MOSKVA 11. května – RIA Novosti. Vědci prokázali, že nikl a bor, levné a snadno dostupné prvky, lze použít k výrobě nových katalyzátorů pro rozklad vody na kyslík a vodík, což je objev, který by mohl mít uplatnění v čisté energii budoucnosti, uvádějí vědci článek publikovaný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Až dosud je mezi takovými katalyzátory pro elektrolýzu vody (rozklad na kyslík a vodík pomocí elektřiny) považována platina - drahý a vzácný kov, jehož zásoby na planetě jsou velmi omezené, a proto mnoho vědeckých skupiny za něj hledají náhradu.
Již dříve autoři nového článku, skupina Daniela Nocery z Massachusetts Institute of Technology v USA, již prokázali použitelnost sloučenin kobaltu pro tyto účely - celkem běžné a dostupný kov. Před necelými dvěma týdny se v tisku objevila zpráva o výrobě účinného katalyzátoru pro rozklad vody na bázi molybdenu. Přesto vědci pokračují v hledání nových sloučenin, protože pro komerční použití musí být takové katalyzátory nejen levné, ale také řádově účinnější než jejich stávající prototypy.
V jeho nová práce Vědci ze skupiny Nocera popisují katalytický systém, který je sloučeninou na bázi prvků niklu a boru. Může být aplikován jako tenký film na jakýkoli povrch pomocí elektřiny. Na výsledné elektrodě, ponořené do vodného roztoku sloučenin boru (elektrolytu), při aplikaci elektrické napětí v méně než dvou voltech dochází k rozkladné reakci vody s uvolňováním kyslíku. V tomto případě dochází na opačné elektrodě k reakci s uvolňováním čistého vodíku.
Výhodou nového katalyzátoru je, že jej lze získat z široce dostupných a levných prvků. Navíc má dobré výkonové charakteristiky, které dávají naději, že podobné katalytické systémy najdou v budoucnu komerční uplatnění.
K tomu vědci potřebují zvýšit výkon takových katalyzátorů, „naučit“ je pracovat na obyčejné vodě bez použití dalších chemických složek jako elektrolytů a také je spojit se solárními články v jediném zařízení pro maximální účinnost.
V takové elektrárně může být přebytečná elektřina vyrobená během denních hodin přeměněna na vodík a uložena pro použití během tmavých hodin. Tento koncept zahrnuje úplný cyklus výroby a využití energie malými farmami, což je velmi pohodlné a mnohem efektivnější než centralizovaná výroba energie v elektrárnách a její další distribuce prostřednictvím energetických sítí.
Využití vodíku jako nosiče energie pro vytápění domu je velmi lákavá představa, protože jeho výhřevnost (33,2 kW / m3) je více než 3x vyšší než zemní plyn(9,3 kW/m3). Teoreticky lze použít k extrakci hořlavého plynu z vody a jeho následnému spalování v kotli generátor vodíku pro vytápění. Co z toho může vzniknout a jak vyrobit takové zařízení vlastníma rukama, bude diskutováno v tomto článku.
Jako nosič energie se vodík skutečně nevyrovná a jeho zásoby jsou prakticky nevyčerpatelné. Jak jsme již řekli, při spalování se uvolňuje obrovské množství tepelné energie, nesrovnatelně větší než jakékoli uhlovodíkové palivo. Místo škodlivých sloučenin vypouštěných do atmosféry při používání zemního plynu vzniká spalováním vodíku obyčejná voda ve formě páry. Jeden problém: tohle chemický prvek se v přírodě nevyskytuje ve volné formě, pouze v kombinaci s jinými látkami.
