Добыча водорода в домашних условиях: методы и получение в домашних условиях

Генератор для получения водорода своими руками

В этой инструкции я расскажу вам как добыть водород в домашних условиях. Сделаем простой генератор водорода своими руками.

Чтобы получить водород нам понадобятся:

• Пустой контейнер с крышкой
• Провода
• Карандаш
• Завинчивающиеся клеммы
• Горячий клей
• Блок питания постоянного тока
• Дрель
• Воронка
• Надувной шарик

Шаг 1: Сооружаем анод

Для создания анода нам понадобятся старый карандаш, нож, клеммы, провода и пистолет с горячим клеем.

Возьмите карандаш и счистите дерево, пока не доберётесь до графитового сердечника. Поместите сердечник в клеммы и закрутите его, но не слишком туго, иначе он сломается.

Оголите концы кабеля и закрепите их с другой стороны закручивающихся клемм.

Изолируйте клеммы горячим клеем. Убедитесь, что соединение водонепроницаемо. Единственное, что не нужно закрывать горячим клеем — графитовые стержни.

Как вы видите на фото, я взял два кусочка графита и поместил их в две клеммы. Я соединил обе клеммы с одним кабелем. Это увеличит рабочую поверхность графита и повысит производительность генератора.

Шаг 2: Сооружаем катод

Для сборки катода нам понадобится кабель и стриппер для оголения кабеля (можете оголить кабель подручными средствами).

Оголите 10-20 см кабеля и накрутите его вокруг карандаша. Эта медная спираль — готовый катод.

Чтобы увеличить поверхность катода, вы можете присоединить к нему кусок меди.

Шаг 3: Собираем заглушку контейнера

На этом этапе вам понадобится крышка контейнера, воронка, дрель, анод, катод и пистолет с горячим клеем.

Просверлите отверстие в крышке контейнера, отверстие должно быть достаточно большим, чтобы вмещать кончик воронки. Проденьте кончик воронки в отверстие и закрепите его горячим клеем. (Тут нужно быть внимательным — клей не должен быть настолько горячим, чтобы расплавить пластик крышки и воронки).

После того, как клей остынет, приклейте катод внутри воронки, а анод снаружи.

Просверлите небольшие отверстия в крышке, пропустите через них провода и запаяйте все горячим клеем.

Шаг 4: Дорабатываем источник питания

Перед доработкой блока питания, проверьте, что он никуда не подключен!

Сама доработка очень проста. Вам нужно соединить зелёный кабель с чёрным (земля). Не спаивайте кабели друг с другом, ведь в случае короткого замыкания вам нужно будет их разъединить, а потом, для продолжения работы, соединить снова (хорошей идеей будет соединить кабели при помощи выключателя).

Блок питания начнёт работать, как только вы соедините зеленый и черный кабель. Теперь у нас есть блок питания.

Для использования блока питания, оголите синий кабель (-12V) и желтый кабель (+12V). Закрепите оголенные провода в завинчивающихся клеммах.

Шаг 5: Финальная настройка

Теперь, когда всё соединено, осталось лишь наполнить контейнер водопроводной водой и добавить в неё немного соли, а затем закрыть крышку.

Присоедините провода к блоку питания и подайте электричество (на этом этапе вы должны заметить небольшие пузырьки, поднимающиеся от электродов).

Последним этапом будет добавить воздушный шарик поверх воронки, в него будет захватываться водород.

Шаг 6: Предостережения

НИКОГДА не подключайте генератор водорода к обычной розетке! Используйте ТОЛЬКО токи малого напряжения.

Водород крайне ВОСПЛАМЕНИМ, поэтому во время работы генератора и при хранении водорода предпримите все меры предосторожности.

Шаг 7: Образовательная часть

Если вы не собираетесь сооружать генератор водорода, но вам интересна сама химическая реакция, то прочитайте этот материал.

Электролиз:
Электролиз это эндотермическая реакция. Это означает, что реакция произойдет только тогда, когда в систему будет подаваться энергия. Мы достигаем этого с помощью блока питания. Блок питания отталкивает электроны от анода и подталкивает их к катоду.

Электроны находятся в молекулах водорода. Блок питания подталкивает молекулы воды (HHO) к разделению на положительно заряженные ионы водорода (H+) и отрицательно заряженные гидроксид-ионы(OH-).

Из-за электромагнитных сил, положительно заряженные ионы водорода притягиваются к катоду, а гидроксид-ионы притягиваются к аноду.

Катод передаёт ионам водорода электроны, и они становятся газом водорода.

Так как анод притягивает электроны, то он забирает их у гидроксид-ионов и они становятся ионами водорода и газом кислорода (OO). Затем ионы водорода перемещаются к катоду.

Зачем использовать графитовый сердечник в качестве анода?
Мы используем графитовые сердечники в качестве анода, так как металлы (за исключением платины), окисляются в силу электрохимических реакций в контейнере. Это значит, что если вы будете использовать железный анод, он просто заржавеет в процессе создания водорода. То же самое касается и меди — она станет оксидом меди. Это замедлит получение водорода в домашних условиях и придаст воде неприятный оттенок.

Новый способ расщепления воды сделает производство водорода «зеленым»

Австралийские ученые разработали более дешевый и эффективный способ получения водорода из воды с использованием железных и никелевых катализаторов, вместо редкоземельных элементов, вроде рутения, платины и иридия, которые по стоимости обходятся в сотни раз дороже.

Развивающаяся концепция «водородной экономики» предполагает, что в скором времени сжатый водород станет таким же распространенным источником энергии, как бензин, а автомобили на топливных элементах будут встречаться не реже, чем электромобили на батареях и машины с двигателями внутреннего сгорания.

Недавно мы писали о первом танкере для транспортировки сжиженного водорода, который был запущен в Японии. Он предназначен для перевозки газа из Австралии, где его получают совсем не «чистым» способом: сжиганием бурого угля, 160 тонн которого дает всего 3 тонны водорода и 100 тонн выбросов С02.

В перспективе десятилетий рынок водорода как источника «чистой энергии» оценивается в триллионы долларов, и особенно это направление набирает обороты в Японии и Корее. Но его большие деньги становятся уже не такими привлекательными, когда речь заходит о технологиях, не причиняющих вреда окружающей среде.

Читайте также: И хранить, и генерировать энергию для зданий сможет гибридная батарея на основе «реверсивных» топливных элементов

Экологически безопасный способ получения водорода состоит в том, чтобы отделить его от воды с помощью электролиза. Пара электродов помещается в емкость с жидкостью и включается питание. Кислород притягивается к аноду, водород – к катоду, и если при этом электричество, которое участвует в процессе, генерируется возобновляемыми источниками, то на выходе можно получить так называемый «зеленый» водород.

Сегодня проблема промышленного производства водорода заключается в том, что расщепление воды является дорогостоящим и малоэффективным процессом. По этой причине такой вид топлива пока не может конкурировать с бензином. Новая разработка австралийских университетов UNSW, Griffith и Swinburne обещает совершить прорыв в этой области.

В документе, опубликованном в Nature Communications, команда ученых заявила, что им удалось заменить дорогую платину на углеродный катализатор.

«Мы покрываем электроды нашим катализатором, чтобы уменьшить потребление энергии, — уточнил профессор Школы химии UNSW Чуан Чжао. — На этом катализаторе имеется крошечный наноразмерный участок, где железо и никель взаимодействуют на атомном уровне. Именно здесь водород может быть отделен от кислорода, который выделяется в виде экологически чистых отходов».

Исследователи говорят, что наноуровень взаимодействия фундаментально меняет свойства материалов. Таким образом, никель-железный катализатор может быть таким же эффективным, как и платиновый. А дополнительным его преимуществом является возможность применения для катализа как водорода, так и кислорода, что значительно снижает производственные расходы.

Пока неясно, как скоро получится внедрить новую разработку в промышленность и насколько она повлияет на стоимость крупномасштабного производства водорода, но Чжао настроен оптимистично:

«Мы десятилетия говорили об эре водородной экономики, но сейчас эти разговоры могут стать реальностью».

Источник: unsw.edu.au

А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!

Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Проект «Получение водорода методом электролиза» • Наука и образование ONLINE

Автор: Казаков Александр Артемович

Место работы/учебы (аффилиация): Лицей современных технологий управления № 2, г. Пенза, 4 класс

Научный руководитель: Кондрашин Владислав Игоревич

Во всем мире идет поиск экологически чистого источника энергии. Таким источником может быть водород, который применяется, прежде всего, в разных отраслях промышленности. В настоящее время все больше говорят о водороде как об экологически чистом виде топлива для автомобилей.

Существует множество различных способов получения водорода. Одни из них применяются уже давно, другие – это современные разработки. Сырьем для получения водорода является природный газ, уголь и нефть. И здесь возникает самая большая проблема из-за вредных выбросов при использовании этих ресурсов. Поэтому можно с уверенностью написать, что самый экологически чистый способ получения водорода – это электролиз воды.

Целью данной исследовательской работы было получение водорода методом электролиза воды.

Задачи, которые необходимо было решить во время исследований:

1. Изучить условия необходимые для проведения электролиза;
2. Сконструировать прибор – электролизер;
3. Провести лабораторный опыт по электролизу воды и получить водород;
4. Проверить, что выделился именно водород.

В процессе проведения опыта была изучена зависимость скорости протекания электролиза от чистоты воды в электролизере. Сделан вывод: электролиз проходит быстрее при наличии в воде катализатора, например поваренной соли.

При создании электролизера были испытаны электроды из различных металлов и разного размера. Выяснилось, что процесс электролиза зависит от использованных электродов (из какого материала они изготовлены, их размеров, расстояния между ними).

Для сбора водорода использовалась пробирка. Поскольку водород легче воздуха, он собирался вверху пробирки, постепенно вытесняя воздух. Чтобы проверить, собрался ли водород, нужно было поднести к краю пробирки огонь, например, зажженную спичку. Характерный хлопок означал сгорание водорода с одновременным выделением энергии, которую можно зафиксировать, если сжечь большее количество водорода. Также образовывалась вода (ее можно было наблюдать в пробирке в виде тумана).

Таким образом, получение водорода методом электролиза воды является доступным для проведения даже в домашних условиях. Однако у этого метода есть определенные недостатки. Во-первых, постоянно требуется электрическая энергия (в данной работе использовался источник постоянного тока). Во-вторых, при выделении водорода из электролита одновременно выделяется кислород. Смешиваясь, два этих газа образуют взрывоопасную смесь, поэтому метод довольно опасный. В-третьих, в процессе электролиза электроды также вступают в реакцию и быстро разрушаются.

При решении этих проблем получение водорода электролизом воды является простым и эффективным методом, поскольку основным источником водорода здесь служит вода, запасы которой на нашей планете огромны.

