnificativ respectarea mediului înconjurător a producției, dar este încă în stadiul de testare.

În ciuda mare varietate electroliți, electrozi, electrolizoare, disponibile probleme comune electroliza tehnică. Acestea includ transferul de sarcini, căldură, masă și distribuția câmpurilor electrice. Pentru a accelera procesul de transfer, este recomandabil să creșteți viteza tuturor fluxurilor și să utilizați convecția forțată. Procesele cu electrozi pot fi controlate prin măsurarea curenților limitatori.

Electroliza este utilizată pe scară largă în sectorul industrial, de exemplu, pentru a produce aluminiu (aparate cu anozi coapți PA-300, PA-400, PA-550 etc.) sau clor (Unități industriale Asahi Kasei). În viața de zi cu zi, acest proces electrochimic a fost folosit mult mai puțin frecvent, printre exemplele se numără electrolizorul sau plasma Intellichlor aparat de sudura Star 7000. Creșterea costurilor la combustibil, a tarifelor la gaz și la încălzire au schimbat radical situația, făcând populară ideea electrolizei apei acasă. Să luăm în considerare ce dispozitive pentru împărțirea apei (electrolizoare) sunt și care este designul lor, precum și cum să faci un dispozitiv simplu cu propriile mâini.

Ce este un electrolizor, caracteristicile și aplicarea acestuia

Acesta este numele dispozitivului pentru procesul electrochimic cu același nume, care necesită sursă externă nutriţie. Din punct de vedere structural, acest dispozitiv este o baie umplută cu electrolit, în care sunt plasați doi sau mai mulți electrozi.

Principalele caracteristici dispozitive similare– productivitate, adesea acest parametru este indicat în numele modelului, de exemplu, în instalațiile staționare de electroliză SEU-10, SEU-20, SEU-40, MBE-125 (electrolizoare cu bloc de membrană), etc. În aceste cazuri, cifrele indică producția de hidrogen (m 3 /h).

În ceea ce privește caracteristicile rămase, acestea depind de tipul specific de dispozitiv și domeniul de aplicare, de exemplu, atunci când se efectuează electroliza apei, eficiența instalației este afectată de următorii parametri:

Astfel, aplicând 14 volți la ieșiri, vom obține 2 volți pe fiecare celulă, în timp ce plăcile de pe fiecare parte vor avea potențiale diferite. Electrolizoarele care folosesc un sistem similar de conectare a plăcilor se numesc electrolizoare uscate.

1. Distanța dintre plăci (între spațiul catod și anod), cu cât este mai mică, cu atât rezistența va fi mai mică și, prin urmare, prin soluția de electrolit va trece mai mult curent, ceea ce va duce la creșterea producției de gaz.
2. Dimensiunile plăcii (adică aria electrozilor) sunt direct proporționale cu curentul care curge prin electrolit și, prin urmare, afectează și performanța.
3. Concentrația electroliților și echilibrul său termic.
4. Caracteristicile materialului folosit pentru fabricarea electrozilor (aurul este un material ideal, dar prea scump, deci scheme de casă se foloseste otel inoxidabil).
5. Aplicarea catalizatorilor de proces etc.

După cum am menționat mai sus, setări de acest tip poate fi folosit ca generator de hidrogen pentru a produce clor, aluminiu sau alte substanțe. Ele sunt, de asemenea, folosite ca dispozitive care purifică și dezinfectează apa (UPEV, VGE), și, de asemenea, efectuează analiză comparativă calitățile sale (Tesp 001).

Suntem interesați în primul rând de dispozitivele care produc gazul Brown (hidrogen cu oxigen), deoarece acest amestec are toate perspectivele de utilizare ca purtător de energie alternativ sau aditivi pentru combustibil. Ne vom uita la ele puțin mai târziu, dar deocamdată să trecem la proiectarea și principiul de funcționare al unui electrolizor simplu care împarte apa în hidrogen și oxigen.

Dispozitiv și principiul de funcționare detaliat

Dispozitivele pentru producerea gazului detonant, din motive de siguranță, nu implică acumularea acestuia, adică amestecul gazos este ars imediat după producere. Acest lucru simplifică oarecum designul. În secțiunea anterioară, am examinat principalele criterii care afectează performanța dispozitivului și impun anumite cerințe de performanță.

