Vätgasvärmepanna: apparat + funktionsprincip + urvalskriterier

Principerna för alternativ energi får alltmer konsumenternas uppmärksamhet.Detta beror till stor del på höjningen av tarifferna på traditionella energiresurser, samt periodiska störningar på tjänstemarknaden.

Under dessa omständigheter anses en vätevärmepanna vara en av de mest lovande typerna av enheter som arbetar på förnybart bränsle, vilket är H-gas₂.

Innan du bestämmer dig för att köpa en sådan enhet måste du bekanta dig med principen för dess funktion och utvärdera fördelarna och nackdelarna med att använda väte som bränsle. Dessa frågor har studerats av oss och beskrivs i detalj i artikeln.

Dessutom identifierade vi parametrar som bör beaktas vid val av panna, gav driftstips och förberedde en recension av de bästa fabrikstillverkade vätgasgeneratorerna. Fans av hemgjorda produkter kommer att finna instruktionerna för montering av enheten med sina egna händer användbara.

Egenskaper hos väte som bränsle

Som nämnts ovan är bränslet för sådana enheter väte, den lättaste gasen i naturen, färglös och luktfri. Bland dess fördelar är den stora mängden värme som frigörs vid förbränning av H₂ (121 MJ/kg, medan propanförbränning endast frigör 40 MJ/kg).

Under normala förhållanden brinner väte vid en temperatur på +2000°C, men med hjälp av en katalysator kan det reduceras till +300°C.Detta gör att pannor kan tillverkas av billigt stål snarare än av dyra sällsynta jordartsmetaller.

Väte är giftfritt, vilket gör det säkert att använda i vardagen. När detta ämne förbränns produceras vattenånga, vilket förbättrar inomhusmikroklimatet och inte kräver skorstenar.

Vid användning av väte måste säkerhetsreglerna följas strikt: om gasen används felaktigt eller kommer i kontakt med öppen låga kan en destruktiv explosion inträffa

Nackdelar inkluderar den ökade explosiviteten hos väte, särskilt när det blandas med luft eller syre, vilket leder till bildning av detonerande gas.

Fördelar och nackdelar med vätepannor

Styrkan hos sådana enheter är:

1. Helt miljövänligt. Vattennedbrytningsprodukter skadar inte atmosfären, de är helt säkra för människors och husdjurs hälsa.
2. Hög effektivitetsnivå, vilket kan nå 96 %. Detta är betydligt högre än effektiviteten för diesel, naturgas eller kol.
3. Spara naturresurser genom användningen alternativa energikällor.
4. Lågt pris mottagna kalorier. För sådana enheter räcker det med vatten och lite el.

Samtidigt har sådana enheter också svagheter.

Nackdelarna inkluderar följande nyanser:

1. Underhållskrav. För högsta möjliga H-produktion₂, metallplåtarna måste bytas ut varje år. Förutom att ersätta elektroderna måste en katalysator tillsättas regelbundet för att producera den planerade mängden energi. Frekvensen av denna procedur beror på kraften, såväl som på egenskaperna hos en viss modell.
2. Hög kostnad — fabriksinstallation kommer att kosta inte mindre än 35-40 tusen rubel.
3. Explosionsrisk när det normaliserade trycket i pannan ökar.
4. Brist på vätgasflaskor – De finns ganska sällan på rea.
5. Begränsat urval. Eftersom sådana uppvärmningsanordningar inte är särskilt vanliga på den ryska marknaden, är det inte alltid möjligt att snabbt hitta en lämplig modell, samt hitta kompetenta specialister för installation och reparation av utrustning.
6. Behovet av kommunikation. För att använda enheten behöver du en konstant anslutning till strömförsörjningen för att utföra elektrolysreaktionen, såväl som till en vattenkälla, vars flöde beror på enhetens kraft.

Det är nödvändigt att nämna att tillverkare ägnar stor uppmärksamhet åt ny teknik och strävar efter att förbättra vätepannor, eliminera eller minimera nackdelar.

Funktionsprincip för värmeenheten

På grund av sin verksamhet H₂ Den finns inte i naturen i sin rena form, men det är ganska lätt att isolera den från vanligt vatten genom elektrolys, som också frigör syrgas.