Россия захотела стать водородным лидером | Россия и россияне: взгляд из Европы | DW

Вхождение России «в число мировых лидеров по производству и экспорту» водорода определено в качество цели принятой 26 октября»дорожной карты» по развитию водородной энергетики в РФ до 2024 года. Об этом говорится в распоряжении (№ 2634-р) российского правительства. Таким образом, власти признали мировой тренд на развитие этого вида топлива и признали необходимость подключиться к водородной «гонке».

Ответ на «Зеленый пакт для Европы»

При этом в более ранней финальной версии Энергостратегии России до 2035 года водородной энергетике было уделено менее одной страницы. В стратегии лишь определены ключевые индикаторы: до 2024 года РФ должна экспортировать 0,2 млн тонн водорода, к 2035 году — 2 млн тонн (мировое производство h3 сегодня превышает 85 млн тонн). О конкретных шагах, которые необходимо сделать для реализации этого, стратегия умалчивает. Впервые речь о них зашла именно в плане мероприятий по развитию водородной энергетики в РФ до 2024 года, принятом в этом месяце.

Эксперты связывают внимание властей к водородной тематике с тем, что основные страны-контрагенты России в последнее время стали активно развивать это направление и пересматривают будущую структуру своего энергобаланса в пользу альтернативных источников энергии и водорода. Соответствующим образом изменится и импорт энергоносителей, и их транспортировка. В частности, «Национальная водородная стратегия» Германии предполагает, что к 2030 году часть германской газопроводной системы будет переведена на транспортировку h3.

Министр образования и научных исследований ФРГ Анья Карличек во время презентации «Национальной водородной стратегии», 10 июня 2020 года

Директор российского Центра экономики окружающей среды и природных ресурсов ВШЭ Георгий Сафонов предполагает, что принятый правительством РФ план носит «декларативный характер» — дабы показать миру, что Россия «в тренде». Это стало особенно актуально после того, как ЕС провозгласил в конце 2019 года программу Green Deal («Зеленый пакт для Европы»), предполагающую превращение Европы к 2050 году в первый климатически нейтральный континент планеты, что, по словам авторов концепции, может привести «к сокращению доходов России».

Какой водород сможет предложить Россия

Сами европейцы не ставят в качестве первоочередной задачи сведение «на нет» энергосотрудничества с Россией, напротив, говорят о том, что оно необходимо, однако с очевидным смещением в сторону возобновляемой энергетики и водорода. Утвержденный в РФ план является своего рода положительным ответом на этот вызов. Однако с рядом оговорок. Главная из них — какой водород будет готова предложить Россия.

Прямого ответа на этот вопрос принятый в России документ не содержит. В нем говорится о том, что «Россия обладает серьезным потенциалом в области водородной энергетики», в частности, «ресурсной базой», в качестве которой указаны «запасы природного газа, нефти, угля, незагруженные мощности по производству электроэнергии». Таким образом, в качестве источника для производства h3 Россия снова планирует использовать углеводороды.

«Для России это самый легкий путь, но он не годится. Водород, произведенный из газа, ни в коем случае нельзя назвать «зеленым», а именно такой в первую очередь требуется иностранным партнерам», — говорит Сафонов. Самым экологичным способом производства водорода является электролиз, требующий электроэнергии. Если использовать электроэнергию, произведенную на том же газу, водород снова оказывается не «зеленым».

Можно предположить, что под «незагруженными мощностями по производству электроэнергии» авторы российского плана подразумевают экологичную гидрогенерацию, однако, как отмечает эксперт, избытка гидромощностей в России нет: «гидроэнергия используется, в частности, для производства алюминия, поскольку для него нужно суперстабильное напряжение, которое может предложить именно ГЭС, поэтому большого количества остатков здесь быть не может».

Как показывает мировой опыт, в частности, европейская технология Power to Gas (P2G), одним из главных источников электроэнергии для электролиза могла бы стать «зеленая» энергия (солнца, ветра и приливов), но в России ее доля ничтожна. «Масштабные планы по ее развитию отсутствуют. Таким образом, на ближайшие 10-15 лет у России отсутствует самый главный компонент «зеленого» водорода — «зеленый» источник энергии для электролиза», — уверен Сафонов.

Немецкий концерн E.on дал старт пилотному проекту Power to Gas еще в 2013 году

Риски сбыта h3 и дороговизна технологий

Здесь, по словам эксперта, возникает один из главных рисков: «Можно вложиться в создание технологий и инфраструктуры по производству h3, но он не найдет адекватных рынков сбыта. Водород без приставки «зеленый» будут покупать непродолжительное время». Действительно, пока импортировать так называемый «голубой» и «бирюзовый» водород (произведенный методом парового риформинга из метана при последующем улавливании и хранении СО2), в Европе готовы. В частности, такую идею летом высказывали эксперты берлинского Фонда науки и политики (SWP).

«В России есть технологии и научные разработки в сфере производства водорода, но достичь цели по экспорту 2 млн тонн водорода к 2035 года без создания международных технологических партнерств невозможно. Только ЕС, США, Япония и Китай вместе тратили на НИОКР в области водородных технологий минимум 600 млн долларов ежегодно за последние 15 лет — причем речь только о тратах из бюджетов», — заявил DW старший аналитик по электроэнергетике Центра энергетики бизнес-школы «Сколково» Юрий Мельников.

Транспортировка водорода или «стресс-коррозия»

Отдельный вопрос связан с перспективами транспортировки водорода. Что касается восточного направления, то «экспорт водорода на азиатские рынки может быть связан с развитием морского, железнодорожного и трубопроводного транспорта», — считает Юрий Мельников. На западном направлении рассматривалась возможность использования инфраструктуры «Газпрома».

«Техническая возможность добавления водорода в газораспределительную систему есть — это доказывают пилотные проекты, реализуемые в Европе», — говорит эксперт. В то же время он добавляет, что вопрос требует дополнительного изучения применительно к межгосударственным газотранспортным коридорам из России в ЕС, поскольку «технологически эта система отличается от европейских сетей и, кроме того, «Газпром» не является ее монопольным владельцем и оператором».

Одной из ответственных структур по выполнению плана мероприятий значится Санкт-Петербургский горный университет, ректор которого Владимир Литвиненко неоднократно критически высказывался о перспективах транспортировки водорода по трубам «Газпрома».

«Исследования в области влияния водорода на металлы проводятся уже не одно десятилетие, — пишет он в одной из своих статей. — Реакционная способность водорода до сих пор недостаточно изучена, хотя ее негативные проявления уже являются большой технической проблемой (стресс-коррозия)». Литвиненко обращает внимание на то, что «из-за стресс-коррозии «Газпром» уже заменил более 5 тысяч километров трубопроводов большого диаметра».

Драйвера для разворота РФ к водороду пока нет

В целом, позиция Санкт-Петербургского университета относительно перспектив водородной энергетики заключается в том, что «водород крайне интересен с научной точки зрения и может применяться в локальной энергетике, но, с точки зрения глобальной энергетики, на сегодня это — фантастика. Здесь больше политики, чем экономики», — заявил DW пресс-секретарь вуза Сергей Чернядьев.

По словам Георгия Сафонова, пока реальным драйвером для разворота России в сторону водорода может стать исключительно внешний фактор — в частности, высокие ставки углеродного налога на импортируемые из России нефть, газ, уголь и металлы. Юрий Мельников полагает, что на уровне российской энергополитики пока в принципе нет четкого ответа на вопрос, зачем России водород.

«Это связано с тем, что у России пока нет планов по сокращению выбросов парниковых газов до 2050 года меньше нынешнего уровня. И, соответственно, нет стимулов направлять в этот сектор масштабную господдержку. На уровне же бизнеса нет представления о том, как структурировать такие проекты в условиях нулевого спроса на «низкоуглеродный» водород внутри страны и отсутствия мер поддержки», — заключает эксперт.

Смотрите также:

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электростанция из аккумуляторов

  Как хранить в промышленных масштабах излишки электроэнергии, выработанной ветрогенераторами и солнечными панелями? Соединить как можно больше аккумуляторов! В Германии эту технологию с 2014 года отрабатывают в институте общества Фраунгофера в Магдебурге (фото). По соседству, в Шверине, тогда же заработала крупнейшая в Европе коммерческая аккумуляторная электростанция фирмы WEMAG мощностью 10 МВт.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Большие батареи на маленьком острове

  Крупнейшие аккумуляторные электростанции действуют в США и странах Азии. А на карибском острове Синт-Эстатиус (Нидерландские Антилы) с помощью этой технологии резко снизили завоз топлива для дизельных электрогенераторов. Днем местных жителей, их около 4 тысяч, электричеством с 2016 года снабжает солнечная электростанция, а вечером и ночью — ее аккумуляторы, установленные фирмой из ФРГ.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Главное — хорошие насосы

  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) — старейшая и хорошо отработанная технология хранения электроэнергии. Когда она в избытке, электронасосы перекачивают воду из нижнего водоема в верхний. Когда она нужна, вода сбрасывается вниз и приводит в действие гидрогенератор. Однако далеко не везде можно найти подходящий водоем и нужный перепад высот. В Хердеке в Рурской области условия подходящие.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Место хранения — норвежские фьорды

  Оптимальные природные условия для ГАЭС — в норвежских фьордах. Поэтому по такому кабелю с 2020 года подводная высоковольтная линия электропередачи NordLink длиной в 623 километра и мощностью в 1400 МВт будет перебрасывать излишки электроэнергии из ветропарков Северной Германии, где совершенно плоский рельеф, на скалистое побережье Норвегии. И там они будут храниться до востребования.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Электроэнергия превращается в газ

  Избытки электроэнергии можно хранить в виде газа. Методом электролиза из обычной воды выделяется водород, который с помощью СО2 превращается в метан. Его закачивают в газохранилища или на месте используют для заправки автомобилей. Идея технологии Power-to-Gas родилась в 2008 году в ФРГ, сейчас здесь около 30 опытно-промышленных установок. На снимке — пилотный проект в Рапперсвиле (Швейцария).

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Водород в сжиженном виде

  Идея Power-to-Gas дала толчок разработкам в разных направлениях. Зачем, к примеру, превращать в метан полученный благодаря электролизу водород? Он и сам по себе отличное топливо! Но как транспортировать этот быстро воспламеняющийся газ? Ученые университета Эрлангена-Нюрнберга и фирма Hydrogenious Technologies разработали технологию его безопасной перевозки в цистернах с органической жидкостью.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  В чем тут соль?

  Соль тут в тех круглых резервуарах, которые установлены посреди солнечной электростанции на краю Сахары близ города Уарзазат в Марокко. Хранящаяся в них расплавленная соль выступает в роли аккумуляторной системы. Днем ее нагревают, а ночью используют накопленное тепло для производства водяного пара, подаваемого в турбину для производства электричества.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Каверна в роли подземной батарейки

  На северо-западе Германии много каверн — пещер в соляных пластах. Одну из них энергетическая компания EWE и ученые университета Йены превратили в полигон для испытания технологии хранения электроэнергии в соляном растворе, обогащенном особыми полимерами, которые значительно повышают эффективность химических процессов. По сути дела, речь идет о попытке создать гигантскую подземную батарейку.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Крупнейший «кипятильник» Европы

  Человечество давно уже использует тепло для производства электроэнергии. Возобновляемая энергетика поставила задачу, наоборот, превращать электричество, в том числе и избыточное, в тепло (Power-to-Heat). Строительство в Берлине крупнейшего «кипятильника» Европы мощностью 120 МВт для отопления 30 тысяч домашних хозяйств компания Vattenfall намерена завершить к концу 2019 года.

