Waterstof verwarmingsketel: apparaat + werkingsprincipe + selectiecriteria

De principes van alternatieve energie krijgen steeds meer de aandacht van consumenten. Dit wordt in veel opzichten mogelijk gemaakt door de verhoging van de tarieven voor traditionele energiedragers en door periodieke verstoringen op de dienstenmarkt.

Onder deze omstandigheden wordt een verwarmingsketel op waterstof beschouwd als een van de meest veelbelovende soorten apparaten die werken op hernieuwbare brandstoffen, namelijk gas H₂.

Voordat u besluit een dergelijke eenheid te kopen, moet u vertrouwd raken met het principe van de werking ervan, om de voor- en nadelen van het gebruik van waterstof als brandstof te beoordelen. Deze vragen zijn door ons bestudeerd en worden gedetailleerd beschreven in het artikel.

Daarnaast identificeerden we de parameters waarmee rekening moest worden gehouden bij het kiezen van een ketel, gaven we tips over de werking en maakten we een overzicht van de beste fabriekswaterstofgeneratoren in de fabriek. Fans van zelfgemaakte handige instructies om het apparaat met uw eigen handen te monteren.

Eigenschappen van waterstof als brandstof

Zoals hierboven vermeld, is de brandstof voor dergelijke eenheden waterstof, het lichtste gas in de natuur, zonder kleur en geur. Een van de voordelen is een grote hoeveelheid warmte die vrijkomt bij de verbranding van H₂ (121 MJ / kg, terwijl slechts 40 MJ / kg vrijkomt bij propaanverbranding).

Onder normale omstandigheden verbrandt waterstof bij een temperatuur van + 2000 ° C, maar met behulp van een katalysator kan het worden gereduceerd tot + 300 ° C. Hiermee kunt u ketels maken van goedkoop staal en niet van dure zeldzame aardmetalen.

Waterstof is niet giftig, wat de veiligheid van het gebruik ervan in het dagelijks leven garandeert. Wanneer deze stof wordt verbrand, wordt waterdamp verkregen die het microklimaat binnenshuis verbetert en geen schoorstenen nodig heeft.

Bij het gebruik van waterstof moeten veiligheidsregels strikt in acht worden genomen: als het gas verkeerd wordt gebruikt of in contact met open vuur, kan er een destructieve explosie optreden

Een van de nadelen is de verhoogde explosiviteit van waterstof, vooral wanneer het wordt gemengd met lucht of zuurstof, wat leidt tot de vorming van ontstekingsgas.

Voor- en nadelen van waterstofketels

De sterke punten van dergelijke apparaten zijn:

1. Volledige milieuvriendelijkheid. De afbraakproducten van water schaden de atmosfeer niet, ze zijn volkomen veilig voor de gezondheid van mens en dier.
2. Hoge efficiëntiedie 96% kan bereiken. Dit is aanzienlijk hoger dan het rendement van diesel, aardgas of kolen.
3. Natuurlijke hulpbronnen besparen via applicatie alternatieve energiebronnen.
4. Lage prijs ontvangen calorieën. Er is voldoende water en wat elektriciteit voor dergelijke apparaten.

Tegelijkertijd hebben dergelijke apparaten zwakke punten.

Onder de minnen zijn de volgende nuances:

1. Veeleisend onderhoud. Voor de hoogst mogelijke productiegraad van H₂, is het noodzakelijk om elk jaar metalen platen te vervangen. Naast het vervangen van de elektroden, moet er regelmatig een katalysator worden toegevoegd om de geplande hoeveelheid energie te produceren. De frequentie van deze procedure is afhankelijk van het vermogen en van de kenmerken van een bepaald model.
2. Hoge kosten - De fabrieksinstallatie kost maar liefst 35-40 duizend roebel.
3. Explosiegevaar met een verhoging van de genormaliseerde druk in de ketel.
4. Tekort aan waterstofcilinder - ze zijn vrij zelden te koop.
5. Beperkte keuze. Omdat dergelijke verwarmingsapparaten niet zo vaak voorkomen op de Russische markt, is het niet altijd mogelijk om snel het juiste model te vinden en ook om competente specialisten te vinden voor installatie en reparatie van apparatuur.
6. De behoefte aan communicatie. Om het apparaat te laten werken, is een constante verbinding met de voeding voor de elektrolysereactie en met een waterbron nodig, waarvan het debiet afhankelijk is van het vermogen van het apparaat.