Principiul de funcționare al dispozitivului este prezentat în figura 4, o sursă de tensiune constantă este conectată la electrozi scufundați într-o soluție de electrolit. Ca urmare, începe să treacă prin el un curent, a cărui tensiune este mai mare decât punctul de descompunere al moleculelor de apă.

Ca rezultat al acestui proces electrochimic, catodul eliberează hidrogen, iar anodul eliberează oxigen, într-un raport de 2 la 1.

Tipuri de electrolizoare

Să aruncăm o privire rapidă la caracteristici de proiectare principalele tipuri de dispozitive de separare a apei.

Uscat

Designul unui dispozitiv de acest tip a fost prezentat în Figura 2, particularitatea sa este că prin manipularea numărului de celule, este posibilă alimentarea dispozitivului de la o sursă cu o tensiune care depășește semnificativ potențialul minim al electrodului.

Flux-through

Un design simplificat al dispozitivelor de acest tip poate fi găsit în Figura 5. După cum puteți vedea, designul include o baie cu electrozi „A”, complet umplut cu soluție și un rezervor „D”.

Principiul de funcționare al dispozitivului este următorul:

• la intrarea procesului electrochimic, gazul împreună cu electrolitul este stors în recipientul „D” prin conducta „B”;
• în rezervorul „D” gazul este separat de soluția de electrolit, care este evacuată prin supapa de evacuare „C”;
• electrolitul revine în baia de hidroliză prin conducta „E”.

Membrană

Caracteristica principală a dispozitivelor de acest tip este utilizarea unui electrolit solid (membrană) pe bază de polimer. Designul dispozitivelor de acest tip poate fi găsit în Figura 6.

Caracteristica principală a unor astfel de dispozitive este scopul dublu al membranei: nu numai că transferă protoni și ioni, ci și separă fizic atât electrozii, cât și produsele procesului electrochimic.

Diafragmă

În cazurile în care difuzia produselor de electroliză între camerele electrozilor nu este permisă, se utilizează o diafragmă poroasă (care dă denumirea acestor dispozitive). Materialul pentru acesta poate fi ceramică, azbest sau sticlă. În unele cazuri, fibre polimerice sau vată de sticlă pot fi folosite pentru a crea o astfel de diafragmă. Figura 7 arată cea mai simpla varianta dispozitiv cu diafragmă pentru procese electrochimice.

Explicaţie:

1. Ieșire de oxigen.
2. Balon în formă de U.
3. Ieșire de hidrogen.
4. Anod.
5. Catod.
6. Diafragmă.

Alcalin

Procesul electrochimic este imposibil în apa distilată; ca catalizator se folosește o soluție alcalină concentrată (utilizarea sării este nedorită, deoarece aceasta eliberează clor). Pe baza acestui fapt, majoritatea dispozitivelor electrochimice pentru scindarea apei pot fi numite alcaline.

Pe forumurile tematice se recomandă utilizarea hidroxidului de sodiu (NaOH), care, spre deosebire de bicarbonat de sodiu(NaHCO 3), nu corodează electrodul. Rețineți că acesta din urmă are două avantaje semnificative:

1. Se pot folosi electrozi de fier.
2. Nu se eliberează substanțe nocive.

Dar un dezavantaj semnificativ anulează toate beneficiile bicarbonatului de sodiu ca catalizator. Concentrația sa în apă nu depășește 80 de grame pe litru. Acest lucru reduce rezistența la îngheț a electrolitului și conductivitatea curentă a acestuia. Dacă primul poate fi încă tolerat în sezonul cald, atunci al doilea necesită o creștere a suprafeței plăcilor cu electrozi, ceea ce, la rândul său, crește dimensiunea structurii.

Electrolizor pentru producerea hidrogenului: desene, diagramă

Să vedem cum poți face un puternic arzator pe gaz, alimentat de un amestec de hidrogen și oxigen. O diagramă a unui astfel de dispozitiv poate fi văzută în Figura 8.

Explicaţie:

1. Duza arzatorului.
2. Tuburi de cauciuc.
3. Al doilea sigiliu de apă.
4. Primul sigiliu de apă.
5. Anod.
6. Catod.
7. Electrozi.
8. Baie cu electrolizor.

