- Propiedades del hidrógeno como combustible.
- Ventajas y desventajas de las calderas de hidrógeno.
- El principio de funcionamiento de la unidad de calefacción.
- Componentes de una planta de hidrógeno.
- Criterios de selección del generador
- Consejos de operación de la caldera
- Top 5 generadores de hidrógeno hechos en fábrica
- Cómo hacer una caldera tú mismo.
- ¿Qué agua es mejor, simple o destilada?
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Los principios de la energía alternativa están ganando cada vez más la atención de los consumidores. En muchos sentidos, esto se ve facilitado por el crecimiento de las tarifas para las fuentes de energía tradicionales, así como por las interrupciones periódicas en el mercado de servicios.
En estas circunstancias, la caldera de calentamiento de hidrógeno se considera uno de los dispositivos más prometedores que funcionan con combustible renovable, que es el gas H 2 .
Antes de decidir comprar una unidad de este tipo, es necesario familiarizarse con el principio de su funcionamiento, para evaluar las ventajas y desventajas de usar hidrógeno como combustible. Estas preguntas son estudiadas por nosotros y expuestas en detalle en el artículo.
Además, describimos los parámetros que deben tenerse en cuenta al elegir una caldera, asesoramos sobre el funcionamiento y preparamos una descripción general de los mejores generadores de hidrógeno fabricados en fábrica. Fans de la unidad de montaje manual de instrucciones prácticas hechas a mano con sus propias manos.
Propiedades del hidrógeno como combustible.
Como se mencionó anteriormente, el combustible para dichos agregados es el hidrógeno, el gas más fácil de la naturaleza, que no tiene color ni olor. Entre sus ventajas se encuentra una gran cantidad de calor que se libera durante la combustión de H2 (121 MJ / kg, mientras que solo se liberan 40 MJ / kg cuando se quema propano).
En condiciones normales, el hidrógeno se quema a una temperatura de + 2000 ° C, pero con la ayuda de un catalizador se puede reducir a + 300 ° C. Esto hace posible fabricar calderas de acero de bajo costo, y no de metales caros de tierras raras.
El hidrógeno no es tóxico, lo que garantiza la seguridad de su uso en la vida cotidiana. Cuando se quema esta sustancia, se produce vapor de agua, lo que mejora el clima interior y no necesita chimeneas.
Al usar hidrógeno, se deben observar estrictamente las reglas de seguridad: si el gas se usa incorrectamente o si se pone en contacto con un fuego abierto, se puede producir una explosión destructiva.
Las desventajas incluyen el aumento de la explosividad del hidrógeno, especialmente cuando se mezcla con aire u oxígeno, lo que conduce a la formación de gas detonante.
Ventajas y desventajas de las calderas de hidrógeno.
Los puntos fuertes de tales dispositivos son:
- Amabilidad ambiental completa . Los productos de descomposición del agua no dañan la atmósfera, son completamente seguros para la salud de las personas y las mascotas.
- Alto nivel de eficiencia, que puede alcanzar el 96%. Esto es significativamente más alto que la eficiencia del diesel, el gas natural o el carbón.
- Ahorro de recursos naturales mediante el uso de fuentes alternativas de energía.
- Calorías de bajo precio . Para tales dispositivos basta agua y algo de electricidad.
Al mismo tiempo, tales dispositivos tienen debilidades.
Entre los menos debe incluir los siguientes matices:
- Mantenimiento exigente . Para el mayor grado de producción de H 2, es necesario reemplazar las placas de metal cada año. Además de reemplazar los electrodos, se debe agregar un catalizador regularmente para producir la cantidad planificada de energía. La frecuencia de este procedimiento depende de la potencia, así como de las características de un modelo en particular.
- Alto costo : la instalación de la fábrica no costará menos de 35-40 mil rublos.
- Peligro de explosión cuando aumenta la presión estándar en la caldera.
- La falta de cilindros de hidrógeno - rara vez se encuentran en venta.
- Elección limitada Dado que tales calentadores no son muy comunes en el mercado ruso, no siempre es posible encontrar rápidamente un modelo adecuado, así como encontrar especialistas competentes para la instalación y reparación de equipos.
- La necesidad de suministrar comunicaciones . Para operar el dispositivo, es necesario tener una conexión permanente a la fuente de alimentación para la implementación de la reacción de electrólisis, así como a la fuente de agua, cuyo flujo depende de la potencia del dispositivo.
Es necesario mencionar que los fabricantes prestan gran atención a las nuevas tecnologías, buscan mejorar las calderas de hidrógeno, eliminando o minimizando las desventajas.
El principio de funcionamiento de la unidad de calefacción.