• Технологии хранения энергии из возобновляемых источников

  Накопители энергии на четырех колесах

  Когда по дорогам мира будут бегать миллионы электромобилей с мощными аккумуляторными батареями, они превратятся в еще один крупный накопитель энергии из возобновляемых источников. Этому поспособствуют умные сети энергоснабжения (Smart grid): они будут стимулировать подзарядку по низким ценам в моменты избытка электричества. (На фото — заправка для электромобилей в Китае).

  Автор: Андрей Гурков

Генератор водорода для отопления своими руками

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и геотермальное тепло — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H₂ – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H₂, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H₂ надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

• Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
• При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
• В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
• При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

• Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
• Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
• Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
• Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
• Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
• Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

 

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

   Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

   При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

2. Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
   — диаметр внешней трубки — 25.317 мм;
   — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.

   От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

3. ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.
   

   Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.

4. Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
5. Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.

   Конструкция бабблера

6. Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
7. Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
8. Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
9. Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

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

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Обратите внимание на статью, в которой приведены другие источники энергии, которую можно использовать для обустройства отопления дома: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Схема топливной ячейки «сухого» типа

1. Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм.
2. В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой.

   Изготовление боковых стенок

3. Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению.
4. Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон.
5. В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков.

   Вот такой комплект деталей необходимо подготовить перед сборкой топливной ячейки

6. Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.
7. После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов.

   Укладку электродов начинают с уплотняющего кольца

   Обратите внимание: плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы с разноимёнными зарядами будут касаться, вызывая короткое замыкание!

8. Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора.

   При сборке пластин важно правильно ориентировать выходные отверстия

9. После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.

   При финальной затяжке обязательно контролируют параллельность боковых стенок. Это позволит избежать перекосов

10. При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру.
11. Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания.

    Собрав несколько топливных ячеек и включив их параллельно, можно получить достаточное количество газа Брауна

12. На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Видео: Сборка устройства

Видео: Работа конструкции «сухого» типа

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

В процессе работы установки важно не перегревать генератор. При повышении температуры до 65 градусов Цельсия и более электроды аппарата будут загрязняться побочными продуктами реакции, из-за чего производительность электролизёра уменьшится. Если же это всё-таки произошло, то водородную ячейку придётся разобрать и удалить налёт при помощи наждачной бумаги.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Правила безопасности необходимо соблюдать не только при монтаже водородного генератора. При сборке и эксплуатации биореактора тоже нужно быть крайне осторожным, поскольку биогаз взрывоопасен. Подробнее об этом типе установке читайте в следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые — техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Электричество из лужи, или Как получить энергию из воды — Энергетика и промышленность России — № 19 (327) октябрь 2017 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 19 (327) октябрь 2017 года

Без еды человек может прожить от четырех до шести недель, а вот без воды – не более трех дней. Впрочем, не только человек, все живое нуждается в воде.

Однако именно человек пошел дальше всех, ведь людям вода нужна не только для поддержания жизни, приготовления пищи и гигиены, но и для многого другого. Воду мы используем и в быту, и на производстве. И вот теперь человечество всерьез задумалось о том, чтобы добывать из воды энергию!

Конечно, человек давно уже умеет добывать энергию с помощью воды, для чего служит огромное количество гидроэлектростанций, построенных по всему миру. Однако можно ли добывать энергию прямо из воды?

Невозможное возможно?

В принципе, современная физика к подобному относится с изрядным скепсисом. Ведь, в соответствии с фундаментальными физическими законами, нет способа извлекать химическую энергию из воды. У воды отрицательная энтальпия образования, следовательно, для разделения ее на элементы требуется затратить энергию. Не существует соединений кислорода и водорода с большей негативной энтальпией образования, за счет которой мог бы быть получен избыток энергии. Поэтому многие изобретатели, которые заявляли, что научились добывать энергию непосредственно из воды, получали клеймо мошенников.

Однако изобретателей это не останавливает, и раз за разом ученые пытаются добиться невозможного. Вот и опять не так давно была опубликована информация о том, что ученые разработали технологию, благодаря которой из воды стало возможно получать экологически чистую энергию. Якобы этого добился профессор Массачусетского технологического института Дэниэл Носер.

Прототип получил название Sun Catalytix. Для извлечения водорода из воды устройство использует солнечную энергию. Специальный солнечный элемент помещается в сосуд с водой. При попадании на него света образуются пузырьки водорода. Процесс получения дешевой энергии из воды полностью обратим. При помощи солнечного света происходит разложение воды на водород и кислород. Получаемый кислород впоследствии используется при горении водорода. Конечным продуктом горения снова является вода. Получается такой себе «круговорот воды в природе» в пределах энергетической установки. По сути, солнечная энергия преобразуется в удобную для использования форму посредством воды.

Разработчики уверены, что их изобретение сможет применяться не только для обеспечения энергией отдельных домов и учреждений, но даже в транспортных средствах. Их уверенность была подкреплена грантом в размере 4 млн долл. от Агентства исследований в области энергетики и индийского машиностроительного гиганта Tata. Была даже создана «Sun Catalytix Corporation».

По словам разработчиков, их технология обеспечит источниками бесплатной энергии как жилые дома, так и другие объекты в странах третьего мира. Сюда включаются и транспортные решения, и промышленные предприятия и т. д.

Единственное, что смущает в этой «новости» – датирована она 2011 г., а Google даже утверждает, что «по их данным, компания Sun Catalytix Corporation закрыта навсегда».

Топливо из воды

Так что же получается? Неужели физика права, и вода не сможет нам помочь в деле производства энергии? Возможно, это и так, но из воды можно получить топливо. Например, водород. Сейчас водород получают, главным образом, из природного газа методом каталитической конверсии с водяным паром. Пока это самый дешевый способ, но в конечном итоге такой путь ведет в тупик, ведь запасы газа рано или поздно тоже закончатся. Неиссякаемым источником водорода может служить вода. Электролиз воды технически осуществить довольно просто, но этот процесс требует значительных энергозатрат. Технология будет экономически выгодной только в том случае, если использовать дешевую электроэнергию, получаемую желательно из возобновляемых источников, – за счет энергии воды, ветра, солнца.

Еще в 1935 г. Чарльз Гаррет продемонстрировал «в течение нескольких минут» работу «водяного автомобиля». Как можно увидеть из патента Гаррета, оформленного в том же году, для генерации водорода применялся электролиз. Повторить успех Гаррета пытались и другие изобретатели. Конечно, в этом деле тоже не все так просто. И многие изобретатели, заявлявшие, что добились в вопросе получения топлива из воды существенного прогресса, также оказались мошенниками.

Например, в 2002 г. Genesis World Energy анонсировала готовое к продвижению на рынок устройство, которое извлекало бы энергию из воды путем ее разложения на водород и кислород. Увы, в 2006 г. Патрик Келли, собственник GWE, был приговорен в Нью-Джерси к пяти годам тюрьмы за кражу и выплате возмещений в размере 400 тыс. долл.

Другой изобретатель, Дэниэл Дингел, заявлял, что разработал технологию, позволяющую использовать воду в качестве топлива. В 2000 г. Дингел стал бизнес-партнером компании Formosa Plastics Group с целью дальнейшего развития технологии. Но в 2008-м компания подала на изобретателя иск за мошенничество, и 82‑летний Дингел был приговорен к 20 годам тюрьмы.

В том же 2008 г. СМИ Шри-Ланки сообщили о некоем гражданине этой страны по имени Тушара Приямал Эдиризинге, который утверждал, что проехал около 300 км на «водяном автомобиле», потратив 3 литра воды. Тушара продемонстрировал свою технологию премьер-министру Ратнасири Викреманаяке, который пообещал всемерную правительственную поддержку его усилий по продвижению водяного автомобиля на рынок Шри-Ланки. Однако несколько месяцев спустя Тушара был арестован по обвинению в мошенничестве.

Шанс все же есть

Вместе с тем, ошибочно думать, что все, кто занимается проблемой получения топлива из воды, – мошенники. Например, авторитетный ученый Джеффри Хьюитт даже стал лауреатом премии «Глобальная энергия» в 2007 г. за идею производства топлива на основе энергии воды. К сожалению, сам ученый считает, что подобные методы добычи топлива еще долго останутся недоступными для будничного использования в связи с их высокой стоимостью. По его мнению, стоимость такой энергии безумно велика, и время, когда экологичные виды топлива можно будет использовать в повседневной жизни, настанет еще не скоро. Так что пока энергия из воды – не конкурент традиционной энергетики. Однако ученый уверен, что эту отрасль энергетики необходимо активно развивать, так как применение, например, водородного сырья может повысить коэффициент полезного действия электростанций до 85 % с текущего уровня в 50 %. И в будущем новое горючее способно заменить все существующие ныне ресурсы.

Так что ученые не зря бьются над этой проблемой. Возможно, в скором времени это принесет свои плоды. Например, в марте этого года пришло сообщение, что в процессе лабораторных исследований ученые из Калифорнийского университета научились создавать топливо из воды. Над созданием альтернативного вида топлива американские специалисты начали работу еще два года назад. На протяжении этого времени ученые обнаружили, что при правильном расщеплении молекул воды получается горючее, которое в будущем способно заменить все существующие ныне ресурсы. Полученный результат не до конца удовлетворил ученых, поэтому исследовательская работа еще продолжается.

Новый метод, который разработали специалисты, способен расщеплять воду на несколько молекул. При правильном синтезе водорода возникают процессы, которые присущи топливу. Однако существует основная проблема, решением которой занимаются ученые. Дело в том, что расщепленные молекулы подвергаются стремительному разрушению, в результате чего синтезировать все элементы не представляется возможным.

На сегодняшний день ученые работают над созданием метода, который бы позволил использовать все полученные элементы. Конечно, это вновь может оказаться уткой, но возможно что и нет. И если результаты научной работы окажутся положительными, то человечество получит новый альтернативный вид топлива, ресурсы которого будут неограниченными.

Мой водородный шарльер или как получить водород в домашних условиях

Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.

У меня есть мечта — запустить высотный шарльер — «воздушный» шар, наполненный водородом.  Далее я подробно опишу, как мне таки удалось ее реализовать.

Классификация высотных шаров

Высотные любительские шары (свободные аэростаты) делятся на три класса:
шарльеры — оболочка наполнена газом легче воздуха;
монгольфьеры — оболочка наполнена горячим воздухом;
розьеры — оболочка содержит две камеры — одна наполнена газом легче воздуха, а вторая — подогретым воздухом. Это позволяет контролировать подъемную силу, но с намного меньшим расходом топлива, чем у монгольфьера.