Jednou z těchto sloučenin je obyčejná voda, což je zcela oxidovaný vodík. Nad ní se rozdělil na základní prvky mnoho vědců pracovalo mnoho let. To neznamená, že to bylo neúčinné, protože technické řešení o dělení vody byl ještě nalezen. Jeho podstatou je chemická reakce elektrolýzou, jejímž výsledkem je štěpení vody na kyslík a vodík, se výsledná směs nazývala detonační plyn nebo Brownův plyn. Níže je schéma vodíkového generátoru (elektrolyzéru) poháněného elektřinou:
Elektrolyzéry jsou sériově vyráběny a určeny pro práce s plynovým plamenem (svařovací). Na skupiny kovových desek ponořených do vody je aplikován proud určité síly a frekvence. V důsledku probíhající elektrolýzy se uvolňuje kyslík a vodík smíchaný s vodní párou. Pro jeho oddělení se plyny vedou přes separátor a poté se přivádějí do hořáku. Aby se zabránilo zpětnému rázu a výbuchu, je na přívodu instalován ventil, který umožňuje palivu proudit pouze jedním směrem.
Pro kontrolu hladiny vody a včasné doplňování poskytuje konstrukce speciální senzor na základě signálu, ze kterého je vstřikována do pracovní prostor elektrolyzér Překročení tlaku uvnitř nádoby je sledováno nouzovým spínačem a pojistný ventil. Údržba generátoru vodíku spočívá v pravidelném přidávání vody, a to je vše.
Generátor pro svářečské práce je v současnosti jediný praktické využití elektrolytické štěpení vody. Není vhodné jej používat k vytápění domu a zde je důvod. Náklady na energii při práci s plynovým plamenem nejsou tak důležité, hlavní věc je, že svářeč nemusí nosit těžké láhve a hrát si s hadicemi. Další věcí je vytápění domu, kde se počítá každá koruna. A zde vodík ztrácí na všechny aktuálně existující druhy paliv.
Důležité. Energetické náklady na separaci paliva z vody elektrolýzou budou mnohem vyšší, než se může při spalování uvolnit výbušný plyn.
Sériové svařovací generátory stojí spoustu peněz, protože pro proces elektrolýzy používají katalyzátory, mezi které patří platina. Generátor vodíku si můžete vyrobit vlastníma rukama, ale jeho účinnost bude ještě nižší než u továrního. Určitě se vám podaří získat hořlavý plyn, ale je nepravděpodobné, že by to stačilo na vytápění alespoň jedné velké místnosti, natož celého domu. A pokud ho bude dost, budete muset platit přemrštěné účty za elektřinu.
Spíše než ztrácet čas a úsilí při získávání paliva zdarma, které a priori neexistuje, je snazší vyrobit jednoduchý elektrodový kotel s vlastními rukama. Můžete si být jisti, že tímto způsobem utratíte mnohem méně energie s větším přínosem. Nicméně, kutilové si mohou vždy vyzkoušet sestavení elektrolyzéru doma, aby mohli provádět experimenty a přesvědčit se na vlastní oči. Jeden takový experiment ukazuje video:
Mnoho internetových zdrojů publikuje různá schémata a výkresy generátoru pro výrobu vodíku, ale všechny fungují na stejném principu. Dodáme vám nákres jednoduché zařízení, převzato z populárně vědecké literatury:
Zde je elektrolyzérem skupina kovových desek sešroubovaných dohromady. Mezi nimi jsou instalována izolační těsnění; vnější silné desky jsou také vyrobeny z dielektrika. Z armatury zabudované do jedné z desek vede potrubí pro přívod plynu do nádoby s vodou a z ní do druhé. Účelem nádrží je oddělit parní složku a akumulovat směs vodíku a kyslíku, aby ji dodávala pod tlakem.
Rada. Elektrolytické desky pro generátor musí být vyrobeny z z nerezové oceli, legované titanem. Bude sloužit jako dodatečný katalyzátor pro štěpící reakci.
Desky, které slouží jako elektrody, mohou být libovolné velikosti. Musíte však pochopit, že výkon zařízení závisí na jejich ploše. Jak větší číslo elektrody mohou být použity v procesu, tím lépe. Zároveň ale bude vyšší aktuální spotřeba, s tím je třeba počítat. Na konce desek jsou připájeny dráty vedoucí ke zdroji elektrické energie. I zde je prostor pro experimentování: na elektrolyzér můžete použít různá napětí nastavitelný blok výživa.
