Водородные котлы для отопления и изготовление своими руками

Пошаговая инструкция по созданию котла отопления на водородном топливе

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

• высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +6000 0 С;
• возможность снижения температуры горения до +300 0 С, при условии использования катализаторов;
• безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз;
• возможность добычи топлива в любой точке планеты;
• неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

• теплообменника;
• камеры сгорания топлива;
• электролизера;
• ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит;
• двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H₂ и O₂, а также водяного пара.
2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

• мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений;
• размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров;
• электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом;
• все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости;
• блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

• необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм;
• запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции;
• при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений;
• для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании;
• важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

• отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу;
• тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется;
• высокий КПД тепловой установки;
• отсутствие шума в работе котла;
• не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

• небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода;
• необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва;
• высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам;
• для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов;
• сложности с поиском деталей;
• большой расход воды.

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

• стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм;
• очистной водяной фильтр;
• прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм;
• герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л;
• штуцер на шланг 8 мм;
• два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них;
• профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

• болгарка с диском по металлу;
• отвертка и рожковый ключ под болты;
• инструменты для нарезания резьбы 6 мм;
• строительный нож для резания шлангов;
• дрель с набором свёрл;
• сварочный аппарат.

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

1. Создание генератора водорода.
2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 45 0 , а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
16. Проверяем корпус на герметичность.
17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

Водородный котел отопления: изготовление своими руками

Сегодня существует множество вариантов отопления дома, некоторые из них традиционные и давно привычные, другие — новые, вошедшие в употребление совсем недавно. Таким инновационным вариантом является водородный котел, который по праву называют экологичным и экономичным видом отопления.

Топливом водородных котлов отопления, как можно догадаться из названия, выступает водород, который вырабатывается в специальном устройстве из дистиллированной воды. Водород — самый легкий газ, он не имеет ни цвета, ни запаха, не токсичен и не выделяет вредных веществ (единственное, что выделяется в воздух — безвредный водяной пар). Его использование в качестве топлива имеет несколько достоинств:

• высокая теплоотдача (более 120 МДж/кг);
• безопасность;
• легкодоступное сырье (вода).

Процесс получения водорода достаточно прост. Для этого необходимы вода и электрическая энергия. Электрический ток способствует расщеплению воды на составляющие ее элементы — водород и кислород.

Водородные котлы безопасны, экологичны, обладают высоким КПД и работают совершенно бесшумно. Однако устройства имеют и свои недостатки:

• необходимость использования катализатора;
• недостаток специалистов по установке и обслуживанию;
• небольшой рынок устройств и их деталей (в России).

Водородное отопление дома было разработано итальянской компанией. Ученые смогли добиться снижения температуры сжигания благодаря использованию катализаторов с +6000 до +300°С, что позволило использовать традиционные материалы для производства отопительных котлов.

Устройство котла включает в себя:

• камеру сгорания топлива;
• теплообменник;
• электролизер;
• резервуар для выработки водорода с помещенным внутри электролитом;
• двухступенчатый защитный блок.

Водородные отопительные котлы могут быть разной мощности. Чем больше площадь помещения, тем больше должна быть мощность. Некоторые котлы имеют модульную систему, максимальное число каналов для выработки водородной энергии — 6, каждый канал должен содержать катализатор, чтобы каналы могли работать независимо друг от друга.

Водородные котлы работают следующим образом:

• электролитический раствор попадает в электролизер и под воздействием электротока вырабатывается водород, кислород и водяной пар;
• газы поступают в химический сепаратор, где водород отделяется от общего объема;
• очищенный водород через двухступенчатый защитный блок поступает в камеру сгорания, где происходит химическая реакция с участием водорода, кислорода и катализаторов;
• в ходе реакции образуется вода и выделяется тепло, тепло нагревает теплообменник, за счет чего и происходит обогрев, а вода снова поступает в электролизер.