История шарльеров

Сейчас для высотных любительских шаров широко используется гелий (ранее применялся водород).

Впервые водород для воздухоплавания использовал в 1783 году французским профессор физики Жаком Шарлем (Jacques Alexandre César Charles):

Водород поступал по шлангу из бочек с железными опилками и серной кислотой, шар диаметром 9 метров заполнялся 4 дня. Его шар, который исследователь назвал «La Charlière» (отсюда и название «шарльер«), достиг высоты 550 м:

В журнале «Природа» №10 за 1912 год описано применение водородных шаров в метеорологии:
привязной шар — круглый шелковый пролакированный шар, наполняемый водородом объемом до 20 м³; подобные шары поднимались на высоту 9650 м:

баллон-зонд — гуттаперчевый баллон, вмещающий 3-4 м³ водорода; к такому баллону прикрепляют парашют и метеограф; при достижении верхних слоев атмосферы баллон лопается, а парашют с метеографом спускаются на землю; такие шары достигли высоты 29040 м:

пилот-баллон — небольшой (объемом 0,1 — 0,2 м³) гуттаперчевый шар, наполненный водородом и летящий свободно без метеографа, наблюдение за таким шаром позволяет определить направления и скорости воздушных течений в атмосфере на различных высотах; такие шары достигли 25000 м.

Гелиевый шар, запущенный 1 ноября 2002 года, достиг высоты 79 809 футов http://vpizza.org/~jmeehan/balloon/#launch
Алексей Карпенко из Канады в октябре 2007 года запустил самодельный воздушный шар с бортовым компьютером, фото и видео камерой на высоту больше 30 километров http://www.natrium42.com/halo/flight2/
Гелиевый шар, запущенный Robert Harrison (UK) 17 октября 2008 года, достиг высоты 35 015 метров (проект Icarus) http://www.robertharrison.org/icarus/wordpress/28/icarus-i-launch-3/
Greg Klein, Alex Martin и Tim Wheeler запустили в сентябре 2009 года гелиевый шар, достигший высоты 90 000 футов http://apteryx.hibal.org/

Юридические аспекты запуска высотных шаров

Такие воздушные шары относятся к летательным аппаратам класса A (свободные аэростаты) подкласса  AA (свободные аэростаты, подъемная сила которых создается газом легче воздуха, без бортового подогревателя воздуха и без наддува оболочки) в соответствии со спортивным кодексом Международной авиационной федерации (FAI).

В Республике Беларусь Указом Главы государства от 25 февраля 2016 г. № 81 определено, что под авиамоделью понимается летательный аппарат без человека на борту, управление полетом которого возможно только при условии визуального контакта с ним, а также неуправляемый свободнолетающий аппарат. Таким образом, воздушный шар относится к авиамоделям. Постановлением Совета Министров Республики Беларусь от 16.08.2016 №636 утверждены Правила использования авиамоделей в Республике Беларусь.  Согласно правилам, авиамодели не подлежат государственной регистрации. Однако их использование запрещено на высоте, превышающей 100 метров от уровня земной или водной поверхности. Использование авиамоделей запрещается в пределах запретных зон, установленных Министерством обороны и Министерством транспорта и коммуникаций, и в случаях, определяемых Службой безопасности Президента Республики Беларусь; Авиамодели общей массой более 0,5 килограмма подлежат обязательной маркировке с указанием данных владельца.

Согласно пункту Федеральных правил использования воздушного пространства Российской Федерации для пользователей воздушного пространства, выполняющих полеты в воздушном пространстве классов A и C, устанавливается разрешительный порядок использования воздушного пространства — на основании плана использования воздушного пространства при наличии разрешения на использование воздушного пространства.

Получение водорода в домашних условиях

Я решил построить шарльер, так как получить гелий в домашних условиях весьма проблематично, а покупать — слишком просто и неинтересно.

  
ОПЫТЫ С ВОДОРОДОМ ОЧЕНЬ ОПАСНЫ! Водород пожароопасен и в смеси с воздухом взрывоопасен. Водород — наименее плотный из всех известных газов и дешевле сейчас широко используемого для пилотируемого воздухоплавания гелия в 40-50 раз. Его плотность 90 г/м³ (у воздуха для сравнения 1,23 кг/м³). Подъемная сила водородного шарльера равна разнице в весе между воздухом и водородом в одном и том же объеме. Если шар объемом 1 м³ наполнен водородом, то его подъемная сила будет равна 1,2 кг (масса 1 м³ воздуха) — 0,09 кг (масса 1 м³ водорода) = 1,01 кг. Таким образом 1 литр водорода поднимает около 1 грамма полезной нагрузки.

Вот иллюстрация к сравнению водорода и гелия из научно-популярной передачи WOW на канале CGTN:

Как же добыть водород???

Реакция с каустической содой

Самым безопасным способом получения водорода является реакция алюминия с водой:
2 Al + 6 H₂O = 2 Al(OH)₃ + 3 H₂

Но ходу этой реакции препятствует оксидная пленка на поверхности алюминия. Ее можно удалить с помощью хлорида ртути HgCl₂. Но в домашних условиях более простым способом получения водорода является реакция алюминия с водой и гидроксидом натрия (ионы  OH^—) разрушают оксидную пленку на поверхности алюминия и начинается реакция):

2 Al + 6 NaOH = 3 H₂ + 2 Na₃AlO₃

(альтернативное описание этой реакции — 2 Al + 2 NaOH + 6 Н₂О = 2 Na[Al(OH)₄] + 3 Н₂)

54 грамма алюминия (2 моля) + 240 грамм едкого натра (6 молей) = 6 грамм водорода (3 моля).

Реакция идет с нагреванием (экзотермическая), вода при этом может закипеть!!!

Гидроксид натрия NaOH (каустическая сода, каустик, едкий натрий, едкий натр, едкая щелочь) (англ. sodium hydroxide, caustic soda, lye) широко распространена в природе.

Каустическая сода разъедает органические вещества. Относится к высокоопасным веществам 2 класса опасности. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги. При контакте слизистых поверхностей с едкой щёлочью необходимо промыть поражённый участок струей воды, а при попадании на кожу слабым раствором уксусной кислоты. Нельзя допускать попадания гидроксида натрия внутрь организма человека или животного!

Плотность гидроксида натрия (кристаллы) составляет 1,59 грамма в см³, растворимость в воде 108,7 грамма в 100 миллилитрах воды. Таким образом, 240 грамм занимают объем приблизительно 150 см³, и требуют для полного растворения 220 мл воды. Если воды недостаточно, то будет образовываться пена.

Достать гидроксид натрия можно в магазине бытовой химии — средство для чистки канализации:

В качестве источника алюминия можно использовать фольгу или проволоку. Плотность алюминия равна 2,7 грамма в куб. см. Для проволоки диаметром 2 мм масса 10 см проволоки равна 0,85 грамма, а 1 грамм проволоки имеет длину 11,8 см.

При нормальном давлении 6 грамм водорода занимают объем 67,2 литра (из-за давления оболочки шара объем будет меньше).

Для водорода в шарике справедлив закон Шарля (назван в честь упомянутого выше французского ученого) — «объем газа при постоянном давлении пропорционален его температуре»:
${P = const} \to {{T_1} \over {V_1}} = {{T_2} \over {V_2}} = {const}$
Водород в завязанном воздушном шарике находится при атмосферном давлении и, как следствие, объем шарика возрастает при нагреве и уменьшается при охлаждении.

Подходящим сосудом для смешивания реактивов является бутылка из-под шампанского, выдерживающая давление до 6 атм.
Сначала наливаем в бутылку 500 мл воды, добавляем 100 грамм гидроксида натрия, размешиваем до растворения, а затем бросаем внутрь бутылки нарезанную на кусочки по несколько см алюминиевую проволоку (30 грамм). Реакция сначала протекает медленно, но затем ускоряется. Бутылка при этом заметно нагревается.

Указанного количества реактивов должно хватить для выработки более 30 литров водорода. Одеваем шарик на горлышко бутылки и наблюдаем, как он наполняется водородом:

При первом успешном запуске 4 августа 2012 года объем надутого шарика составил более 25 литров. Использованный большой детский воздушный шарик весил около 8 грамм. Таким образом, «чистая» подъемная сила составила около 25-8 = 16 грамм.

Также можно использовать цинк Zn вместо алюминия Al, а вместо гидроксида натрия NaOH — гидроксид калия KOH (едкое кали, каустический поташ).

Альтернативными вариантами добычи водорода «на дому» являются реакция с медным купоросом и электролиз раствора.

Реакция с медным купоросом

Медный купорос CuSO₄ является сульфатом меди (медной солью серной кислоты).

Медный купорос ядовит, относится к третьему классу опасности — оказывает отравляющее действие при попадании на слизистые оболочки или при приеме внутрь.

Необходимо смешать несколько ложек медного купороса с немного большим количеством поваренной соли. Затем в емкость с полученной смесью добавить воды. После полного растворения раствор должен окраситься в зеленый цвет (если этого не произошло, то следует добавить еще соли). Затем добавляем кусочки алюминия и начинается реакция — образовавшийся в растворе хлорид меди смывает с поверхности алюминия оксидную пленку и алюминий вступает в реакцию, при которой восстанавливается медь и выделяется водород.

Реакция протекает с выделением тепла, поэтому целесообразно поместить емкость с реагентами в холодную воду.

Электролиз

Электролиз раствора каустической соды

Также водород выделяется при электролизе разбавленного раствора каустической соды в дистиллированной воде, причем электроды должны быть железными («железный» аппарат). Реакция идет с выделением тепла, поэтому необходимо предусмотреть отвод тепла от емкости, например, поместить деревянную емкость в песок (например, рекомендуется температура около 70° C). При необходимости можно подливать в раствор дистиллированную воду. Чистота получаемого водорода при этом достигает 97 % (по информации «Британской энциклопедии» за 1911 год). В журнале «Природа» за 1922 год указывается, что такой способ наполнения воздушных шаров водородом применялся во время Первой мировой войны.

Электролиз раствора поваренной соли

При электролизе водного раствора поваренной соли (англ. brine) вблизи одного из электродов (катода) выделяется водород, вблизи другого (анода) — хлор, и образуется щелочь — гидроксид натрия:
2 NaCl + 2 H₂O = 2NaOH + H₂ + Cl₂

Лакмусовая бумажка синеет, показывая щелочную реакцию:

Также на аноде выделяется в небольших количествах кислород из-за разложения гидроксид-ионов и молекул воды.
В качестве анода и катода целесообразно использовать инертные графитовые электроды, например, стержни, извлеченные из солевых (с надписью Heavy Duty) батареек:

Как показал проведенный мной эксперимент, выход водорода в этом случае невелик.