Lze použít jako elektrolyzér Plastová nádoba z vodního filtru umístěním elektrod z nerezových trubek do něj. Výrobek je pohodlný, protože se snadno utěsní životní prostředí, vedení trubice a vodičů skrz otvory v krytu. Další věc je, že tento domácí generátor vodíku má nízkou produktivitu kvůli malé ploše elektrod.
V současné době neexistuje žádná spolehlivá a efektivní technologie, která by umožňovala realizaci vodíkového vytápění soukromého domu. Tyto komerčně dostupné generátory lze s úspěchem použít pro zpracování kovů, nikoli však pro výrobu paliva pro kotel. Pokusy o organizaci takového vytápění povedou k nadměrné spotřebě energie, nepočítaje náklady na zařízení.
MOSKVA 11. května – RIA Novosti. Vědci prokázali, že nikl a bor, levné a snadno dostupné prvky, lze použít k výrobě nových katalyzátorů pro rozklad vody na kyslík a vodík, což je objev, který by mohl mít uplatnění v čisté energii budoucnosti, uvádějí vědci článek publikovaný v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Až dosud je mezi takovými katalyzátory pro elektrolýzu vody (rozklad na kyslík a vodík pomocí elektřiny) považována platina - drahý a vzácný kov, jehož zásoby na planetě jsou velmi omezené, a proto mnoho vědeckých skupiny za něj hledají náhradu.
Už dříve autoři nového článku, skupina Daniela Nocery z Massachusetts Institute of Technology v USA, již prokázali použitelnost sloučenin kobaltu, celkem běžného a dostupného kovu, pro tyto účely. Před necelými dvěma týdny se v tisku objevila zpráva o výrobě účinného katalyzátoru pro rozklad vody na bázi molybdenu. Přesto vědci pokračují v hledání nových sloučenin, protože pro komerční použití musí být takové katalyzátory nejen levné, ale také řádově účinnější než jejich stávající prototypy.
Vědci z Nocerovy skupiny ve své nové práci popisují katalytický systém, který je sloučeninou na bázi prvků niklu a boru. Může být aplikován jako tenký film na jakýkoli povrch pomocí elektřiny. Na výsledné elektrodě ponořené do vodného roztoku sloučenin boru (elektrolytu) při přivedení elektrického napětí menšího než dva volty dochází k rozkladné reakci vody za uvolňování kyslíku. V tomto případě dochází na opačné elektrodě k reakci s uvolňováním čistého vodíku.
Výhodou nového katalyzátoru je, že jej lze získat z široce dostupných a levných prvků. Navíc má dobré výkonové charakteristiky, které dávají naději, že podobné katalytické systémy najdou v budoucnu komerční uplatnění.
K tomu vědci potřebují zvýšit výkon takových katalyzátorů, „naučit“ je pracovat na obyčejné vodě bez použití dalších chemických složek jako elektrolytů a také je spojit se solárními články v jediném zařízení pro maximální účinnost.
V takové elektrárně může být přebytečná elektřina vyrobená během denních hodin přeměněna na vodík a uložena pro použití během tmavých hodin. Tento koncept zahrnuje úplný cyklus výroby a využití energie malými farmami, což je velmi pohodlné a mnohem efektivnější než centralizovaná výroba energie v elektrárnách a její další distribuce prostřednictvím energetických sítí.
Elektrolýza je chemický a fyzikální jev rozkladu látek na složky pomocí elektrického proudu, který je široce využíván pro průmyslové účely. Na základě této reakce jsou vyráběny jednotky produkující například chlór nebo barevné kovy.
Neustálý růst cen energetických zdrojů způsobil, že elektrolýzy pro domácí použití jsou populární. Jaké jsou takové struktury a jak je vyrobit doma?
Elektrolytické zařízení je zařízení pro elektrolýzu, které vyžaduje externí zdroj energie, konstrukčně sestávající z několika elektrod, které jsou umístěny v nádobě naplněné elektrolytem. Tento typ instalace může být také nazýván zařízením na dělení vody.