Debido a su actividad, el H 2 en su forma pura no se encuentra en la naturaleza, sin embargo, es suficiente aislarlo del agua ordinaria utilizando el método de electrólisis, y también se libera oxígeno gaseoso.
En la imagen presentada puede ver un dispositivo esquemático de equipos de calefacción trabajando con hidrógeno, con una indicación de todos los elementos estructurales (+)
Para que el calentador funcione, primero es necesario obtener H2. Esto tiene lugar en un compartimiento especial designado para la ocurrencia de una reacción similar. El líquido se vierte en el recipiente donde se sumergen las placas de metal.
Se suministran con corriente eléctrica de una pureza especialmente seleccionada, bajo la influencia de la cual se liberan H 2 y O 2, y también vapor de agua como subproducto.
La mezcla resultante se pasa a través de un dispositivo especial, un separador químico, con el que es posible aislar el hidrógeno, separándolo de otras impurezas. El gas purificado se alimenta al quemador, en el cual se instala la válvula.
Previene el movimiento de H2 en la otra dirección, lo que evita una explosión. En este caso, el oxígeno y el vapor de agua a través de otro sistema se caerán en un recipiente especial.
A continuación, el gas hidrógeno pasa a través de la unidad de protección y entra en la cámara de combustión. Aquí reacciona con el gas en presencia de un catalizador, como resultado de lo cual se genera calor, que a través del intercambiador de calor ingresa al sistema de calefacción de la casa.
El vapor de agua liberado en la cámara se devuelve a través de un canal dedicado al depósito de electrolito, por lo que se utiliza el proceso de recirculación.
El ajuste de potencia se realiza mediante canales especialmente equipados, cuyo número puede llegar a seis. Un catalizador está contenido dentro de cada uno de estos dispositivos, de modo que cuando se enciende, comienza el proceso de generación de calor.
El flujo de gas, calentado a una temperatura de 40 ° C, comienza a moverse hacia el intercambiador de calor ubicado en la cámara de combustión.
Debido a las estructuras separadas, los canales pueden actuar independientemente unos de otros, lo que permite incluir solo una parte de ellos.
El proceso de obtención de hidrógeno en los modernos aparatos de electrólisis es totalmente automatizado. El único proceso manual es verter agua en el sistema.
Los modelos modernos también están equipados con varios dispositivos, por ejemplo, indicadores de nivel de agua y sensores de presión, que les permiten trabajar en modo automático y responder con urgencia en situaciones imprevistas.
Componentes de una planta de hidrógeno.
El sistema de dispositivos para calefacción, que funciona con hidrógeno, es bastante simple.
La caldera, que desempeña el papel de un intercambiador de calor, es el elemento principal donde se produce la producción de hidrógeno.
Se puede montar una caldera de hidrógeno a partir de los elementos disponibles, y solo se necesita agua pura o destilada (+) para su funcionamiento.
El electrolizador es la parte activa principal de la caldera, donde tiene lugar una reacción electrolítica, lo que lleva a la descomposición del agua en H2 y O2. El elemento es un tanque lleno de agua, en el que se colocan los electrodos metálicos, que tienen la máxima conductividad de la corriente.
Los cables están conectados a las placas mediante las cuales se lleva a cabo el suministro de electricidad.
Quemador : un dispositivo que contribuye al calentamiento del refrigerante en el sistema de calefacción. Está ubicado en la cámara de combustión, se suministra una chispa para encenderla.
La válvula del quemador es una pieza especial ubicada en la parte superior del dispositivo. Gracias a este detalle, el H 2, que se ha elevado a la parte superior, supera fácilmente la barrera que es inaccesible para otras sustancias liberadas y entra directamente en el quemador.
En las calderas de hidrógeno de fábrica, se proporciona una unidad de control. El panel muestra los indicadores de voltaje y corriente, control de potencia y palancas para configurar otros parámetros de operación.
Tubería : comunicaciones que salen de la unidad y se usan para suministrar calor a todas las habitaciones de la casa. Para atar utilice tubos de calefacción con un diámetro de 25-32 mm. Al colocar, siga la regla fundamental: el diámetro de cada ramificación posterior debe ser menor que el anterior.
Criterios de selección del generador
Al decidir comprar una técnica de este tipo, es importante prestar atención a los siguientes criterios.
Poder En los dispositivos modernos, el valor de este indicador puede variar considerablemente, lo que le permite elegir la mejor opción para una casa pequeña y para un edificio de dos o tres pisos.
El consumo medio de agua en los modelos modernos del generador no es demasiado grande. Dentro de las 24 horas, se necesitarán aproximadamente 5, 5 litros para que funcione el dispositivo, que generará 1, 2-2 litros de combustible.