Тест на водород

Смесь водорода и кислорода воздуха (гремучий газ) взрывоопасна, и это ее свойство можно использовать как тест на наличие водорода. К пробирке с исследуемым газом нужно поднести заженную лучину, и если в пробирке накопился водород, то произойдет громкий хлопок (смесь водорода и кислорода сгорает со взрывом):

Чем меньше в пробирке кислорода, тем тише будет хлопок. Чистый водород даст лишь легкую вспышку — он горит без взрыва.

Запуск шарльера

Горлышко надувшегося шарика завязывается сложенной в несколько раз нитью, эта нить затем привязывается к нитке, намотанной на катушку:

Шарик взлетает очень резво, катушка ниток быстро разматывается.
Нижеприведенные снимки шарика в небе сделаны с четырехкратным увеличением.

При запуске 4 августа 2012 года была размотана почти целая катушка ниток длиной 200 м (но нить провисала). При наблюдении шара в подзорную трубу угловые размеры шарика составили примерно десятую часть поля зрения. Подзорная труба «Турист-3» обладает увеличением 20 крат и углом поля зрения 2 градуса. Таким образом, угловые размеры шара составили около 0,2 градуса. Учитывая, что диаметр шара составил при запуске 37 см (пренебрегаем расширением шара), расстояние до него составило около 100 м.

Продолжение следует
 

h3 Energy предлагает доступный генератор водорода для домашнего использования

Недорогой водородный генератор от h3 Energy Renaissance скоро появится, чтобы избавиться от ископаемого топлива.

Поистине удивительно, что технологии и изобретения чистой энергии, которые казались взятыми из научно-фантастического фильма всего 10 лет назад, теперь доступны на рынке и доступны каждому. Развитие происходит быстро, постоянно появляются все более совершенные и более мощные технологии.

В течение некоторого времени солнечная энергия была доминирующим возобновляемым источником энергии для домашнего использования .Да, у него есть свои ограничения, но он доступен по цене, прост в установке и относительно не требует обслуживания. Немногие другие источники энергии могли конкурировать с этим, по крайней мере, до сих пор.

Вот и новичок в районе, который собирается бросить вызов всему, что в настоящее время присутствует на рынке энергии, начиная с ископаемого топлива. Встречайте первый доступный водородный генератор , разработанный h3 Energy Renaissance .

По словам производителей, водородный генератор может производить энергию, которая намного дешевле, чем ископаемое топливо.Это происходит благодаря идеальной синергии между различными физическими и химическими процессами, которые вместе производят водорода с без выбросов парниковых газов и доступным способом. Технология, лежащая в основе генератора h3 Energy Renaissance , теперь запатентована. Он состоит из основных металлов и водного раствора.

Генераторы производят водород по очень низкой цене, а конечные пользователи могут получать электроэнергию по цене от 5 до 12 центов за киловатт. Это примерно на 50% дешевле, чем затраты на электроэнергию во многих странах, бросая вызов атомной энергии и углю.

Водородный генератор можно использовать практически везде. Он может питать домов, офисных зданий, а также различные виды транспорта, такие как автомобили, поезда и корабли. И что самое приятное, он скоро появится на Indiegogo, так что каждый сможет получить его в свои руки.

В рамках краудфандинговой кампании будут предложены две разные модели. Первый специально разработан для электроснабжения домов. Это примерно 10 дюймов в ширину, 12 дюймов в высоту, 12 дюймов в длину и весит приблизительно 50 фунтов.Второй, более крупный (15 дюймов в ширину, 20 дюймов в высоту и 32 дюйма в длину, 250 фунтов), предназначен для заправки поездов, грузовиков, кораблей и других транспортных средств.

Цель состоит в том, чтобы продукт был как можно более дешевым и охватил как можно больше людей. Цена должна быть в пределах от 2 до 7 тысяч долларов для домашних устройств. Если h3 Energy удастся сотрудничать с крупной компанией, затраты будут низкими, и будут доступны варианты финансирования.

Мне очень повезло, что я смог поговорить с генеральным директором h3 Energy Кириллом Гичунцем.Он не только ответил на все мои вопросы (см. Интервью ниже), но и предложил эксклюзивную скидку для всех читателей «Зеленого оптимизма». Каждый может подписаться здесь и получить скидку 50 долларов на покупку водородного генератора.

1. Где и когда возникла идея создания этих генераторов водорода?

Изобретение первой модели произошло в 2009 году на золотом руднике в Калифорнии. Это было случайное изобретение. Было произведено много водорода. Сразу стало ясно, что эту технологию можно использовать для обеспечения мира чистым топливом.С тех пор технология претерпела полную трансформацию через 7 моделей в то, что есть сегодня.

2. Сколько людей участвовало в разработке концепции и воплощении ее в жизнь?

11 человек участвовали в разработке концепции и воплощении в жизнь водородного генератора h3 Energy Renaissance. В нем приняли участие 5 ученых с докторской степенью из ведущих исследовательских университетов, НАСА и Boeing.

3. Чем эта технология лучше всего, что есть сейчас?

Никогда прежде водород не был так дешев для производства почти в любом месте, где необходимы электричество, тепло или топливо.Наша технология является источником доступного, чистого и безуглеродного топлива. Лучше двумя способами:

1.Как производится водород h3 Energy Renaissance

Процесс производства водорода делает его доступным. В наших генераторах используется электрогидравлический удар для удаления оксидной пленки с алюминия, а затем 16 физических и химических процессов работают в унисон для устойчивого производства водорода. Технология потребляет всего 100-150 Вт электроэнергии вместе с водным раствором и алюминием. Генераторы работают на водопроводной воде и могут быть подключены к стене, получать электричество от небольшой солнечной панели или мини-ветряной турбины.Технология полностью безопасна.

2. Как используется водород h3 Energy Renaissance

Генератор — это уникальная экологически чистая технология, поскольку он является источником чистого топлива. Водородный генератор h3 Energy Renaissance может быть соединен с топливным элементом, двигателем, комбинированным теплоэнергетическим агрегатом, котлом или турбиной, практически любой технологией, производящей тепло, электричество или механическую энергию. Таким образом, наш генератор можно разместить в любом месте, где необходимо электричество, тепло или топливо. Локальное использование генератора делает эту технологию идеальной для домов, автомобилей, грузовиков, кораблей, заводов, коммерческих центров, ферм и всего остального.

Самое лучшее — это цена, потому что конечные пользователи сэкономят до 50% и более на затратах на электроэнергию: 1 кВт / ч электроэнергии может быть произведен по цене от 3 до 10 центов, а 1 килограмм h3 (1 галлон газового эквивалента) стоит около 1 доллара. . На 1 килограмме h3 автомобиль может проехать 60 миль.

А теперь самое лучшее. При сгорании водород превращается в воду. Есть 0% парниковых газов.

4. Каков профиль вашего потенциального клиента, или, другими словами, какова ваша целевая группа?

Одна целевая группа — это все, кто хочет сэкономить на своих расходах на электроэнергию.В другую группу входят люди, которым небезразлично здоровье нашей планеты. Эта технология поможет сделать наш воздух и воду чище и поможет обратить вспять изменение климата.

5. Что делать дальше для энергии h3? У вас уже есть концепция «нового и улучшенного» водородного генератора? И если не секрет, не могли бы вы рассказать нам, какой именно аспект генератора вы хотите улучшить?

Наш водородный генератор готов к лицензированию. Наш следующий шаг — передать лицензию на технологию крупной компании.Всегда есть возможность передать производство на аутсорсинг, но крупная компания создаст производственные мощности, выйдет на рыночные каналы и варианты финансирования для потребителей. Таким образом, многие люди смогут использовать наш водородный генератор, и купить эту технологию будет проще простого. В настоящее время мы ведем переговоры с несколькими крупными корпорациями.

В качестве следующего шага мы хотели бы купить электрогенератор с приводом от водородного двигателя и подключить наши «источники топлива» для демонстрационной установки.Мы также хотели бы интегрировать датчики, связанные с компьютером. Все это практическая техническая интеграция и будет стоить около 150 тысяч долларов. Когда у нас будет интегрированное подразделение, мы продемонстрируем его потенциальным лицензиарам. Вот почему мы идем на Indiegogo. Вскоре люди смогут использовать водородные генераторы в своем транспорте, дома и на работе.

6. Каким вы видите следующие 10 лет для энергии h3. Какова ваша личная цель и желание?

Водород — чистый и безопасный источник энергии.Наша технология делает водородную энергию более доступной по сравнению с ископаемым топливом и ядерной энергией, но при этом практична для широкого использования. Водород можно использовать практически для всего, что требует энергии. Автомобили, грузовики, корабли и поезда могут использовать водород. Дома, небоскребы, фабрики, фермы и все остальное могут использовать эту технологию. Островные страны, такие как Япония, и развивающиеся страны, такие как Китай, могут заменить использование угля и ядерной энергии чистым водородом и снизить загрязнение воздуха и воды. Учитывая такую ​​широту применения, я ожидаю, что водород станет ключевым признанным источником энергии на транспорте и в производстве электроэнергии в течение следующих десяти лет.

Обнадеживающей тенденцией является тот факт, что лидеры в своей области все больше осознают заботу об окружающей среде. Например, Марк Цукерберг и Билл Гейтс сформировали Breakthrough Energy Coalition, к которым присоединились легендарные бизнесмены, такие как Джордж Сорос, Джефф Безос, Ричард Брэнсон, Том Стайер и другие, чтобы способствовать открытию безуглеродных источников энергии. Приятно видеть, как Леонардо Ди Каприо обращается к угрозе изменения климата во время своей речи на Оскар. Я хочу сказать: «У нас есть решение, приходите к нам и посмотрите, как оно принесет результат».

Пятнадцать лет назад я решил посвятить свою карьеру и свою жизнь применению лучших деловых практик для помощи людям. Я чувствую, что несу огромную ответственность за спасение жизней и планеты, продвигая эту технологию вперед. Я желаю другим присоединиться к такому важному делу и поддержать его.

Кирилл Гичунц, генеральный директор h3 Energy Renaissance

Изображение (c) h3 Energy

(Посещали 26031 раз, сегодня 6 посещений)

Первая в мире домашняя водородная батарея накапливает в 3 раза больше энергии, чем Powerwall 2

Чтобы отключиться от сети с помощью домашней солнечной батареи, вы должны иметь возможность генерировать энергию, когда солнце не светит, и хранить ее, когда это не так.Обычно люди делают это с системами литиевых батарей — примером может служить Tesla Powerwall 2. Но австралийская компания Lavo построила довольно массивный (хотя и громоздкий) шкаф, который может стоять сбоку от вашего дома и хранить вашу избыточную энергию в виде водорода.