I den presenterade bilden kan du se en schematisk design av värmeutrustning som arbetar på väte, som indikerar alla strukturella element (+)

För att värmeanordningen ska fungera är det först nödvändigt att skaffa H₂. Detta sker i ett speciellt fack som är reserverat för en sådan reaktion. Vätska hälls i behållaren, i vilken metallplattor är nedsänkta.

De förses med en elektrisk ström av speciellt vald renhet, under vilken inverkan H frigörs₂ och om₂, samt vattenånga som biprodukt.

Den resulterande blandningen passerar genom en speciell anordning - en kemisk separator, med hjälp av vilken det är möjligt att isolera väte, separera det från andra föroreningar. Den renade gasen tillförs brännaren, på vilken en ventil är installerad.

Det förhindrar rörelse H₂ åt andra hållet, vilket förhindrar en explosion. I detta fall släpps syre och vattenånga in i en speciell behållare genom ett annat system.

Därefter passerar vätgas genom skyddsenheten och kommer in i förbränningskammaren. Här reagerar den med gas i närvaro av en katalysator, vilket resulterar i bildning av värme, som kommer in i hemmets värmesystem genom en värmeväxlare.

Vattenångan som frigörs i kammaren återförs genom en speciellt avsedd kanal till reservoaren med elektrolyten, och använder således återvinningsprocessen.

Effektjustering utförs med hjälp av specialutrustade kanaler, vars antal kan nå sex. Var och en av dessa enheter innehåller en katalysator inuti, på grund av vilken processen att generera värme startar när den slås på.

Gasflödet, uppvärmt till en temperatur på 40°C, börjar röra sig mot värmeväxlaren som är placerad i förbränningskammaren.

Tack vare separata konstruktioner kan kanalerna fungera oberoende av varandra, vilket gör att du bara kan slå på en del av dem.

Processen att producera väte i moderna elektrolysapparater är helt automatiserad. Den enda manuella processen är att hälla vatten i systemet

Moderna modeller är också utrustade med olika enheter, till exempel vattennivåindikatorer och trycksensorer, vilket gör att de kan arbeta automatiskt och reagera brådskande i oförutsedda situationer.

Komponenter i en väteanläggning

Utformningen av ett värmesystem som arbetar på väte är ganska enkel.

Panna, som spelar rollen som en värmeväxlare, är huvudelementet där väteproduktion sker.

En panna som drivs på väte kan monteras av tillgängliga element, och för dess drift krävs endast vanligt eller destillerat vatten (+)

Elektrolysör - den huvudsakliga aktiva delen av pannan, där den elektrolytiska reaktionen sker, vilket leder till nedbrytning av vatten till H₂ och om₂. Elementet är en behållare fylld med vatten i vilken metallelektroder placeras som har maximal strömledningsförmåga.

Plattorna är kopplade till ledningar genom vilka elektricitet tillförs.

Brännare - en anordning som hjälper till att värma upp kylvätskan i värmesystemet. Belägen i förbränningskammaren, tillförs en gnista för att antända den.

Brännarventil - en speciell del placerad på toppen av enheten. Tack vare denna detalj H₂, stiger till toppen, övervinner lätt barriären oåtkomlig för andra frigjorda ämnen och går direkt in i brännaren.

Fabriksvätepannor är utrustade med en styrenhet. Panelen visar spännings- och strömindikatorer, en effektregulator och spakar för att ställa in andra driftsparametrar

Rörledning - kommunikationer som sträcker sig från enheten och används för att leverera värme till husets alla rum. Används för bandning värmerör diameter 25-32 mm. Vid läggning iakttas den grundläggande regeln: diametern på varje efterföljande gren bör vara mindre än den för den föregående.

Kriterier för val av generator

När du bestämmer dig för att köpa sådan utrustning är det viktigt att vara uppmärksam på följande kriterier.

Kraft. Med moderna enheter kan värdet på denna indikator variera avsevärt, vilket gör att du kan välja det bästa alternativet för både ett litet hus och en två- eller trevåningsbyggnad.

Den genomsnittliga vattenförbrukningen i moderna generatormodeller är inte för hög. Inom 24 timmar kommer enheten att behöva cirka 5,5 liter för att fungera, vilket genererar 1,2-2 liter bränsle

Antal kretsar. På enheter som arbetar på vätgas installeras vanligtvis en värmekrets. Vissa modeller tillhandahåller även ytterligare installation av en andra (värme)krets.