El número de contornos . En los dispositivos que funcionan con hidrógeno, generalmente se instala un circuito de calefacción. En algunos modelos, también se proporciona una instalación adicional del segundo circuito (calefacción).
El nivel de consumo de electricidad . La tecnología de hoy nos permite lograr un excelente rendimiento de calor cuando se utiliza un mínimo de electricidad. El consumo de energía de varios tipos de generadores varía de 1.2 a 3 kW por 1 hora.
Se logra un bajo consumo de energía debido al hecho de que la caldera de hidrógeno no funciona continuamente, sino solo para mantener una cierta temperatura en la habitación.
Fuente de poder Todos los tipos de generadores de hidrógeno se pueden dividir en dos categorías amplias: uno funciona con gas y el otro con electricidad.
Fabricante Es mejor preferir fabricantes probados (Italia, EE. UU.). Es necesario tener miedo de los productos de baja calidad ofrecidos por empresas dudosas a precios extremadamente bajos.
Consejos de operación de la caldera
Para mejorar la funcionalidad de la unidad, es importante seguir las instrucciones adjuntas. Es posible mejorar el funcionamiento del dispositivo agregando detalles adicionales (en este documento, se deben seguir estrictamente las reglas de seguridad).
Un sensor de llama montado en el quemador mejora la seguridad del sistema. Cuando el fuego se apaga, el dispositivo bloquea automáticamente el flujo de gas inflamable al quemador, evitando así que ingrese a la habitación.
Puede instalar sensores especiales en el interior del intercambiador de calor para controlar el aumento del calentamiento del agua, así como para complementar el diseño del quemador con válvulas de cierre.
Basta con conectarlo directamente al sensor de temperatura para que la caldera se apague automáticamente tan pronto como la calefacción alcance el valor establecido.
También es útil instalar un dispositivo para el enfriamiento normalizado de la caldera.
Los dispositivos con hidrógeno pueden usarse no solo como el único equipo de calefacción de la casa, sino también para combinarlos con otros sistemas de calefacción. En este caso, las principales instalaciones de calor pueden operar en el modo de baja temperatura.
En el caso de cumplir con los estándares de funcionamiento de la unidad, trabajar con hidrógeno, servirá más de una docena de años. Aunque el período de garantía de dichos dispositivos es de 15 años, en la práctica pueden funcionar bien durante 20-30 años.
Reparar tales dispositivos no será difícil para un maestro experimentado, ya que el concepto de una caldera de hidrógeno no es muy diferente de los análogos que funcionan con otros tipos de combustible.
Top 5 generadores de hidrógeno hechos en fábrica
La primera empresa que fabricó y patentó la tecnología para fabricar una caldera de combustible de hidrógeno fue la empresa italiana Giacomini . Se especializa en dispositivos basados en métodos ecológicos de producción de energía: bombas geotérmicas, paneles solares y otros.
H2ydroGEM es una cámara de combustión catalítica, en cada cuerno de la cual hay una sustancia que acelera la reacción de combustión de hidrógeno. Debido a esto, el proceso ocurre a una temperatura relativamente baja.
Actualmente, los modelos similares son fabricados por compañías estadounidenses, chinas y europeas, pero su rango no es demasiado amplio en comparación con las calderas que funcionan con otros tipos de combustible.
Los mejores modelos de fábrica de sistemas de hidrógeno.
Entre los modelos más populares destacamos:
- MegaTank100 - generador, alimentado por electricidad de la red. Cuenta con un sistema confiable de niveles múltiples de protección contra el sobrecalentamiento y el cortocircuito, que garantiza un trabajo seguro y productivo. El costo del modelo depende de su configuración.
- STAR-2000 : una unidad costosa (> 200, 000 rublos) tiene excelentes características técnicas. A pesar de que este generador consume un mínimo de energía, puede calentar una habitación de 251 a 300 metros cuadrados.
- Kingkar es un aparato alimentado por la red con excelentes propiedades de trabajo. El costo del modelo es bastante alto: alrededor de 100 mil rublos, pero es reembolsado por el consumo económico de energía.
- H2-2 : clase de tecnología italiana "extra" a un precio alto (alrededor de 250, 000 rublos). Permitiendo calentar el aire en espacios grandes (desde 300 m 3 y más) con un consumo mínimo de electricidad.
- Energía libre : dispositivos de alta calidad a un costo razonable en el rango de 15 a 35 mil rublos (el precio depende de la potencia y otras características). Equipado con una unidad de control que automatiza muchos procesos, voltaje de sensor multinivel y control de presión.
También hay otros modelos en diferentes categorías de precios.