Opgemerkt moet worden dat fabrikanten veel aandacht besteden aan nieuwe technologieën, streven naar het verbeteren van waterstofketels, waarbij nadelen worden geëlimineerd of geminimaliseerd.

Het werkingsprincipe van de verwarmingseenheid

Vanwege zijn activiteit, H₂ in zijn pure vorm komt het niet in de natuur voor, maar het is vrij eenvoudig om het door middel van elektrolyse van gewoon water te isoleren, terwijl ook gasvormige zuurstof vrijkomt.

In de gepresenteerde afbeelding ziet u een schematisch diagram van de verwarmingsapparatuur die op waterstof werkt, met vermelding van alle structurele elementen (+)

Om de kachel te laten werken, moet je eerst H krijgen₂. Dit vindt plaats in een speciaal compartiment dat is gereserveerd voor een soortgelijke reactie. Vloeistof wordt in de container gegoten waar de metalen platen worden ondergedompeld.

Aan hen wordt een elektrische stroom van speciaal geselecteerde zuiverheid toegevoerd, onder invloed waarvan H vrijkomt₂ en oh₂, en ook als bijproduct - waterdamp.

Het resulterende mengsel wordt door een speciaal apparaat geleid - een chemische scheider, waarmee het mogelijk is om waterstof te isoleren en te scheiden van andere onzuiverheden. Het gezuiverde gas wordt geleverd aan de brander waarop de klep is gemonteerd.

Het belemmert de beweging van H₂ aan de andere kant, wat een explosie voorkomt. In dit geval vallen zuurstof en waterdamp via een ander systeem in een speciale container.

Verder stroomt gasvormig waterstof door de beschermingseenheid en komt de verbrandingskamer binnen. Hier reageert het met gas in aanwezigheid van een katalysator, waardoor warmte wordt opgewekt, die via een warmtewisselaar het huisverwarmingssysteem binnenkomt.

Waterdamp die in de kamer vrijkomt via een speciaal toegewezen kanaal wordt teruggevoerd naar de elektrolyttank, dus met behulp van het recirculatieproces.

De vermogensaanpassing wordt uitgevoerd met speciaal uitgeruste kanalen, waarvan het aantal zes kan bereiken.In elk van deze apparaten bevindt zich een katalysator, zodat het opwarmingsproces begint wanneer u het inschakelt.

De gasstroom, verwarmd tot een temperatuur van 40 ° C, begint te bewegen naar een warmtewisselaar in de verbrandingskamer.

Dankzij de afzonderlijke structuren kunnen de kanalen onafhankelijk van elkaar optreden, waardoor u slechts een deel ervan kunt opnemen.

Het productieproces van waterstof in moderne elektrolyse-apparaten is volledig geautomatiseerd. Het enige handmatige proces is om het systeem met water te vullen.

Moderne modellen zijn ook uitgerust met verschillende apparaten, bijvoorbeeld waterniveau-indicatoren en druksensoren, waardoor ze in automatische modus kunnen werken en dringend kunnen reageren in onvoorziene situaties.

Onderdelen van een waterstofeenheid

Het ontwerp van een verwarmingssysteem op waterstof is vrij eenvoudig.

Ketelde rol van warmtewisselaar spelen is het belangrijkste element waar waterstof wordt geproduceerd.

Een waterstofgestookte ketel kan worden samengesteld uit beschikbare elementen en voor de werking is alleen gewoon of gedestilleerd water vereist (+)

Electrolyzer - het belangrijkste actieve deel van de ketel, waar een elektrolytische reactie optreedt, die leidt tot de ontbinding van water in H₂ en oh₂. Het element is een met water gevuld reservoir waarin metalen elektroden zijn geplaatst die een maximale stroomgeleiding hebben.