Выбирая водородный котел для дома, стоит убедиться, что все его детали выполнены из качественных материалов. Также очень важно, чтобы блок защиты котла был проверенным (сертифицированным) и соответствовал всем требованиям безопасности. Кроме того, нужно подобрать модель, подходящую для отопления конкретного помещения:

• мощность должна соответствовать не только площади помещения, но и требованиям используемой системы отопления;
• размеры камеры должны соответствовать количеству теплообменников, необходимых для отопления;
• мощность электропотребления устройства должна соответствовать имеющейся в здании электросети.

Установив подобное устройство, не стоит забывать о технике безопасности, поскольку топливо является взрывоопасным. Основные правила эксплуатации направлены именно на то, чтобы избежать контакта кислорода с воздухом (что и может привести к взрыву).

Основные эксплуатационные правила:

1. 1. Регулярно проверять температурные показатели на датчиках теплообменников. Температура не должна подниматься выше допустимой нормы.
2. 2. Следить за показателями давления газа. При их повышении принимать меры по стабилизации нормативного давления.
3. 3. Не эксплуатировать устройство в непредусмотренных производителем режимах.
4. 4. Следить за подачей воды.
5. 5. Периодически заменять электролизер.
6. 6. Позаботится о стабилизированной подаче электроэнергии.

В России водородное отопление пока является альтернативным, и приобрести подобные устройства довольно непросто, поэтому встает вопрос о том, чтобы изготовить водородный котел отопления своими руками. Сделать это возможно, однако чтобы такое самодельное устройство выполняло функцию основного отопительного прибора, придется провести несколько испытаний, поскольку необходимо убедиться в его эффективности и безопасности.

Главным элементом системы является котел. Сделать его можно на основе ННО генератора, то есть обычного электролизера. Для изготовления водной горелки (генератора) потребуется кусок листа нержавеющей стали шириной 50 см, длиною 50 см и толщиной 2 мм. Кроме стали, понадобится герметичный пластиковый контейнер (можно для пищи) емкостью 1,5 литра, прозрачная трубка (подойдет водяной уровень) длиной 10 м, болты 6*50, гайки, шайбы, штуцеры для шланга диаметром 8 мм.

Порядок изготовления будет следующим:

1. 1. Из стали необходимо вырезать болгаркой 16 одинаковых прямоугольных пластин. Для устройства необходимы катод и анод, в их роли и выступят приготовленные пластины — 8 будут катодами, 8 — анодами.
2. 2. На каждой пластине с обратной стороны нужно просверлить отверстие для болта.
3. 3. Далее, необходимо поместить пластины в контейнер, чередуя плюс и минус, для изоляции используется прозрачная трубка, нарезанная на полоски.
4. 4. Пластины нужно прикрепить друг другу, используя шайбы: на болт надевается шайба, затем пластина, потом 3 шайбы, потом пластина, а за ней снова 3 шайбы и т. д. , чтобы закрепить 8 пластин на катод, 8 на анод. После этого гайки следует затянуть.
5. 5. Далее, следует закрепить полученные болты с пластинами на контейнере. Для этого в контейнере проделываются отверстия, куда и вставляются болты. Затем на болты надеваются шайбы.
6. 6. В крышке контейнера необходимо проделать отверстие и вставить в него штуцер. Место соединение лучше промазать герметиком.

Следующим этапом станет тестирование получившегося генератора. Для этого необходимо заполнить контейнер водой и закрыть крышку. Подключить генератор к источнику питания. На штуцер надевается шланг. Для наглядности шланг нужно опустить в емкость с водой. Если в этой емкости при подключении устройства не появятся пузырьки воздуха, то источник имеет недостаточную мощность. При этом в контейнере пузырьки должны образоваться в любом случае.

В качестве защитных элементов водородного котла своими руками можно использовать клапан и фильтр для стиральной машины. Клапан необходим, чтобы выработанный водород не возвращался назад в систему. Фильтр будет использоваться в качестве водяного затвора.