Система хранения зеленой энергии Lavo имеет размеры 1680 x 1240 x 400 мм (66 x 49 x 15,7 дюйма) и весит 324 кг (714 фунтов), что делает ее очень маловероятной для вора. Вы подключаете его к солнечному инвертору (он должен быть гибридным) и к водопроводу (через блок очистки) и расслабляетесь, поскольку он использует избыточную энергию для электролиза воды, выделения кислорода и хранения водорода в запатентованном металле. гидридная «губка» при давлении 30 бар или 435 фунтов на квадратный дюйм.

Он хранит около 40 киловатт-часов энергии, что в три раза больше, чем у нынешнего Powerwall 2 от Tesla, и этого достаточно для эксплуатации дома в среднем в течение двух дней. И когда эта энергия необходима, он использует топливный элемент для подачи энергии в дом, добавляя небольшую литиевую буферную батарею на 5 кВтч для мгновенного отклика. Есть возможность подключения к Wi-Fi и телефонное приложение для мониторинга и управления, а предприятия с более высокими потребностями в электроэнергии могут запускать несколько устройств параллельно, чтобы сформировать «интеллектуальную виртуальную электростанцию».»

При 34 750 австралийских долларов (26 900 долларов США) это стоит больше, чем то, что вы заплатили бы за три Powerwall в Австралии, но не на огромную сумму, и эта цена упадет до 29 450 австралийских долларов (22 800 долларов США) в последнем квартал 2022 года, к которому, по словам Лаво, он будет доступен на международном уровне.

Снятие крышки открывает сюрприз: 40 кВт-ч водорода хранится в этих четырех маленьких красных контейнерах слева, а остальная часть этого большого старого шкафа занята батареей, электролизером и батареей топливных элементов

Lavo

Чем он лучше батареи? Что ж, Лаво говорит, что ключевые биты должны прослужить намного дольше, чем система батарей, до 30 лет вместо, может быть, 15 лет от литиевой батареи.Также нет токсичных химикатов, которые нужно утилизировать впоследствии, и компания заявляет, что, хотя это немного зверь, отдельная система Lavo более компактна, чем эквивалентный объем аккумуляторной батареи.

Как там хуже? Что ж, аспект безопасности, безусловно, открыт для обсуждения. Лаво говорит, что утечка будет расти и рассеиваться так быстро, что вероятность возгорания или взрыва мала, и что водород «по своей природе не более опасен, чем другие обычные виды топлива, такие как бензин или природный газ», но справедливо сказать, что он действительно может вечеринка начиналась в том редком случае, когда до нее удавалось дойти до домашнего пожара.

Тогда есть эффективность. Батареи накапливают и выделяют энергию с минимальными потерями; за каждый киловатт-час, который ваш массив на крыше генерирует и вставляет в батарею, вы получаете более 90 процентов его энергии. Но процесс производства водорода путем электролиза с использованием протонообменной мембраны эффективен только примерно на 80 процентов, так что вы сразу теряете 20 процентов. А с другой стороны, вы потеряете примерно половину того, что накопили, в процессе преобразования водорода обратно в энергию через топливный элемент.

Таким образом, не только требуется больше энергии для заполнения, система накопления водородной энергии на 40 кВтч может начать напоминать систему на 20 кВтч, когда вы действительно попытаетесь получить энергию обратно. Люди из Lavo говорят, что эффективность этой системы «туда и обратно превышает 50 процентов», поэтому, поверив им на слово, вы по-прежнему тратите примерно столько энергии, сколько сохраняете.

Весь водород хранится в четырех небольших контейнерах с красным гидридом; остальная часть этого массивного шкафа занята электролизером, аккумулятором и батареей топливных элементов

Lavo

И последнее, что убивает радость, — это максимальная выходная мощность системы в 5 кВт, которая предположительно ограничена пропускной способностью топливного элемента.Существуют системы кондиционирования с одной сплит-системой, потребляющие более 7 кВт, и они не особо экстравагантные. 5 кВт непрерывной выработки электроэнергии будут проблемой; вам необходимо поддерживать активное подключение к сети.

Тем не менее, это только начало, и водород — самая горячая тема в энергетическом секторе прямо сейчас. Не исключено, что домашние устройства хранения могут иметь смысл в какой-то момент в будущем, но Лаво, вероятно, сочтет это (по общему признанию великолепным) устройством трудным для продажи рядом с системой батарей.

Если вы чувствуете себя мазохистом, посмотрите видео ниже, но будьте осторожны, первые слова — «Жизнь. Это сложно. Удивительно. Душераздирающе. Невероятно». Вы захотите перейти к минутной отметке, если у вас нет под рукой патрона маркетингового класса.

Пленка под торговой маркой LAVO ™

Источник: Lavo

Заправьте свой автомобиль водородом дома? Только если ты злодей из Бонда

Поскольку дети могут вырабатывать водород для научных выставок, используя девятивольтовые батареи, взрослым должно быть легко вырабатывать его для заправки автомобилей на топливных элементах дома, верно? Не так быстро.Для очень богатых людей, склонных к излишне запутанным решениям, это могло иметь смысл, но не для кого-либо еще.

Давайте разберемся с этим.

Можно ли производить водород дома? Да, можно получить водород научным способом путем электролиза воды. Из литра воды можно получить около 111 граммов водорода, если вы сумеете уловить его весь. Вам, вероятно, понадобится одна из этих промышленных электролизных установок, чтобы получить достаточно чистого водорода для вашего автомобиля. Это одно парковочное место в вашем гараже пропало.

Килограмм водорода — это автомобиль на топливных элементах, эквивалентный галлону газа. Mirai вмещает пять килограммов. Для получения достаточного количества водорода потребуется электролиз 45 литров или около 12 галлонов воды, чтобы получить достаточно водорода для заполнения резервуара. Это очень разумно. Для базового электролиза потребуется около 167 кВтч электроэнергии, поэтому он будет стоить около 20 долларов США по цене 12 центов за кВтч (в среднем по США).

Пока все хорошо.

Но проблема с громкостью. Эти пять килограммов водорода в виде газа комнатной температуры будут иметь объем 6 175 литров.Это примерно 6 кубических метров или около 212 кубических футов. Вам понадобится большой резервуар для хранения водорода, прикрепленный к вашему проекту научной выставки. Есть еще одно место для парковки.

Тогда вам нужно будет сесть в машину. Это требует как его сжатия, так и охлаждения. Это целый процесс сам по себе со своим собственным набором механизмов и автоматизированных средств управления.

Для заполнения бака Toyota Mirai для достижения полного диапазона требуется сжатие H70, которое составляет 700 бар или 70 МПа. Бар — это единица давления, которая соответствует давлению воздуха на уровне моря, поэтому вы смотрите на давление в 700 атмосфер, что намного выше, чем у большинства домашних компрессоров.Они имеют тенденцию отводить около 14 атмосфер.

Есть небольшая пара проблем, заключающихся в том, что молекулы водорода невероятно крошечные и легковоспламеняющиеся. Первая часть означает, что вы должны производить все это оборудование с невероятно жесткими допусками. В домашних компрессорах нет необходимости, потому что они работают с невероятно густым веществом, которое мы называем воздухом. Второе означает, что вам необходимо, чтобы в систему были встроены резервные устройства отрицательного давления и выхлопы наружу, иначе в вашем гараже будет достаточно много горючего газа.

Toyota Mirai необходимо точно знать, какое давление и температуру водорода он получает, чтобы безопасно получать нужное количество водорода. Для этого требуются компьютерные блокировки, иначе у вас были бы проблемы, вплоть до выдувания прокладки при давлении 700 атмосфер и заполнения вашего гаража горючим водородом. У вас получится что-то вроде этого. В вашем гараже есть третье парковочное место.

Насос, охлаждение и компьютерные компоненты всего этого — вот почему водородные заправочные станции H70 стоят минимум 500 000 долларов США.И они не производят водород, они его доставляют.

Так можно ли вырабатывать водород дома для заправки автомобиля?

Конечно. Если у вас есть около миллиона долларов, чтобы потратить на это, гараж на три машины только для установок по переработке водорода, и это достаточно далеко от дома и соседей, чтобы звук насосов, способных создавать давление в 700 атмосфер, не создавал проблем. . Если вы достаточно богаты, чтобы подумать об этом, вы, вероятно, можете позволить себе несколько акров земли. Может быть, вы даже не против прогуляться пару минут по территории, чтобы добраться до своего изолированного гаража.

Или вы можете просто получить электромобиль с аккумулятором и потратить пару сотен долларов на установку розетки, к которой он будет подключаться. А поскольку самая большая из доступных аккумуляторных батарей для электромобилей составляет 100 кВт / ч с примерно таким же диапазоном, как у Mirai (и гораздо более высокой производительностью), ее заправка будет стоить всего около 12 долларов.

---

Цените оригинальность CleanTechnica? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или представителем CleanTechnica — или покровителем Patreon. У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.

---

Новый подкаст: Прогнозирование продаж электромобилей и цен на батареи и металл для электромобилей — Интервью с руководителем BloombergNEF по исследованию чистой энергии

Внутри солнечно-водородного дома: больше никаких счетов за электроэнергию — когда-либо

ВОСТОК АМВЕЛЛ, Нью-Джерси — Майк Стризки не оплатил счета за электроэнергию, нефть или газ — и не потратил ни цента, чтобы заполнить свой Меркурий Соболь — почти два года.Вместо этого 51-летний инженер-строитель производит все необходимое ему топливо, используя систему, которую он построил в просторном гараже своего дома, в которой используются фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество, которое, в свою очередь, используется для извлечения водорода из водопроводная вода.

Хотя строительство устройства стоило 500000 долларов и маловероятно, что оно когда-либо окупится в финансовом отношении (даже при сегодняшнем стремительном росте цен на нефть и газ), инженер-строитель говорит, что оно бесценно с точки зрения того, что оно действительно покупает: свобода от того, чтобы когда-либо платить еще один счет за отопление или электричество, не говоря уже о том, чтобы не допускать загрязнения, потому что вода — это единственный побочный продукт.

Слайд-шоу: фотографии показывают, что заставляет этот дом работать

«Способность делать собственное топливо бесценна», — говорит человек, известный как «Мистер Гайка», своим друзьям. Он может похвастаться коллекцией водородных и электрических транспортных средств, включая водородную газонокосилку и автомобиль (Sable, который он переработал и назвал «Genesis»), а также электрическую гоночную лодку и даже электрический мотоцикл. «Все технологии уже есть в наличии. Все, что я делаю, — это соединяю их воедино.«

« Я самодостаточный парень », — добавляет он. Стризки, инженер-строитель, интересовался альтернативными источниками энергии с 1997 года, когда он начал работать над автомобилями, работающими на альтернативных источниках топлива, во время своей работы в Департаменте Нью-Джерси.