Draden zijn aangesloten op de platen, waardoor elektriciteit wordt geleverd.

Brander - een apparaat dat bijdraagt ​​aan de verwarming van de koelvloeistof in het verwarmingssysteem. In de verbrandingskamer wordt een vonk aangevoerd om deze te ontsteken.

Branderklep - een speciaal onderdeel aan de bovenkant van het apparaat. Dankzij dit detail H₂, opstijgend, overwint gemakkelijk een barrière die niet toegankelijk is voor andere vrijkomende stoffen en komt rechtstreeks in de brander.

In fabriekswaterstofketels is een regeleenheid voorzien. Het paneel toont spannings- en stroomindicatoren, een vermogensregelaar en hendels voor het instellen van andere parameters

Pijpleiding - communicatie die van de unit vertrekt en wordt gebruikt om alle kamers van het huis van warmte te voorzien. Om te binden verwarmingsbuizen met een diameter van 25-32 mm. Houd bij het leggen rekening met de fundamentele regel: de diameter van elke volgende tak moet kleiner zijn dan de vorige.

Selectiecriteria voor generatoren

Wanneer u besluit een dergelijke techniek aan te schaffen, is het belangrijk om op de volgende criteria te letten.

Kracht. Voor moderne apparaten kan de waarde van deze indicator aanzienlijk variëren, waardoor u de beste optie kunt kiezen voor zowel een klein huis als een gebouw met twee, drie verdiepingen.

Het gemiddelde waterverbruik in moderne modellen van de generator is niet te groot. Binnen 24 uur is voor de bediening van het apparaat circa 5,5 liter nodig, waardoor 1,2-2 liter brandstof wordt gegenereerd

Aantal circuits. Op waterstofaangedreven apparaten wordt meestal een verwarmingscircuit geïnstalleerd. Bij sommige modellen is ook een extra installatie van het tweede (verwarmings-) circuit voorzien.

Elektriciteitsverbruik. De huidige technologie maakt het mogelijk om een ​​uitstekende warmteafgifte te bereiken met een minimum aan elektriciteit. Het energieverbruik van verschillende soorten generatoren varieert van 1,2 tot 3 kW in 1 uur.

Een laag stroomverbruik wordt bereikt doordat de waterstofketel niet continu werkt, maar alleen om een ​​bepaalde temperatuur in de ruimte te handhaven.

Stroombron. Alle soorten waterstofgeneratoren kunnen worden onderverdeeld in twee grote categorieën: de ene werkt op gas, de andere op elektriciteit.

Fabrikant. Het is beter om de voorkeur te geven aan vertrouwde fabrikanten (Italië, VS).U moet op uw hoede zijn voor producten van slechte kwaliteit die door dubieuze ondernemingen worden aangeboden tegen extreem lage prijzen.

Tips voor het gebruik van de ketel

Om de functionaliteit van het apparaat te verbeteren, is het belangrijk om de bijgevoegde instructies te volgen. U kunt de werking van het apparaat verbeteren door aanvullende details toe te voegen (in dit geval moet u zich strikt aan de veiligheidsregels houden).

Een op de brander gemonteerde vlamdetector verhoogt de veiligheid van het systeem. Wanneer de brand dooft, sluit het apparaat automatisch de stroom van brandbaar gas in de brander af, waardoor het de kamer niet binnenkomt

Het is mogelijk om speciale sensoren te monteren in het interne deel van de warmtewisselaar, die het mogelijk maken de toename van de waterverwarmingsindicatoren te volgen en het branderontwerp aan te vullen met afsluiters.

Sluit hem gewoon rechtstreeks aan op temperatuursensorzodat de ketel automatisch uitschakelt zodra de verwarming de ingestelde waarde bereikt.

Het is ook handig om een ​​gestandaardiseerd ketel-koelapparaat te installeren.

Waterstofapparaten kunnen niet alleen worden gebruikt als enige verwarmingsapparatuur in huis, maar ook in combinatie met andere verwarmingssystemen. De belangrijkste warmtecentrales kunnen in dit geval in lage-temperatuurmodus werken.