Описанное устройство представляет собой конструкцию с параллельным включением, которая не является самой эффективной. Однако именно такую конструкцию проще всего изготовить самостоятельно. Для повышения эффективности в воду следует добавить небольшое количество щелочи.

Для монтажа водородного котла потребуются:

• блок питания мощностью 12 вольт;
• ШИМ-регулятор (на 30 ампер);
• трубки из нержавеющей стали.

ШИМ-регулятор — элемент необязательный. Однако его использование приводит к преобразованию постоянного тока в переменный или импульсный, что значительно повышает эффективность системы.

Пошаговая инструкция по созданию котла отопления на водородном топливе

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

• высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +60000С,
• возможность снижения температуры горения до +3000С, при условии использования катализаторов,
• безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз,
• возможность добычи топлива в любой точке планеты,
• неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

• теплообменника,
• камеры сгорания топлива,
• электролизера,
• ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит,
• двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.

Устройство водородного котла

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H2 и O2, а также водяного пара.
2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

• мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений,
• размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров,
• электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом,
• все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости,
• блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.

Пример водородного котла отопления

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

• необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм,
• запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции,
• при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений,
• для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании,
• важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

• отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу,
• тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется,
• высокий КПД тепловой установки,
• отсутствие шума в работе котла,
• не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

• небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода,
• необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва,
• высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам,
• для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов,
• сложности с поиском деталей,
• большой расход воды.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать сложности с поиском деталей

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

• стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм,
• очистной водяной фильтр,
• прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм,
• герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л,
• штуцер на шланг 8 мм,
• два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них,
• профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

• болгарка с диском по металлу,
• отвертка и рожковый ключ под болты,
• инструменты для нарезания резьбы 6 мм,
• строительный нож для резания шлангов,
• дрель с набором свёрл,
• сварочный аппарат.

Для изготовления водородного котла потребуется болгарка с диском по металлу

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

1. Создание генератора водорода.
2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 450, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
16. Проверяем корпус на герметичность.
17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

Как сделать котел на водороде своими руками

Суть данного вида отопления состоит в химической реакции электролиза, при которой вода разделяется на молекулы водорода и кислорода. В следствии этого происходит образование газа Брауна или, как его еще называют, гремучий газ. Во время этой химической реакции происходит выделение тепла, которое и используется для отопления. При помощи регулирования мощности котла можно добиться необходимого температурного режима в помещении, которое вы отапливаете.

Для того, чтобы водородное отопление работало, необходимы следующие условия:

• Свободный приток воды . Как правило, используется вода, поступающая из водопровода, однако, можно пользоваться и дистиллированной. Объем требуемой жидкости напрямую зависит от мощности котла.
• Наличие электричества . Для протекания процесса электролиза необходимо электроэнергия.

Данное устройство считается самым экологичным из всех способов обогрева, так как во время работы выделяется пар, который не наносит вреда окружающей среде. И для работы необходимо всего лишь наличие электричества, а чтобы сократить затраты, существует возможность работы от солнечной энергии, то есть черпать энергию через солнечные батареи.

Достоинства и недостатки отопления на водороде

1. Одним из самых очевидных плюсов можно считать нескончаемое количество топлива , так как им служит вода. Отпадает необходимость в добыче угля, дров или другого природного ресурса для получения тепла.
   Низкий расход электрической энергии
2. Низкий расход электричества . Для примера устройство, мощность которого 40 кВт, расходует 0,44 кВт в час, водородный котел считается наиболее экономичным в отличии от других способов отопления.
3. Высокая степень экологичности , полностью отсутствуют выбросы, наносящие вред окружающей среде, так как при работе выделяется только пар.
4. Высокий коэффициент полезного действия порядка 94%, никакой другой вид отопления не дает подобной теплоотдачи.
5. Низкий уровень шума во время работы.
6. Не требует установки дымохода и его последующего обслуживания.
7. Отсутствует необходимость в горящем пламени .
8. Предъявляются гораздо ниже требования к монтажу и месту установки, чем к газовому оборудованию.