Двухэтажный колониальный дом Стризки на участке площадью 11 акров (4,5 га) в 12 милях (19 км) к северу от Трентона — это первый в стране частный дом, работающий на водороде, который он теперь делит со своей женой, двумя собаками и кот (две его дочери и сын, всем по 20 лет, покинули гнездо.Он полностью работает на электричестве, вырабатываемом солнцем и хранящем водород, с октября 2006 года, когда Стризки — в проекте, который полностью поддерживает его жена Энн, — построил автономную энергосистему за счет собственных денежных средств в размере 100 000 долларов и грантов на сумму 400 000 долларов США. Совет по коммунальным предприятиям Нью-Джерси, а также технологии таких компаний, как Sharp, Swagelok и Proton Energy Systems.

Индивидуальная система домашнего энергоснабжения Стризки состоит из 56 солнечных панелей на крыше его гаража, а внутри находится небольшой электролизер (устройство размером со стиральную машину, которое использует электричество для разложения воды на составляющие водород и кислород).Вдоль внутренней стены гаража установлено 100 аккумуляторов для ночного электроснабжения; прямо снаружи находятся десять баллонов с пропаном (остатки 1970-х годов, которые способны хранить 19000 кубических футов или 538 кубических метров водорода), а также батарея топливных элементов Plug Power (электрохимическое устройство, которое смешивает водород и кислород для производства электроэнергии и вода) и комплект для заправки водородом автомобиля.

По словам Стризки, в типичный летний день солнечные панели поглощают солнечный свет и преобразуют его в около 90 киловатт-часов электроэнергии.Он потребляет около 10 киловатт-часов в день, чтобы управлять бытовой техникой в ​​семье, включая 50-дюймовый плазменный телевизор, а также три своих компьютера, стереосистему и другие современные удобства.

Оставшиеся 80 киловатт-часов заряжают батареи, которые обеспечивают электричеством дом в ночное время, и приводят в действие электролизер, который расщепляет молекулы очищенной водопроводной воды на водород и кислород. Кислород выпускается, а водород поступает в резервуары, где он хранится для использования в холодные темные зимние месяцы.С ноября по март или около того Стризки пропускает накопленный водород через батареи топливных элементов за пределами своего гаража или в своей машине, чтобы привести в действие весь свой дом — и единственным отходом является вода, которую можно закачать обратно в систему.

«Я могу делать топливо из солнечного света и воды — и я даже не использую воду», — отмечает он. «Если идет дождь, это топливо. Если солнечно, это топливо. Это все топливо».

Модульный дом 1991 года постройки выглядит как типичный загородный дом; его первоклассная изоляция и энергоэффективные окна не отличаются друг от друга, а за фасадом скрывается водородная сушилка для одежды и геотермальная система для отопления и охлаждения, которая перекачивает фреон под землю для сбора тепла зимой и охлаждения летом .

«Геотермальная энергия — это еще один источник свободной энергии», — говорит Стризки, отмечая, что он выкопал восемь футов (2,4 метра) в граните под своим домом, чтобы воспользоваться постоянной температурой под землей в 56 градусов по Фаренгейту (13 градусов по Цельсию). . Летом он может использовать более низкие температуры под землей для охлаждения всего своего дома, а зимой он может улавливать эти более высокие температуры, дополняя их тепловым насосом, работающим от водорода. «Ничего не пропадает зря».

В этом году Стризки вряд ли будет использовать свой электролизер Hogen за 78 000 долларов (производимый Proton Energy Systems в Коннектикуте, компанией, которая производит оборудование для производства водорода), потому что в прошлом году мягкая зима оставила его с полными баками.Когда он его включает, избыток водорода выходит из небольшой трубы на крыше со звуком невежливой отрыжки.

Это выпустило водород со скоростью 45 миль (72 километра) в час через атмосферу на своем пути от планеты — один из двух газов, другой — гелий, который полностью уходит в космос, потому что он легче воздуха. Фактически, пропановые баллоны Strizki толщиной в четверть дюйма весят меньше, когда они заполнены водородом, чем когда они истощены.

Конечно, водород — легковоспламеняющийся газ, но его быстрая утечка уменьшает опасения Стризки, что он может воспламениться или взорваться.«Он рассеивается быстрее, чем любой другой газ», — отмечает он. «Водород не будет сидеть сложа руки и ждать пламени».

Последний образец энергетического решения Стризки получил название «Genesis», его алюминиевый Mercury Sable стоимостью 3 миллиона долларов, один из 10 автомобилей Ford, произведенных в 1990-х годах, чтобы проверить, насколько хорошо более легкий металл будет выдерживать краш-тесты. Ford предоставил Стризки специальную модель для участия в гонках на солнечных батареях Tour de Sol в Нью-Джерси в 2000 году. Стризки установил 104-сильный электрический двигатель (по сравнению с 44-сильным двигателем Toyota Prius), который может развивать скорость до 140 миль (225 км). километров) в час.Откройте капот и рядом с электродвигателем сядьте две батареи топливных элементов, которые преобразуют водород и кислород в воду и электричество, плавно и быстро продвигая электродвигатель вперед.

Автомобиль никогда не участвовал в соревнованиях, потому что он не был готов вовремя, но уникальное транспортное средство действительно удерживает мировой рекорд по дальности путешествия на одной зарядке: 401,5 мили (646,2 км), расстояние, которое Стризки проехал в декабре 2001 года. Сегодня Genesis делит дорогу с множеством менее дорогих автомобилей на топливных элементах: новым Honda FCX Clarity с водородным двигателем, который поступит в продажу на этой неделе за 600 долларов в месяц, а также парком тестовых автомобилей Chevrolet Equinox с водородным двигателем от General Motors. часть пилотной программы, целью которой является определение того, как водородные автомобили могут функционировать в повседневной жизни.И японские, и американские автопроизводители делают ставку на то, что эти экологически чистые автомобили однажды заменят двигатель внутреннего сгорания.

По словам Ларри Бернса, вице-президента GM по исследованиям и разработкам,

GM намерена в ближайшие годы наращивать «массовый объем» своих двигателей Equinox, работающих на водородных топливных элементах, но только в том случае, если существует способ их дозаправки. В настоящее время в стране всего 122 водородные станции — по сравнению с 170 000 бензозаправочных и дизельных станций.

Это одна из причин, по которой не все фанаты водорода.Бывший официальный представитель Министерства энергетики США Джозеф Ромм, физик, отмечает, что расщепление воды на водород и кислород — пустая трата времени и электроэнергии, а не просто использовать электричество непосредственно в полностью электрическом гибридном автомобиле. Споры сводятся к вопросу о том, лучше ли аккумуляторы или водород хранить и доставлять электрическую энергию.

Но Стризки утверждает, что водород дает преимущества, которых нет у батарей. Например, GE Global Research обнаружила, что водород может оказаться лучшим способом хранения электроэнергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками в отдаленных районах, таких как ветряные электростанции в Северной Дакоте или солнечные батареи в Нью-Мексико, чем строительство дорогих и дорогостоящих линий электропередачи.Вместо этого водород, произведенный в таких местах, можно было бы перекачивать по всей стране через существующие трубопроводы природного газа, обеспечивая топливо для парка транспортных средств, работающих на водороде.

Независимо от того, будут ли эти будущие автомобили приводиться в действие водородом или аккумуляторными батареями, оба будут двигаться с использованием электродвигателя, который не требует загрязняющих (и недавно дорогих) ископаемых видов топлива. И у них будет еще одно важное дополнительное преимущество: батареи или водородные топливные элементы, которыми управляет автомобиль, также могут служить в качестве резервного источника энергии для дома.«Я могу подключить эту машину к своему дому и запустить ее», — отмечает Стризки.

Strizki сейчас работает над тем, чтобы снизить цены настолько, чтобы сделать дома, работающие от солнца и водорода, доступными для среднего потребителя. Он говорит, что может построить солнечно-водородную систему всего за 90 000 долларов благодаря снижению затрат на солнечные батареи и урокам, полученным при строительстве своего дома. Однако даже при такой цене автономная система будет дороже по сравнению с ежегодными счетами за электроэнергию в Нью-Джерси, которые составляют в среднем 1500 долларов, хотя эта цифра увеличивается с каждым годом, включая скачок на 17 процентов в этом году.

Но добавьте к этому расходы на бензин — которые в среднем составляют более 3000 долларов в год, по данным Управления энергетической информации США — и цена станет более разумной, особенно потому, что цифры EIA были рассчитаны еще тогда, когда бензин стоил 2 доллара за галлон, а не нынешние 4 доллара. . «Это не имело смысла, когда бензин стоил 1 доллар, а сейчас — 4 доллара? Многие вещи, которые не имели смысла, теперь имеют большой смысл», — говорит Стризки.

Он уже наблюдает за строительством второй такой домашней энергосистемы стоимостью 150 000 долларов для богатого клиента в Карибском бассейне.

Ремесленник на заднем дворе также работает с несколькими потенциальными клиентами над строительством автономных домов в Нью-Джерси, штате Нью-Йорк и даже Колорадо, и бросил свою последнюю работу в качестве установщика систем солнечной энергии, чтобы полностью сосредоточиться на компания, которую он основал для продвижения домов: Renewable Energy International. Ключом к снижению цены будут новые, лучшие поколения компонентов технологии, особенно электролизера. Производители топливных элементов, такие как ReliOn в Спокане, штат Вашингтон., уже переняли страницу из компьютерной индустрии, применяя съемные отдельные топливные элементы, известные как «лезвия», аналогичные лезвиям компьютеров в центрах обработки данных, которые можно менять индивидуально в случае возникновения проблем.

В конечном итоге этот загородный дом может стать первым представителем грядущей водородно-электрической экономики — домом, который устраняет или резко снижает выбросы парниковых газов, вызывающих изменение климата, — или просто еще одним технологическим тупиком, таким как геодезический купол Бакминстера Фуллера или димаксионный автомобиль.

«Единственный способ снизить выбросы углерода — это захватить большую электростанцию ​​в небе», — говорит Стризки. «Может быть [солнечно-водородный дом] слишком дорог, может быть, не так эффективен, как им хотелось бы, но никто не говорит, что это не работает».

Новая технология делает возможными домашние водородные заправочные станции — Naratek

Вместе с дочерней компанией GRZ Technologies, EPFL разработала инновационный водородный компрессор. В В основе изобретения лежит гидрид металла ZrMn1.5. Материал может хранить водород без необходимости подавать энергию. Когда он является нагретый, гидрид металла снова выпускает газ — при очень высоком давлении до нескольких сотен бар.

EPFL использует этот материал свойство сжимать газообразный природный водород и, таким образом, сжижать его. Только в таком виде можно залить мощный энергоноситель в бак транспортного средства для использования в качестве топлива.

Использование в частном хозяйстве

В отличие от обычных компрессоров, технология предназначена для обеспечения производства и экономичности использование компактных компрессоров, подходящих для домашнего использования.

Это означает, что водород может быть сжатие экологически безопасным способом практически в любом месте — даже в частных домах, говорит Андреас Цюттель, профессор EPFL Лаборатория материалов для возобновляемых источников энергии. В сочетании с производством водорода с помощью электролиза — то есть расщепления воды с использованием излишков электроэнергии от возобновляемые источники — это позволило бы реализовать частный водород заправочные станции.