Als de bedrijfsnormen worden nageleefd, zal een eenheid op waterstof meer dan twaalf jaar dienst doen. Hoewel de garantieperiode voor dergelijke apparaten 15 jaar is, kunnen ze in de praktijk 20-30 jaar efficiënt werken.

De reparatie van dergelijke apparaten zal voor een ervaren vakman niet moeilijk zijn, omdat het schakelschema van een waterstofketel niet te veel verschilt van analogen die op andere soorten brandstof werken.

Top 5 fabriekswaterstofgeneratoren

Het eerste bedrijf dat een waterstofbrandstofketeltechnologie vervaardigde en patenteerde, was een Italiaans bedrijf Giacomini. Ze is gespecialiseerd in apparaten op basis van milieumethoden voor het opwekken van energie: geothermische pompen, zonnepanelen en andere.

H2ydroGEM is een katalytische verbrandingskamer, waarin in elke hoorn een stof zit die de waterstofverbrandingsreactie versnelt. Hierdoor vindt het proces plaats bij een relatief lage temperatuur.

Momenteel worden dergelijke modellen vervaardigd door Amerikaanse, Chinese en Europese bedrijven, maar hun assortiment is niet te groot in vergelijking met ketels die op andere soorten brandstof werken.

De beste fabrieksmodellen van waterstofsystemen

Onder de meest populaire modellen merken we op:

1. MegaTank100 - generator gevoed door elektriciteit uit het netwerk. Het heeft een betrouwbaar systeem met meerdere niveaus van bescherming tegen oververhitting en kortsluiting, wat veilig en productief werk garandeert. De kosten van het model zijn afhankelijk van de configuratie.
2. STAR-2000 - een dure eenheid (> 200.000 roebel) heeft uitstekende technische kenmerken. Ondanks dat deze generator een minimum aan energie verbruikt, kan hij een ruimte verwarmen met een oppervlakte van 251-300 vierkante meter.
3. Kingkar - een netwerkapparaat met uitstekende werkingseigenschappen. De kosten van het model zijn vrij hoog - ongeveer 100 duizend roebel, maar worden vergoed door zuinig energieverbruik.
4. H2-2 - Italiaanse uitrusting van de "extra" klasse tegen een hoge prijs (ongeveer 250.000 roebel). waardoor lucht in grote ruimtes kan worden verwarmd (vanaf 300 m³ en hoger) met een minimaal elektriciteitsverbruik.
5. Vrije energie - apparaten van hoge kwaliteit tegen een betaalbare prijs in het bereik van 15-35 duizend roebel (de prijs is afhankelijk van vermogen en andere kenmerken). Uitgerust met een regeleenheid die veel processen automatiseert, een multi-level sensor voor spannings- en drukregeling.

Er zijn ook andere modellen in verschillende prijscategorieën.

Zelf een ketel maken

Verwarmingsgeneratoren hebben een vrij lichte constructie. Met een bepaald vaardigheidsniveau kan dat monteer het apparaat zelf. Tegelijkertijd vereist dergelijk werk vanwege de explosiviteit van het waterstofmengsel extreme verantwoordelijkheid, kennis van veiligheidsprocedures en ervaring met het installeren van dergelijke apparaten.

Met de onafhankelijke fabricage van het apparaat zal het niet mogelijk zijn om van de substantiële financiële kosten af ​​te komen, omdat het beter is om kant-en-klare onderdelen van de componenten te kopen. Een hoog risico doet ons nadenken over fabrieksinstellingen waarvoor fabrikanten langetermijngaranties geven.

Het proces om met uw eigen handen een waterstofketel te maken, kan in verschillende fasen worden verdeeld.

Stap # 1 – uitvoering van de tekening en voorbereiding van materialen. Allereerst zouden soortgelijke projecten op internet te vinden zijn om op basis daarvan een armatuur te bedenken dat aan alle voorwaarden en mogelijkheden zou voldoen.

Het is noodzakelijk om alle indicatoren nauwkeurig te berekenen, en allereerst het vereiste vermogen, en ook om te beslissen welke materialen zullen worden gebruikt voor de vervaardiging van de ketel. Ferromagnetische legeringen worden als de beste optie beschouwd, maar een container van roestvrij staal is redelijk geschikt.