Elförbrukningsnivå. Dagens teknologier gör det möjligt att uppnå utmärkt värmeprestanda samtidigt som man använder ett minimum av el. Energiförbrukningen för olika typer av generatorer varierar från 1,2 till 3 kW per 1 timme.

Låg energiförbrukning uppnås på grund av att vätepannan inte arbetar kontinuerligt, utan bara för att hålla en viss temperatur i rummet.

Strömförsörjning. Alla typer av vätgasgeneratorer kan delas in i två stora kategorier: en drivs på gas, den andra drivs på el.

Tillverkare. Det är bättre att föredra beprövade tillverkare (Italien, USA). Du bör vara försiktig med produkter av låg kvalitet som erbjuds av tvivelaktiga företag till extremt låga priser.

Tips för användning av pannan

För att förbättra enhetens funktionalitet är det viktigt att följa de medföljande instruktionerna. Du kan förbättra enhetens funktion genom att lägga till ytterligare delar (du måste strikt följa säkerhetsreglerna).

En flamsensor installerad på brännaren ökar systemets säkerhet.När elden slocknar stänger enheten automatiskt av flödet av brandfarlig gas in i brännaren och förhindrar därmed att den kommer in i rummet

Du kan installera speciella sensorer på insidan av värmeväxlaren för att övervaka ökningen av vattenuppvärmningshastigheten, samt komplettera brännardesignen med avstängningsventiler.

Anslut den helt enkelt direkt till temperatursensorså att pannan automatiskt stängs av så fort värmen når börvärdet.

Det är också användbart att installera en enhet för normaliserad pannkylning.

Vätgasanordningar kan användas inte bara som den enda värmeutrustningen i huset, utan också i kombination med andra värmesystem. I detta fall kan huvudvärmeenheterna arbeta i lågtemperaturläge.

Om driftstandarder iakttas kommer en vätgasdriven enhet att fungera i årtionden. Även om garantitiden för sådana enheter är 15 år, kan de i praktiken fungera effektivt i 20-30 år.

Att reparera sådana enheter kommer inte att vara svårt för en erfaren tekniker, eftersom den grundläggande designen av en vätepanna inte skiljer sig alltför från analoger som arbetar på andra typer av bränsle.

Topp 5 fabriksvätegeneratorer

Det första företaget som tillverkade och patenterade tekniken för tillverkning av en vätebränslepanna var ett italienskt företag Giacomini. Det är specialiserat på enheter baserade på miljövänliga metoder för att generera energi: geotermiska pumpar, solpaneler och andra.

H2ydroGEM är en katalytisk förbränningskammare, vars varje horn innehåller ett ämne som påskyndar förbränningsreaktionen av väte.På grund av detta sker processen vid en relativt låg temperatur

För närvarande tillverkas liknande modeller av amerikanska, kinesiska och europeiska företag, men deras utbud är inte särskilt brett jämfört med pannor som arbetar med andra typer av bränsle.

De bästa fabriksmodellerna av vätesystem

Bland de mest populära modellerna noterar vi:

1. MegaTank100 – en generator som går på el från nätet. Den har ett pålitligt flernivåskyddssystem mot överhettning och kortslutning, vilket garanterar säker och produktiv drift. Kostnaden för modellen beror på dess konfiguration.
2. STAR-2000 – en dyr enhet (>200 000 rubel) har utmärkta tekniska egenskaper. Trots att denna generator förbrukar minimal energi, kan den värma upp ett rum på 251-300 kvadratmeter.
3. Kingkar – en nätdriven enhet med utmärkta prestandaegenskaper. Kostnaden för modellen är ganska hög - cirka 100 tusen rubel, men den kompenseras av ekonomisk energiförbrukning.
4. H2-2 – Italiensk "extra" klassutrustning till ett högt pris (cirka 250 000 rubel). så att luft kan värmas i stora utrymmen (från 300 m³ och över) med minimal elförbrukning.
5. Fri energi – högkvalitativa enheter till ett överkomligt pris i intervallet 15-35 tusen rubel (priset beror på kraften och andra egenskaper). Utrustad med en styrenhet som automatiserar många processer, en flernivågivare för spänning och tryckreglering.

Det finns även andra modeller i olika prisklasser.

Hur man gör en panna själv

Värmegeneratorer har en ganska lätt design. Med en viss nivå av skicklighet kan du montera enheten själv. Samtidigt, på grund av vätgasblandningens explosivitet, kräver sådant arbete extremt ansvar, kunskap om säkerhetsåtgärder och erfarenhet av att installera sådana anordningar.

