Особисте зберігання водню

Багато хто з нас (частково мешканці приватних будинків) хотіли б володіти персональним електрогенератором і бути незалежним від наявних комунальних послуг. Це буде чудово ставити вітрин на вашому дворі або зробити дах вашого будинку з сонячної панелі і навіть не забезпечити електропроводки.

І здається, що сучасні технології можуть забезпечити пристойні пристрої генерації енергії (сучасні сонячні панелі вже мають прийнятну ефективність і термін служби, також не критичні зауваження до вітротурбін), але системи зберігання енергії, найчастіше представлені акумуляторами, мають ряд значних недоліків (висока вартість, низька ємність, коротке життя, погана продуктивність при низьких температурах і т.д.). І ці недоліки роблять всю концепцію індивіда, відновлювана енергія неприваблива для звичайних громадян.

У цій статті я пропоную знайомитися з поняттям окремого водневого пристрою для зберігання енергії, який, в певній перспективі, може замінити класичні батареї.

НотаткиВсі представлені схеми і зображення є чисто концептуальними в природі, коли проектування інженерної моделі, необхідно буде переглянути всі розміри і особливості дизайну компонентів пристрою; я визнати, що десь описано аналоги представленого пристрою, навіть, можливо, є комерційні зразки, але я не знайшов нічого подібного. Загальні поняття (концепція робота)

Незважаючи на те, що дизайн вийшов дуже громіздким, принцип роботи пристрою досить простий. Побудований з відновлюваного джерела (сонячний акумулятор, вітротурбіна тощо) електричний струм подається до двох електролізових камер (А), де процес електролізу починає накопичуватися киснем / воднем.

Отриманий кисневий/гідроген перекачується компресором (B) в камеру газозбереження. З камери газозбереження ©, кисневий/гідроген подається в електрогенеруючі акумулятори (E), після чого кисневий/гідроген, який не брав участі в реакції, а також вода, отримана від реакції, повертається до камери газозбереження. Отримане хімічне поєднання кисневого і водного електричного струму надходить в трансформатор, потім інвертор і блок управління турбіни / дренажного клапана (H). З інвертором, електричним струмом подається споживачеві.

Вода накопичується в газовій камері, через дренажний механізм (F), надходить в резервуар для зберігання (G) і назад в електролізні камери.

Далі я пропоную розглянути докладніше механіки системних компонентів.

Камера електролізуОсновною метою є виробництво і первинне накопичення кисневого / водню, а його передача на компресор.



Електричний струм, що надходить до контакту (А) надходить в електрод, де починається процес електролізу води в камері. Газ, поступово накопичується вгорі камери і отримує безпосередньо до компресора через отвір (E), відштовхує воду через отвір (B), назад в бак. Таким чином, первинне накопичення газу відбувається до його перекачування в газову камеру компресором. Весь процес накопичення первинного газу здійснюється за допомогою оптичного (накладного) датчика (D), читання якого передається на пристрій моніторингу.

компресор

Основною метою є перекачування газу, отриманого в результаті електролізу в газозберігаючу камеру.
Газ (кисень/гідроген) з камери електролізу надходить в камеру компресора через клапан (А). Коли газ в компресорній камері накопичується в достатній кількості (сигнал надходить з оптичного датчика камери електролізу), активується електродвигун (F) і накопичується газ, перекачується в газову камеру через клапан (B).
Наявність компресора дозволяє створити певний тиск в газовій камері, що дозволяє збільшити ефективність електрогенеруючих клітин.
Дуже важливо розрахувати дизайн компресора (податкова потужність, коефіцієнт редуктора, об'єм камери компресора і т.д.), щоб компресор може повністю працювати (відтворити необхідний тиск) від енергії джерела відновлюваної енергії.

Система управління електрикою

Основною метою є управління процесом утворення та накопичення газу (кисневого / водню) за рахунок електролізу.

У початковому стані пристрій подає напругу живлення (Д), до електродів електролізових камер (Б). В результаті газ починає формувати і накопичуватися в електролізових камерах, а рівень води поступово знижується. Як тільки один з датчиків рівня оптичної води © показує, що досягнуто менший ліміт (тобто, достатньо газу накопичився в електролізій камері), пристрій повинен вимкнути подачу напруги до електролізових камер (B) і активувати одну з електродвигунів компресора (A), після завершення одного повного циклу роботи поршня. Якщо рівень нижчої води досягається одночасно в двох електролізних камерах, пристрій повинен забезпечити послідовну роботу компресорів (в іншому випадку вихідна напруга може бути недостатньо для виконання компресорного циклу). Після завершення циклу компресора пристрій повинен повернутися до свого первісного стану і застосувати напругу до електродів електролізових камер.