1. Недостатком можно считать то, что газ, который вырабатывается, не имеет ни цвета ни запаха, и если произойдет его утечка обнаружить это будет крайне сложно . Температура, при которой он возгорается составляет 540 градусов, исходя из этого его относят к взрывоопасным.
   Выделение водорода
2. Достаточно высокая стоимость .
3. Существует очень мало специалистов , которые проводят проверку и сертифицирование баллонов.
4. Требуется постоянное пополнение катализатора .
5. Сложность в поиске запасных частей , это связано с низкой востребовательностью на рынке.

Схема самодельной установки

Нет однозначной схемы устройства, так как она может варьироваться в зависимости от комплектации различными датчиками.

Однако, можно выделить перечень необходимого минимума составляющих данного устройства:

1. Сосуд, который наполнен жидкостью (электролитом).
   Набор пластин для электролизера
2. Набор нержавеющих пластин, между которыми под действием электричества вода будет распадаться на водород и кислород (электролизер).
3. Предохранительный модуль.
4. Камера сгорания.
5. Теплообменник.

А работает это все следующим образом — специальная жидкость, поступает в электролизер, в котором происходит выработка газа путем расщепления жидкости под действием электрического тока. После горения образуется вода, которая возвращается в систему. Изготавливается емкость из высоколегированной стали, использование этого материала обусловлено его надежностью.

Существует технологическая необходимость в установке предохранительного клапана для сброса избыточного давления из системы. Выработанный водород затем поступает в камеру сгорания. Вступив в термическую реакцию с О2, газ вырабатывает тепло, которое через радиатор протекает в отопительную систему помещения.

А жидкость, которая образовалась в камере, протекает по специальной трубке в сосуд с электролитом, благодаря этому происходит самовоспламенение при помощи рециркуляции. Также к данной схеме добавляют элементы защитной автоматической системы для безопасности эксплуатации. Такие, как датчики контроля уровня воды, температурные датчики, пропускные клапаны, датчики контроля давления в системе.

Инструкция по изготовлению котла на водороде

Для того, чтобы сделать котел на водороде своими руками, нам понадобится водородный генератор.

Самодельный котел на водороде

Чтобы его сделать, необходим следующий инструмент:

1. Лист металла, высоколегированная нержавеющая сталь.
2. Обратный клапан.
3. Болт — 2 штуки, размер 6 на 150, гайки и шайбы.
4. Фильтр для очистки жидкости.
5. Прозрачный шланг, или трубка с диаметром 8 мм.
6. Емкость, которая закрывается герметично. Можно воспользоваться пластиковым контейнером для хранения еды, объем возьмите 1,5 литра.
7. Шланговый штуцер 8 мм в диаметре.
8. Инструмент для резьбы металла, подойдет шлифовальная машинка для резьбы с отрезным диском.

Рассмотрим более детально, какой именно материал необходимо использовать для изготовления самодельного котла. Сталь рекомендуется брать 03*16Н1 размер примерно 0,6 на 0,6 метра, толщина 2 мм — этого будет вполне достаточно. Обратите внимание, необходимо использовать именно нержавеющую, ведь металл будет контактировать с жидкостью, а именно с щелочью. А щелочная среда является наиболее агрессивной.

Нержавеющая листовая сталь

Далее поэтапно рассмотрим процесс сборки. Возьмите лист стали, положите его на ровную поверхность и при помощи мела сделайте разметку, нам необходимо получить в конечном результате 16 прямоугольников. Разрежьте их, используя болгарку, один угол каждой пластинки сделайте скошенным, это необходимо для крепления нашей горелки.

С другой стороны нашей пластинки просверлите техническое отверстия для вкручивания болтов. Так как мы делаем “мокрый” электролизер, мы высверливаем их только с одной стороны, обратите внимание на тот факт, что наш прибор является наиболее эффективным и более простым в исполнении.