Figura 9 arată schema circuitului sursa de alimentare pentru electrolizorul arzatorului nostru.

Pentru un redresor puternic vom avea nevoie de următoarele piese:

• Tranzistoare: VT1 – MP26B; VT2 – P308.
• Tiristoare: VS1 – KU202N.
• Diode: VD1-VD4 – D232; VD5 – D226B; VD6, VD7 – D814B.
• Condensatori: 0,5 µF.
• Rezistoare variabile: R3 -22 kOhm.
• Rezistoare: R1 – 30 kOhm; R2 – 15 kOhm; R4 – 800 Ohm; R5 – 2,7 kOhm; R6 – 3 kOhm; R7 – 10 kOhm.
• PA1 este un ampermetru cu o scară de măsurare de cel puțin 20 A.

Scurte instrucțiuni privind piesele pentru electrolizor.

O cadă poate fi făcută dintr-o baterie veche. Plăcile trebuie tăiate 150x150 mm din fier pentru acoperiș (grosimea foii 0,5 mm). Pentru a lucra cu sursa de alimentare descrisă mai sus, va trebui să asamblați un electrolizor cu 81 de celule. Desenul pentru instalare este prezentat în Figura 10.

Rețineți că întreținerea și gestionarea unui astfel de dispozitiv nu cauzează dificultăți.

Electrolizor DIY pentru o mașină

Pe Internet puteți găsi multe diagrame ale sistemelor HHO, care, potrivit autorilor, vă permit să economisiți de la 30% la 50% din combustibil. Asemenea afirmații sunt prea optimiste și, de regulă, nu sunt susținute de nicio dovadă. O diagramă simplificată a unui astfel de sistem este prezentată în Figura 11.

În teorie, un astfel de dispozitiv ar trebui să reducă consumul de combustibil datorită consumului complet. Pentru a face acest lucru, amestecul lui Brown este furnizat filtrului de aer al sistemului de combustibil. Acesta este hidrogen și oxigen obținut de la un electrolizor alimentat de rețeaua internă mașină, ceea ce crește consumul de combustibil. Un cerc vicios.

Desigur, poate fi folosit un circuit regulator de curent PWM, poate fi folosită o sursă de comutație mai eficientă sau pot fi folosite alte trucuri pentru a reduce consumul de energie. Uneori, pe internet, întâlniți oferte pentru achiziționarea unei surse de alimentare cu amperi scăzuti pentru un electrolizor, ceea ce este în general un nonsens, deoarece performanța procesului depinde direct de puterea curentului.

Acesta este ca sistemul Kuznetsov, al cărui activator de apă este pierdut și brevetul lipsește etc. În următoarele videoclipuri, unde se vorbește despre avantaje incontestabile astfel de sisteme, practic nu există argumente argumentate. Asta nu înseamnă că ideea nu are dreptul să existe, dar economiile declarate sunt „puțin” exagerate.

Electrolizor DIY pentru încălzirea locuinței

Realizarea unui electrolizor de casă pentru încălzirea unei case în acest moment nu are sens, deoarece costul hidrogenului obținut prin electroliză este mult mai scump gaz natural sau alte lichide de răcire.

De asemenea, trebuie luat în considerare faptul că niciun metal nu poate rezista la temperatura de ardere a hidrogenului. Adevărat, există o soluție, patentată de Stan Martin, care vă permite să ocoliți această problemă. Există un punct cheie la care trebuie să acordați atenție, care vă permite să distingeți o idee demnă de prostii evidente. Diferența dintre ele este că primul primește un brevet, iar al doilea își găsește susținătorii pe Internet.

Acesta ar putea fi sfârșitul articolului despre electrolizoarele de uz casnic și industrial, dar are sens să facem o scurtă prezentare generală a companiilor care produc aceste dispozitive.

Prezentare generală a producătorilor de electrolizoare

Să enumeram producătorii care produc pile de combustie pe bază de electrolizoare unele companii produc și dispozitive de uz casnic: NEL Hydrogen (Norvegia, pe piață din 1927), Hydrogenics (Belgia), Teledyne Inc (SUA), Uralkhimmash (Rusia), RusAl (Rusia); , a îmbunătățit semnificativ tehnologia lui Soderberg), RutTech (Rusia).