Газорозбірна камераОсновною метою є накопичення, зберігання та постачання газу (кисень/гідрогену) до електрогенеруючих батарей.
Газозбиральна камера являє собою циліндр з набором отворів, через які газ надходить в камеру ©, подається в електрогенеруючі акумулятори (А) і повертається з них (В), а вода знімається з системи (Д). Обсяг газозберігаючої камери безпосередньо впливає на здатність системи зберігати енергію, і обмежується тільки фізичними розмірами самої камери.

Турбіна

Основною метою є забезпечення обігу газу (кисень/гідрогену) в електрогенеруючих акумуляторах.
Газ з газової камери надходить в камеру пристрою з отвору (Б). Далі за допомогою турбінних лопаток © і відцентрової сили газ вводять в вихід (А). Ведуться роботи турбінних лез © електродвигуна (D), живлення роз'єму (E).
Турбіна, можливо, найбільш сумнівний модуль всієї концепції. З одного боку, мої обмежені знання хімії припускають, що циркуляційні реагенти набагато краще при реагуванні хімічно. З іншого боку, я не знайшов ні підтвердження, ні рефутація, що активна циркуляція газу підвищить ефективність електрогенеруючих клітин. В результаті я вирішив забезпечити цей пристрій в конструкції, але його вплив на ефективність системи необхідно перевірити.

Електричний акумулятор

Основне призначення - забезпечує виробництво електричного струму від процесу хімічної комбінації кисню та водню.
Кисень і водень, що надходить на відповідні камери через отвори (A) і (B) надходить в пізню хімічну реакцію, при цьому електричний струм утворюється на електродах (E), що передається споживачу через контакти (F) і (G). В результаті хімічного поєднання кисню і водню в кисневій камері утворюється велика кількість води.

Можливо, самий цікавий пристрій. При підготовці дизайну цього модуля я використовував публічну інформацію, надану на сайті Honda (на момент написання було кілька посилань, в тому числі до документів, але в момент публікації тільки один залишився працювати).

Основна проблема полягає в тому, що Honda пропонує використовувати платину [Pt] пластини як електроди (E). Що робить весь дизайн недорогим. Але я впевнений, що цілком можна знайти значно дешевший (популярний) хімічний склад для електродів електрогенеруючих клітин. В екстремальних випадках завжди можна загорнути водню в двигуні внутрішнього згоряння, але ефективність всього дизайну значно знижується, а складність і вартість підвищиться.

дренажна система

Основною метою є забезпечення виведення води з газозберігаючих камер.
Вода, що надходить через отвір (А) в камеру дренажної системи, поступово накопичується в ній, яка фіксується оптичним датчиком (Б). В якості камери заповнюється водою, система управління (D) відкриває клапан © і вода виходить через отвір (E).
Важливо забезпечити, що при відсутності живлення клапан повинен закрити (наприклад, при надзвичайній ситуації). В іншому випадку ситуація можлива при великих обсягах водню і кисневого падіння в підсумок, де може виникнути детонація.

Вода раковина р.

Основною метою є накопичення, зберігання та дегазація води.
Вода з дренажної системи через отвори (B), надходить в камеру, де вона дегазується за допомогою кріплення. Випущена суміш кисню і водню випускається через вентиляцію (A). Сіетл і готовий до електролізової води подається в електролізові камери через отвір ©.
Варто відзначити, що вода, що надходить від системи дренажу, буде сильно насичена газом (киснем / воднем). Необхідно впроваджувати механізми дегазації води перед подачею до електролізових камер. В іншому випадку це буде впливати на ефективність та безпеку системи.


Контроль генерації електроенергії (стабілізатор, інвертор)

Основною метою є підготовка генерованої електроенергії для забезпечення споживача, живлення та управління дренажною системою та турбінами.
Напруга від генеруючих клітин (А) наноситься на трансформатор / стабілізатор, де вона вирівнюється до 12 вольт. Стабілізована напруга наноситься на інверторну і внутрішню систему управління пристроєм. У інверторі напругу 12 вольт прямого струму перетворюється в 220 вольт змінного струму (50 герц), після чого подається споживачу (Д).