Om du tillverkar enheten själv kommer du inte att kunna bli av med betydande ekonomiska kostnader, eftersom det är bättre att köpa några av komponenterna färdiga. Hög risk får dig att tänka på fabriksinstallationer, för vilka tillverkare lämnar långtidsgarantier

Processen att göra en vätepanna med egna händer kan delas upp i flera steg.

Steg 1 — utförande av ritning och beredning av material. Först och främst bör du hitta liknande projekt på Internet för att använda dem för att tänka på en enhet som skulle uppfylla alla villkor och möjligheter.

Det är nödvändigt att noggrant beräkna alla indikatorer, och framför allt den erforderliga kraften, och också bestämma de material som kommer att användas för att tillverka pannan. Ferromagnetiska legeringar anses vara det bästa alternativet, men en behållare gjord av rostfritt stål är ganska lämplig.

Även om uppvärmningsvätegeneratorer kan ha olika design, förblir följande detaljer oförändrade:

• 12-volts strömkälla;
• tanken där strukturen kommer att placeras;
• PWM-kontroller med en effekt på minst 30 A;
• flera rör med olika diametrar gjorda av rostfritt stål;
• stålplåt;
• bågfil för metall;
• gasbrännare - bättre förberedd, köpt i butik.

Steg 2 — skapandet av elektrolyter. För att göra plattorna som elektrolysören kommer att utrustas med måste du ta ett stålplåt av medeltjocklek.Med hjälp av metallsax, en bågfil eller annat verktyg skärs den i lika stora remsor med 18 eller fler bitar (numret måste vara jämnt).

Å andra sidan, i var och en av dem är det nödvändigt att borra hål för de bultar som kommer att behövas för att hålla dessa element helt orörliga i elektrolyten.

Vi delar upp alla plattor i anoder och katoder; beroende på denna uppdelning är ledningar anslutna till dem, respektive överför positiva och negativa laddningar.

Att använda likström är effektivare än att använda växelström. Det är bäst att använda en generator av PWM-typ som källa.

Steg 3 — elektrolysanordning. Det bästa materialet för tillverkning av detta element är rostfritt stål. En pålitlig rektangulär eller kvadratisk struktur svetsas av metall, varefter vatten eller en blandning av H hälls i den₂O med katalysatorn, och förberedda plattor med anslutna ledningar placeras också.

Steg #4 — brännaranslutning. En brännare är monterad på toppen av enheten - det är bättre att använda en köpt modell, som kan köpas i en specialiserad butik.

Steg #5 — installation och anslutning av separatorn, vilket är nödvändigt för att separera vätgas från en blandning.

Slutligen läggs ett rör genom vilket H₂ kommer att stiga till brännaren, och element som tar bort värme och fördelar den i hela huset är också anslutna.

Vilket vatten är bättre - vanligt eller destillerat?

En av de frågor som ägare av vätepannor ofta ställer gäller vattnet som används för att driva enheterna.

Destillerat vatten för drift av en vätepanna kan köpas i butiker eller så kan du ställa in produktionen själv med en enkel installation

Enligt experter visar fabriks- eller hemmagjorda enheter den bästa prestandan när man arbetar med destillerat vatten, till vilket mycket lite natriumhydroxid har tillsatts (en matsked per 10 liter H2O).

Men en vätepanna kan också fungera framgångsrikt på kranvatten, det viktigaste är att den inte innehåller tungmetallsalter.

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videon nedan ser du en översikt av en modell av en gaspanna som körs på vätebränsle, producerad av det berömda koreanska företaget DAEWOO.

Vätgas kallas inte utan anledning för framtidens bränsle: denna gas kan bli en nästan obegränsad resurs av billigt, miljövänligt bränsle som kan användas i olika installationer.

En vätebränslepanna, tillverkad i en fabrik eller oberoende, gör att du kan skapa ett autonomt värmesystem. Detta kommer att bidra till att avsevärt minska betalningarna i bostäder och kommunala tjänster, och kommer att lösa frågan om att upprätthålla en behaglig temperatur i vardagsrum och tvättstuga.

Har du någon erfarenhet av att använda väte som bränsle? Vill du ställa frågor om ämnet eller prata om din uppfinning? Kommentera gärna inlägget, delta i diskussioner och lämna bilder på dina hemgjorda produkter. Feedbackblocket finns nedan.