V takových jednotkách hlavní technický parametr je produktivita, což znamená objem vyrobeného vodíku za hodinu a měří se v m³/h. Stacionární jednotky nesou tento parametr v názvu modelu, např. instalace membrány SEU-40 produkuje 40 metrů krychlových za hodinu. m vodíku.
Další vlastnosti takových zařízení zcela závisí na zamýšleném účelu a typu instalace. Například při provádění elektrolýzy vody závisí účinnost jednotky na následujících parametrech:
Důležité! V konstrukcích jiného typu budou mít hodnoty jiné parametry.
Zařízení na elektrolýzu vody lze také použít pro účely, jako je dezinfekce, čištění a hodnocení kvality vody.
Nejjednodušší zařízení má elektrolyzéry, které štěpí vodu na kyslík a vodík. Skládají se z nádoby s elektrolytem, do které jsou umístěny elektrody napojené na zdroj energie.
Princip činnosti elektrolýzního zařízení spočívá v tom, že elektrický proud, který prochází elektrolytem, má napětí dostatečné k rozkladu vody na molekuly. Výsledkem procesu je, že anoda produkuje jeden díl kyslíku a katoda produkuje dva díly vodíku.
Zařízení na dělení vody se dodávají v následujících typech:
Takové elektrolyzéry mají nejvíce jednoduchý design(obrázek nahoře). Mají vlastní vlastnost, že manipulace s počtem článků umožňuje napájet jednotku ze zdroje s libovolným napětím.
Tato zařízení mají ve svém provedení vanu zcela naplněnou elektrolytem s elektrodovými prvky a nádrž.
Princip činnosti průtokové elektrolýzy je následující (z obrázku výše):
Zajímavé vědět. Tento princip fungování je v některých konfigurován svařovací stroje– spalování uvolněného plynu umožňuje svařování prvků.
Membránové zařízení pro elektrolýzu má podobnou konstrukci jako jiné elektrolyzéry, ale elektrolyt působí jako pevný na polymerní bázi, která se nazývá membrána.
Membrána v takových jednotkách má dvojí účel - přenos iontů a protonů, separace elektrod a produktů elektrolýzy.
Když jedna látka nemůže proniknout a ovlivnit druhou, používá se porézní membrána, která může být vyrobena ze skla, polymerních vláken, keramiky nebo azbestového materiálu.
V destilované vodě nemůže dojít k elektrolýze. V takových případech je nutné použít katalyzátory, což jsou alkalické roztoky o vysoké koncentraci. V souladu s tím lze většinu elektrolýzních zařízení nazvat alkalickými.
Důležité! Stojí za zmínku, že použití soli jako katalyzátoru je škodlivé, protože reakce uvolňuje plynný chlor. Ideálním katalyzátorem by byl hydroxid sodný, který nekoroduje železné elektrody a nepřispívá k uvolňování škodlivých látek.
Každý může vyrobit elektrolyzér vlastníma rukama. Pro montážní proces nejjednodušší konstrukce budou vyžadovány následující materiály:
Sestavte elektrolyzér vlastníma rukama podle následujících pokynů:
Poslední fází je testování, které se provádí následovně:
Pokud je na instalaci aplikován slabý proud, bude uvolňování plynu trubicí téměř nepostřehnutelné, ale lze jej pozorovat uvnitř elektrolyzéru. Zvyšování elektřina Přidáním alkalického katalyzátoru do vody můžete výrazně zvýšit výtěžnost plynné látky.
Vyrobený elektrolyzér může působit nedílná součást mnoho zařízení, jako je vodíková svítilna.
Znát typy, hlavní charakteristiky, konstrukci a princip činnosti elektrolýzních zařízení je možné provést správná montáž domácí design, který bude nepostradatelným pomocníkem v různých každodenních situacích: od svařování a úspory spotřeby paliva vozidla až po provoz topných systémů.
_2.png)