Cómo hacer una caldera tú mismo.
Los generadores de calefacción tienen un diseño bastante fácil. Con un nivel de habilidad conocido, puedes montar el dispositivo tú mismo. Al mismo tiempo, debido a la explosividad de la mezcla de hidrógeno, dicho trabajo requiere una responsabilidad extraordinaria, conocimientos de ingeniería de seguridad y experiencia en la instalación de dichos dispositivos.
Con el dispositivo de fabricación propia no podrá deshacerse de costos financieros sustanciales, ya que algunos de los componentes son mejores para comprar listos para usar. El alto riesgo le hace pensar en la configuración de fábrica, para la cual los fabricantes ofrecen garantías a largo plazo
El proceso de hacer su propia caldera de hidrógeno se puede dividir en varias etapas.
Paso número 1 - Dibujo y preparación de materiales . En primer lugar, se deben encontrar proyectos similares en Internet para desarrollar en base a un dispositivo que cumpla con todas las condiciones y posibilidades.
Es necesario calcular con precisión todos los indicadores y, sobre todo, la potencia requerida, así como decidir sobre los materiales que se utilizarán para fabricar la caldera. La mejor opción se considera aleaciones ferromagnéticas, pero es una capacidad bastante adecuada, hecha de acero inoxidable.
Aunque un generador de hidrógeno puede tener diferentes diseños, los siguientes detalles siguen siendo los mismos:
- Fuente de alimentación de 12 voltios;
- tanque donde se ubicará la estructura;
- Regulador PWM con una capacidad de al menos 30 A;
- Varios tubos de diferente diámetro, fabricados en acero, acero inoxidable;
- chapa de acero;
- sierra para metales
- Quemador de gas - mejor acabado, comprado en la tienda.
Paso 2 - La creación de electrolitos . Para la fabricación de placas, que estarán equipadas con un electrolizador, es necesario llevar una lámina de acero de espesor medio. Usando tijeras para metal, una sierra para metales u otra herramienta, se corta en tiras iguales en una cantidad de 18 o más piezas (el número debe ser necesariamente igual).
Desde el país inverso en cada uno de ellos, es necesario taladrar los agujeros para los pernos que se necesitarán para mantener estos elementos en el electrolito completamente estacionarios.
Todas las placas se dividen en ánodos y cátodos; según esta división, los cables se conectan a ellas, respectivamente, transmitiendo cargas positivas y negativas.
El uso de corriente continua es más efectivo que el uso de corriente alterna. Como fuente, es mejor usar un generador de tipo PWM.
Paso número 3 - montaje del electrolizador . El mejor material para la fabricación de este elemento es el acero inoxidable. Una construcción rectangular o cuadrada confiable se suelda con metal, después de lo cual se vierte agua o una mezcla de H2O con un catalizador, y se colocan las placas preparadas con cables conectados.
Paso número 4 - conectar el quemador . Un quemador está montado en la parte superior del dispositivo; es mejor usar el modelo de compra, que se puede comprar en una tienda especializada.
Paso número 5 : instalación y conexión del separador, que es necesario para la separación del hidrógeno de la mezcla de gases.
En conclusión, se coloca una tubería, a lo largo de la cual el H 2 ascenderá hasta el quemador, y también se conectan elementos que disipan el calor y lo distribuyen por toda la casa.
¿Qué agua es mejor, simple o destilada?
Una de las preguntas que suelen hacer los propietarios de calderas de hidrógeno es sobre el agua utilizada para operar los dispositivos.
El agua destilada para operar la caldera de hidrógeno se puede comprar en las tiendas o configurar su producción de forma independiente, utilizando una instalación simple.
Según los expertos, los dispositivos caseros o de mejor rendimiento demuestran cuando se trabaja en agua destilada, a la que se le agrega muy poco hidróxido de sodio (10 litros de H2O, una cucharada).
Sin embargo, la caldera de hidrógeno puede funcionar con éxito en el agua del grifo, lo principal es que no contiene sales de metales pesados.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
En el video a continuación, verá una descripción general del modelo de una caldera de gas que funciona con combustible de hidrógeno, producida por la famosa empresa coreana DAEWOO.
No es por eso que el hidrógeno se llama el combustible del futuro: este gas puede convertirse en un recurso casi ilimitado de combustible barato y ecológico que se puede utilizar en diferentes instalaciones.
Una caldera de hidrógeno, fabricada en fábrica o de forma independiente, le permitirá crear un sistema de calefacción autónomo. Esto ayudará a reducir significativamente los pagos en viviendas y servicios comunitarios, y decidirá sobre el mantenimiento de una temperatura agradable en las salas de estar y los cuartos de servicio.
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