EPFL и дочерняя компания GRZ Technologies сотрудничает с международной компанией Messer. Группа продвигает коммерциализацию металлогидридной технологии.«Видение состоит в том, что люди, у которых дома есть такая заправочная станция, будут предлагать их водород другим », — объясняет Ханс-Майкл Келлнер, генеральный директор промышленного специалист по газу Messer Schweiz. Это могло, наконец, решить проблему отсутствия сети водородных заправок, препятствовавших прорыву автомобилей на водородной основе в течение десятилетий.

Водородные автомобили обладают множеством преимуществ

Фактически, концепция имеет много Преимущества: например, в отличие от обычных видов топлива, сжигание водорода генерирует только воду и не производит CO ₂ .Если газ также производится с использованием вода и электричество из возобновляемых источников энергии (электролиз), полностью углеродно-нейтральный.

Также по сравнению с чисто электромобиль, автомобили на водороде имеют ряд преимуществ, так как исследователь материалов Андреас Цюттель объясняет: поскольку водород имеет более высокую плотность энергии по сравнению с батареями, это позволяет увеличить дальность действия при добавлении значительно меньший вес автомобиля.

Тем не менее, несмотря на новый Технология EPFL, по-прежнему существует серьезное препятствие, препятствующее широкому использованию водорода: сделать установку водородных заправочных станций привлекательной для частных домохозяйств, должен быть достаточно высокий спрос со стороны как можно большего числа владельцев водородные автомобили по возможности.Но чтобы такие автомобили были привлекательными для потенциальных покупателей, должно быть достаточно АЗС.

Мяч теперь в суд политиков, поясняют Ханс-Михаэль Келлнер и Андреас Зюттель. В должны быть созданы предпосылки для того, чтобы этот экологически чистый технологии, чтобы совершить прорыв. Посыл для политиков ясен: «Продвигайте частные водородные заправочные станции».

Генератор щелочного водорода SHC-500

Генераторы водорода серии SHC — это электролиз жидкости KOH для получения водорода.Этот генератор отвечает требованиям многих типов газовых хроматографов в стране и за рубежом. Принцип действия этого прибора — традиционный электролизёр щелока. Проводящей средой в ячейке является водный раствор КОН. Мембрана между двумя электродными камерами предназначена для навигационного электролизного оборудования. После электризации постоянным током происходит электрохимическая реакция молекулы воды. Он производит кислород на аноде и водород на катоде. Уравнение реакции следующее:

Анод: 2OH — 2e → H ₂ (1/2) O ₂ ↑
Катод: 2H ₂ O 2e → 2OH ^— H ₂ ↑
Конечное уравнение реакции: 2H ₂ O → 2 H ₂ ↑ O ₂ ↑

Управление давлением, защитное давление, отображение расхода и отслеживание расхода контролируются автоматически.Выход водорода саморегулируется в соответствии с использованием потока водорода при стабильном давлении (в диапазоне выходного потока).

Заявки:

• Газ-носитель и топливный газ для газовой хроматографии
• Подача водорода для топливного элемента
• Газ для столкновения ICP-MS
• Подача водорода в реактор гидрирования
• Подача водорода для оборудования для испытаний на выбросы
• Газоанализатор опорный газ
• Реакционный газ ELCD (детектор проводимости)
• АЭД (атомно-эмиссионный детектор) реакционного газа
• Другая область применения чистого водорода

Преимущества продукта:

• Простота в эксплуатации, безопасность и надежность, добавление щелока только один раз
• Необходимо только долить дистиллированную воду
• Включение питания для производства газа
• Устройство для предотвращения обратного стекания щелока
• Барабанная электролизная ячейка (высококачественная нержавеющая сталь 316L)
• Высокая эффективность электролиза

Основные характеристики:

Модель	Блок	SHC-300	SHC-500	SHC-1000
h3 Расход	мл / мин	0–310	0–510	0–1000
h3 Чистота	%	> 99.9999
Выходное давление	бар	0,2 — 4,0
Точка росы	° С	<60
Входная мощность	Ватт	<150	<250	<250
Вес	кг	<12	<14	<14
Напряжение	AC	220 В / 110 В, 50-60 Гц
Выходной соединитель h3	дюйм	1/8 дюйма или другой
Размеры (Д x Ш x В)	см	42 х 23 х 36

Ожидается, что общее время выполнения заказа составит две-три недели.

Руководство по эксплуатации генератора щелочного водорода SHC-500

Европа делает ставку на водородную энергетику. Почему нет США?

Этот пост был обновлен с исправлением.

Когда-то считалось, что за водород будет будущее энергетики. В 1845 году английский ученый сэр Уильям Гроув (также известный как «отец топливного элемента») продемонстрировал, что при правильных условиях и добавлении кислорода газообразный водород, также называемый h3, может вступать в химическую реакцию и производить сильнодействующее и сильнодействующее вещество. экологически чистый, электрический перфоратор.Возможности водородной энергии казались безграничными: он мог заправлять наши автомобили, обогревать наши дома и даже приводить в действие наши самолеты. Но сегодня, спустя 175 лет после создания первой «газовой батареи», технология еще не полностью раскрыла свой потенциал.

Действительно, некоторые из первоначальных обещаний водородной энергетики принесли свои плоды — есть автомобили, работающие на батареях со сжатым водородом (производящие струйку воды вместо токсичных выхлопов), и даже несколько небольших самолетов с двигателем h3 в разработке. Но с учетом того, что все больше и больше автомобилей используют вместо этого литий-ионные аккумуляторы, а авиакомпании разрабатывают экологически чистые виды топлива из растительного масла и семян горчицы, этого, вероятно, не произойдет в ближайшее время.

Однако есть один сектор, в котором водородная энергия может быть критически важна: производство, часть экономики, которая производит сталь, цемент и практически все другие материалы. На промышленные процессы, большинство из которых связано сжигание ископаемого топлива на месте для получения энергии, приходится более 20 процентов загрязнения ископаемым топливом во всем мире. Эти выбросы, как известно, трудно сократить, но эксперты говорят, что водород, производимый с помощью возобновляемых источников энергии, может стать решением.

«Водород — это, вероятно, самый многообещающий способ сокращения промышленных выбросов», — сказал Кобад Бхавнагри, руководитель специальных проектов BloombergNEF, независимой исследовательской компании, специализирующейся на чистой энергии.«Это наиболее универсальное и масштабируемое решение для снижения выбросов».

Обычно h3 не совсем чистая форма энергии. Хотя водород является элементом природного происхождения, его необходимо обрабатывать, чтобы получить высокочистый поток, необходимый для производства топливных элементов. В США 95 процентов водорода производится с помощью процесса, называемого «паровой риформинг», в котором природный газ объединяется с паром, а затем разбивается на его составные части, включая водород и диоксид углерода.(Мало того, что реакция производит CO2 сама по себе, но этот процесс также требует большого количества энергии, что не очень хорошо для планеты.) Но водород также можно получить чисто из обычной старой воды (h3O — имеет смысл, верно ?) и электричество. Если электричество поступает из возобновляемых источников, таких как ветер или солнце, полученное топливо называется «зеленым водородом».

«Это не ракетостроение», — сказал Томас Кох Бланк, старший директор по промышленности и тяжелому транспорту Института Роки-Маунтин.«По сути, это большая ванна, и вы вставляете шнур питания с каждого конца и пропускаете через него ток». Электрический ток разделяет воду на O2 и h3, и вуаля! Родился зеленый водород ». (Примечание: дети, не пытайтесь делать это дома.)

Зеленый водород может иметь решающее значение для декарбонизации промышленного производства. В большинстве секторов решением для сокращения выбросов является электрификация всего — например, автомобилей или отопления домов. Но, скажем, для производства бетона эта классическая формула не работает.Промышленные процессы требуют высоких уровней тепла и сложных химических реакций, которые невозможно обеспечить одним электричеством. С другой стороны, водород может гореть достаточно сильно, чтобы работать в доменной печи, а также может использоваться в качестве ингредиента в необходимых химических процессах для таких продуктов, как сталь.

На данный момент это все довольно спекулятивно — промышленность по-прежнему работает в основном на ископаемом топливе. Но после глобальной пандемии COVID-19 европейские страны активизируют программы по экологически чистому водороду в рамках своих пакетов мер по стимулированию распространения коронавируса, позиционируя себя в качестве лидеров на в значительной степени неиспользованном рынке.В прошлом месяце Германия объявила о «Национальной водородной стратегии», предусматривающей выделение 8,2 миллиарда долларов на инвестиции в новый бизнес и исследования в области экологически чистого водорода и еще 2,3 миллиарда долларов на создание международных партнерств по новому топливу.

Европейский Союз в целом еще не объявил о плане расходов на экологически чистый водород, но пообещал сделать газ в ближайшие десятилетия приоритетом. Европейская комиссия объявила ранее в этом месяце, что она намерена развернуть 40 гигаватт электролизеров (машин, которые расщепляют воду на водород и кислород) к 2030 году в пределах своих границ и еще 40 в странах, которые могут экспортировать в ЕС.Это примерно в 320 раз превышает мощность электролиза, доступную в настоящее время во всем мире.

«Я подозреваю, что то, что сделали Европа и Германия, вызовет что-то вроде гонки вооружений или гонки наращивания масштабов» для водородной энергетики, — сказал Бхавнагри Гристу. «Теперь всем остальным придется подняться на борт, если они хотят идти в ногу со временем».

Однако Соединенные Штаты медлят. «США на национальном уровне не разработали никакой водородной стратегии», — сказал Бхавнагри.

Инвестиции США в экологически чистый водород до сих пор были небольшими: на прошлой неделе министерство энергетики объявило, что в 2020 году оно потратит 64 миллиона долларов на исследования и разработки в области водорода, из которых 15 миллионов долларов будут выделены специально на снижение стоимости зеленого водорода.Но эти 64 миллиона долларов — это лишь малая часть того, что Германия пообещала потратить на развитие своей собственной технологии h3.

Между тем, в обширном климатическом плане Палаты представителей Демократической партии на 538 страницах упоминается зеленый водород, но не содержится рекомендаций по конкретным инвестициям или крупномасштабному строительству с использованием технологии электролиза по всей стране. Вместо этого демократы просто указывают на необходимость налоговой льготы для снижения производственных затрат для водородных проектов с низким или нулевым уровнем выбросов. И это несмотря на то, что, согласно моделированию независимой политической фирмы Energy Innovation, переход промышленных видов топлива на экологически чистый водород может снизить U.S. выбросы парниковых газов примерно на миллиард тонн к 2050 году, что эквивалентно снятию с дорог около 200 миллионов автомобилей в течение целого года.

По словам Бланка, медленный прогресс США в области экологически чистого водорода частично объясняется широкой доступностью природного газа, который, хотя и производит меньше выбросов, чем уголь или нефть, связан с другими экологическими рисками.