Пристрій управління забезпечує живлення до дренажної системи (В) і турбін ©. Крім того, пристрій контролює роботу турбіни і з підвищенням навантаження від споживача, збільшує швидкість, стимулює інтенсивність виробництва енергії електрогенеруючими батареями.

Особливості роботиКоли механіка пристрою стала більш-менш чіткою, я пропоную розглянути особливості (лімітації) роботи заводу.

Монтаж завжди повинна бути перпендикулярною силою тяжіння. Зважаючи на те, що в механікі системи широко використовується гравітаційний атракціон (приміщення накопичення газу, дренажної системи тощо). Залежно від рівня відхилення від цього стану, установка може зменшити ефективність, або навіть стати непередбачуваною; З поглядом на попередній абзац (з тих же причин) можна зробити висновок, що для нормальної роботи установки вона повинна бути на стані (тобто повинна бути встановлена стаціонарна); Пристрій повинен працювати виключно у відкритому просторі (на відкритому повітрі, на відкритому повітрі). Оскільки рослина постійно випускає вільний киснем і воднем в закритому просторі, це призведе до накопичення та подальшого детонації цих газів. Відповідно, в межах закритого простору операція пристрою небезпечна. Недоліки представленого дизайну

Дизайн, представлений в статті, є 1-ю версією моєї ідеї. Все виглядає так, як я спочатку призначено. Відповідно, в процесі реалізації концепції я бачив певні недоліки / помилки, але я не змінив схему (припустимо, це призведе до нескінченного, ітеративного процесу рефінментів / вдосконалення, і ця стаття ніколи не буде опублікована). Але я не можу пропустити, що спійманий очей, так що я просто коротко описую недоліки, які необхідно виправити.

Оскільки дифузні процеси не були скасовані, водень з'явиться і накопичується в кисневій камері газів і, відповідно, будуть подібні процеси в водневій камері. В результаті це призведе до детонації газу в відповідній газовій камері. Така ситуація повинна бути передбачувана і перегородки повинні бути додані в дизайн газозбережених камер для вилучення вибухової хвилі. Також газові камери повинні бути оснащені клапанами для виходу газу на надмірний тиск; в представленому дизайні немає механізму для позначення накопичення енергії. Відповідно, установка датчика тиску в газовій камері дозволить вам реалізувати показання енергії, що зберігається (по суті, газ, але так як ми отримуємо електроенергію на виході, то енергія непрямо отримана). Також при досягненні максимального тиску конструкції в обох газозберігаючих камерах процес газоутворення може бути припинений (з тим, що установка не працює в марині); Поточний дизайн водопровідної камери недостатньо ефективний. Займіть газовану воду безпосередньо в камери електролізу, які несприятливо впливають на ефективність установки. У ідеальному стані структура повинна бути перероблена таким чином, щоб водень і кисневе кровообіг не перенесли між собою (тобто зробити два незалежних контури). У найпростішому варіанті дизайн опадів повинен бути виконаний двокамерний (можливо навіть трикамерний); Якщо пристрій і розташування компресора залишаються незмінними, то з часом конденсація утворюється в камері компресора і оквалвальні труби, які знизять ефективність компресора (або навіть роблять його нездатними). Таким чином, при мінімальному стисненні компресор повинен бути лляним, і ідеально, замінити механічні компресори, наприклад, пирзоелектричний. ВисновокВ результаті, якщо я не зробив помилки фундаментальними (наприклад, в пристрої електричної батареї) ви отримаєте пристрій для зберігання енергії, який характеризується простотою конструкції (і тому надійністю) з відносно компактними розмірами (в плані ампера / год до об'єму), позбавлених будь-яких серйозних оперативних обмежень (наприклад, працездатність при негативних температурах навколишнього середовища). Крім того, обмеження, описані в розділі «Особливості роботи», теоретично можна усунути.

На жаль, через різні обставини я не в змозі зібрати і перевірити пристрій описано. Але я сподіваюсь, що хтось, якийсь день, починає виробляти і продавати щось, як і я можу купити його.
Можливо, є аналоги описаного пристрою, але я не знайшов такої інформації (можливо погано шукав).
В цілому, вперед до яскравого, екологічно чистого майбутнього!!!

Кредит Кирило Коваленко P.S. І пам'ятаєте, просто змінивши наше споживання, ми змінюємо світ разом! Приєднуйтесь до нас на Facebook, VKontakte, Odnoklassniki

Джерело: geektimes.ru/post/266360/