В нашем случае каждая пластина полностью погружается в раствор, а как следствие, в химической реакции участвует вся их площадь. Затем соберите конструкцию из пластинки и болта. Для этого первую пластину наденьте на болт и с каждой из сторон затяните шайбой, вторую пластину разверните так, чтобы обрезанным краем она была у болта и зафиксируйте ее сверху над первой пластиной.

Чтобы избежать их соприкосновения, установите между каждой из них кусок пластика. И далее, таким же образом соберите всю конструкцию. Затем нам нужно сделать в контейнере отверстия с таким размером, чтобы туда вошел болт. Вставьте в контейнер сделанную конструкцию и зафиксируйте ее. Для герметичности используйте прокладки.

Готовый электролизер

В крышке просверлите отверстие и прикрепите к нему кислородную трубку со штуцером, для герметичности соединений используйте силикон. Для того, чтобы проверить, насколько получилось герметично, подуйте в трубку, если герметичность достигнута, приступайте к следующему этапу. Сделайте второе отверстие, в которое будет заливаться вода.

После того, как все собрано, проведите тестовое включение, подключите к нему любой источник, закройте прибор, заполните жидкостью, второй конец опустите в банку с жидкостью, чтобы увидеть пузырьки. Если увеличивать напряжение, количество пузырьков должно возрастать.

Приступим к изготовлению самого котла:

• Возьмите фигурную трубку диаметром 20*20 мм, разрежьте на 8 равных отрезков по 30 см.
• Затем необходима еще одна труба 40*40 мм, разделите ее на 3 отрезка,один по 20 см и два по 8 см.
• В 20-ти сантиметровой трубе сделайте два отверстия размером по 4 см. Проделайте их на концах, приварите к ним оставшиеся две 8-ми сантиметровые трубки.
• На трех концах приварите заглушки, а на оставшемся зафиксируйте патрубок, при помощи которого будет подаваться водородная смесь.
• Затем определите центр крестовины полученной конструкции, отмерьте 9 см и с каждого конца проделайте отверстия с диаметром 15мм. У вас должно получится 4 отверстия.
  Отопление на водороде в частном доме
• Приварите к ним патрубки и установите форсунки.
• Приварите 8 ранее вырезанных отрезков труб. Привариваются по 2 трубы к каждому из концов крестовины под прямым углом.
• Из стального листа вырежьте 3 отрезка квадратной формы. В 2-х из них прорежьте по четыре отверстия, диаметром 2 и 1 см. Необходимо, чтобы эти отверстия повторяли месторасположение форсунок.
• Нужно взять трубку с диаметром 20-30 мм и порезать на более маленькие трубки по 40-45 см. Приложите их к квадрату и сварите их.
• Затем нам понадобится труба диаметром 18 см, длиной меньше на 2,5 см, чем приваренные трубки. Сделайте по краям в ней по одному отверстию. Привариваем к вырезанному квадрату с меньшими отверстиями. Переверните сваренную конструкцию и установите 2-ой квадрат. Трубы должны пройти сквозь проделанные отверстия. Приварите все.
• Приварите ранее собранный агрегат с горелкой.
• К ранее сделанным отверстиям приварите трубки для циркуляции жидкости.
• Проверьте готовый аппарат, если где-то обнаружена негерметичная пайка, исправьте.
• Установите датчики тепла, пламени.

Предлагаем посмотреть видео об отоплении дома водородом:

Водородный котел для отопления и техника изготовления своими руками

Растущая стоимость на энергоносители – неприятное явление для владельцев загородных домов. Если строение не подключено к центральной тепломагистрали, проблема сооружения отопительной сети станет самой актуальной. Газовые магистрали есть не везде, доставка баллонного топлива также затруднена. Что касается твердотопливных котлов, не всем хозяевам подойдет оборудование с необходимостью регулярного ухода. Альтернативой всем видам становится котел водородный. Он обладает рядом неоспоримых достоинств. Для мастера не составит труда сварить тепловой прибор самостоятельно.