Hoewel het verwarmen van een waterstofgenerator verschillende ontwerpen kan hebben, blijven de volgende details ongewijzigd:

• 12-volt stroombron;
• reservoir waar de structuur zal worden geplaatst;
• PWM-controller met een vermogen van minimaal 30 A;
• verschillende buizen van verschillende diameters gemaakt van roestvrij staal;
• stalen plaat;
• ijzerzaag voor metaal;
• gasbrander - Beter afgewerkt, gekocht in de winkel.

Stap 2 – elektrolyten maken. Voor de productie van platen, die worden uitgerust met een elektrolysator, moet u een staalplaat van gemiddelde dikte nemen. Met een schaar voor metaal, een ijzerzaag of ander gereedschap wordt het in gelijke stukken gesneden in een hoeveelheid van 18 of meer stukken (het aantal moet even zijn).

Vanuit het land van terugkeer is het in elk van hen nodig om gaten te boren voor de bouten die nodig zijn om deze elementen volledig bewegingloos in de elektrolyt te houden.

We verdelen alle platen in anodes en kathodes, afhankelijk van deze delingsdraden zijn er respectievelijk op aangesloten en zenden positieve en negatieve ladingen door.

Het gebruik van gelijkstroom is effectiever dan het gebruik van wisselstroom. Het is het beste om een ​​generator van het PWM-type als bron te gebruiken.

Stap nummer 3 – cel montage. Het beste materiaal om dit element te maken is roestvrij staal. Een robuuste rechthoekige of vierkante constructie wordt van metaal gelast, waarna er water of een mengsel van H in wordt gegoten₂O met een katalysator, evenals voorbereide platen met aangesloten bedrading.

Stap 4 – brander aansluiting. Een brander is in het bovenste deel van het apparaat gemonteerd - het is beter om een ​​gekocht model te gebruiken, dat u in een gespecialiseerde winkel kunt kopen.

Stap nummer 5 – installatie en aansluiting van een afscheiderdie nodig is voor het vrijkomen van waterstof uit een gasmengsel.

Concluderend wordt een pijp gelegd waarlangs H₂ zal naar de brander stijgen en ook elementen die warmte afvoeren en deze door het hele huis verspreiden, zijn aangesloten.

Welk water is beter - gewoon of gedestilleerd

Een van de vragen die eigenaren van waterstofketels vaak stellen is over het water waarmee de apparaten worden bediend.

Gedestilleerd water voor de werking van de waterstofketel kan worden gekocht in winkels of zelf de productie instellen met behulp van de eenvoudigste installatie

Volgens experts laten fabrieks- of zelfgemaakte apparaten de beste prestaties zien bij het werken aan gedestilleerd water, waaraan heel weinig natriumhydroxide wordt toegevoegd (voor 10 liter H2O - één eetlepel).

Een waterstofketel kan echter ook succesvol werken met leidingwater, het belangrijkste is dat deze geen zouten van zware metalen bevat.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

In de onderstaande video ziet u een overzicht van het model van een gasketel op waterstof, geproduceerd door het beroemde Koreaanse bedrijf DAEWOO.

Waterstof wordt niet voor niets de brandstof van de toekomst genoemd: dit gas kan een bijna onbeperkte bron van goedkope milieuvriendelijke brandstof worden, die in verschillende fabrieken kan worden gebruikt.

Een in de fabriek of zelfstandig vervaardigde ketel op waterstofbrandstof zorgt voor een autonoom verwarmingssysteem. Dit zal bijdragen tot een aanzienlijke verlaging van de betalingen in de huisvesting en gemeentelijke diensten, en zal het probleem van het handhaven van een comfortabele temperatuur in woonkamers en bijkeuken oplossen.

Heb je ervaring met het gebruik van waterstof als brandstof? Vragen stellen over een onderwerp of vertellen over uw uitvinding? Geef commentaar op de publicatie, neem deel aan discussies en laat foto's achter van uw zelfgemaakte producten. Het feedbackblok bevindt zich hieronder.