Достоинства и недостатки отопительных водородных котлов

Теперь чтобы скачать приложение от 1xBet на свой Андроид телефон достаточно перейти по ссылке и скачать APK файл. Больше нет необходимости искать официальный сайт букмекерской конторы.

Вещество из воздуха и воды представляет собой одно из перспективных видов топлива. Водород способен заменить стандартные углеводородные соединения.

К преимуществам оборудования относят:

1. Большие запасы топлива. В ряду химических соединений водород является одним из 5 лидеров. Находясь в связанном состоянии, субстанция быстро разлагается на нужные элементы с помощью простых устройств.
2. Минимальное потребление электрической энергии. Чтобы запустить в работу агрегат на 30 кВт надо не более 0,33 кВт/час.
3. Предельно высокий КПД. Показатель достигает более 90%, что намного больше природного газа. Для отопления дома необходимо в три раза меньше топлива, что делает водород более выгодным, чем газ.
4. Бесшумная работа оборудования и безвредность. В процессе выделения тепловой энергии водород не продуцирует токсичных веществ.
5. Простота процесса получения тепла. Вода и электроэнергия – все, что нужно для работы. Ток расщепит воду на водород и кислород. В процессе преобразования первого компонента выходит тепловая энергия, вода участвует в процессе горения.

Минимальные затраты на монтаж – явный плюс устройства. Водородным котлам не нужен дымоход, не придется пробивать крышу или стену для вывода патрубка.

При выборе следует учитывать недостатки:

• небольшой ассортимент моделей;
• нужен катализатор;
• высокий риск взрыва газа.

Взрывоопасность снижает популярность, поэтому найти хорошего специалиста для обслуживания котла сложно. Перед приобретением устройства важно поинтересоваться, есть ли в городе сервисный центр от выбранного производителя.

Схема и принцип работы водородных котлов

Водородный котел отопления представляет собой конструкцию из основных и вспомогательных элементов.

В корпусе заключены:

• камера сгорания;
• теплообменник;
• электролизер;
• емкость с электролитом для выработки нужного количество газа;
• двухступенчатый защитный блок.

1. При запуске устройства в работу в электролизер поступает электролитическая субстанция. Под воздействием тока смесь разлагается на кислород, водород, водяной пар.
2. Газ переходит в камеру, где из общего объема выделяется водород.
3. Далее водород поступает в камеру горения через защитный блок.
4. В процессе горения выделяется вода и тепловая энергия.

Потом вода снова перетекает в электролизер, теплообменник нагревается от выделяемого тепла и передает энергию теплоносителю.

В основе принципа работы заложена химическая реакция водорода с кислородом. Взаимодействие газов приводит к выделению большого количества тепла, продуктом сгорания является вода – ее можно применять для бытовых нужд. Таким образом, хозяин получает прогрев теплоносителя для отопительной системы дома и подачу горячей воды в бытовые приборы.

Виды водородных отопительных котлов

Небольшой модельный ряд не оставляет выбора покупателям – разница устройств зависит от показателя мощности. Этот же параметр будет основным при подборе и покупке. Чем больше отапливаемая площадь дома, тем мощнее должно быть устройство. В некоторых моделях предусмотрены модульные системы с максимально возможным количеством каналов для выработки энергии.

Важно! При выборе многоканального котла (до 6 каналов), надо смотреть наличие катализаторов. Чтобы каждый канал работал независимо, количество катализаторов должно совпадать с числом каналов.

Производители предлагают классификацию по виду материала изготовления корпуса, количеству расхода воды и объему генерации топлива за сутки.

Так, для домов до 250 м2 подойдет устройство с техническими параметрами:

• показатель энергопотребления до 3 кВт/час;
• расход воды до 5,5 л/сутки;
• объем генерируемой энергии до 2 л/сутки.

Совет! Практичнее подбирать двухконтурные варианты. В этом случае один контур пойдет на магистраль отопления, второй – на раздачу ГВС. Допустимо ставить второй нагревательный контур дополнительно.

Срок эксплуатации оборудования до 15 лет, цена стартует от 3000$ (210000 руб.). Значительные первоначальные вложения окупятся длительным периодом пользования. Если соблюдать все правила, котел на водороде проработает более 50 лет, что намного дольше любого другого. Расходы на энергоноситель минимальные, окупятся затраты достаточно быстро. Что касается потребления электричества, то, как и все котлы, нагреватель на водороде не функционирует в постоянном режиме. Это значит, что на обслуживание расходы также не будут высокими.

Правила подбора отопительного водородного котла

Первое, что нужно требовать при покупке – сертификат соответствия на блок защиты устройства.

Потом проверить детали на соответствие, определить ряд основных параметров:

1. Мощность. Выбирать в зависимости от имеющейся в доме сети и по объему площади строения. Для 10 м2 необходимо 1 кВт тепла.
2. Параметры системы отопления. Например, если котел греет воду от +90 С, а сеть работает с теплоносителем не выше +80 С, мощность котла надо снижать.
3. Объем камеры сгорания. Показатель должен соответствовать количеству теплообменников для прогрева дома.
4. Количество контуров и техническую возможность установки дополнительного. Например, для раздачи ГВС по разным этажам.

На заметку! Самые популярные и надежные модели американского производства имеют мощность от 27 Вт. В зависимости от потребностей пользователя, покупают несколько небольших или один мощный котел для прогрева всего дома.

Требования техники безопасности при эксплуатации оборудования

Правила основаны на предупреждении взрыва при взаимодействии кислорода с воздухом.

Запуск котла в работу сопровождает ряд условий:

• Следить за подачей воды.
• Читать инструкцию от производителя, не нарушать режим работы котла.
• Менять электролизер.
• Проверять показатели давления газа. При повышении нормативных параметров принимать меры для снижения показателей.
• Осуществлять контроль над температурой в теплообменниках. Предписанные производителем параметры нарушать нельзя. В техническом паспорте указывают предельно допустимые пределы – выход за них повлечет взрыв котла.
• При частых перебоях в сети электропитания позаботиться об установке генератора или бесперебойника.
• Не заниматься модернизацией без привлечения специалистов. Кроме аннулирования гарантии работы повышают риск взрыва.

Специалисты советуют оснастить систему датчиками температуры внутри теплообменников, установить запорную арматуру на горелку и систему охлаждения котла. Они помогут заметить перегрев и прочие нарушения в работе, предупредить возможные негативные последствия.

Простая схема устройства объясняет длительный срок эксплуатации. Если не нарушать нормативы и придерживаться правил, нагреватель проработает более полувека – в нем попросту нечему ломаться.

Технология изготовления водородного котла своими силами

Мастеру, знакомому с устройством электролизера (ННО генератор), не составит труда сделать отопительный котел на водороде своими руками.

Потребуется некоторое количество материалов:

• лист стали (лучше нержавейка) размером 500х500 мм толщиной в 2 мм;
• пластиковый контейнер пищевой на 1,5 л;
• прозрачная трубка от водяного уровня длиной в 10 м;
• штуцеры на 8 мм для шланга;
• болты 6х50, гайки и шайбы;
• труба профильная 20х20 мм;
• труба профильная 40х40 мм;
• труба диаметром в 20-30 мм;
• заглушки;
• стальной лист размером 900х900 мм для корпуса котла.

Из инструментов: дрель, герметик, сварочный аппарат, нож, газовые форсунки. Еще нужен блок питания на 12 вольт. Работы со сваркой требуют опыта, поэтому сначала стоит оценить собственные умения, потом уже начинать делать водородный котел.

1. Предварительно нарезать 16 прямоугольников одинакового размера из нержавейки. Из 16 элементов 8 будут анод, 8 катод.
2. Каждую пластину оснастить одним отверстием для болта. Поместить пластины в контейнер с учетом чередования плюса и минуса.
3. Для изоляции элементов нарезать прозрачную трубку на шайбы толщиной в 2 мм. Крепить пластины на болты и шайбы так: сначала надеть на болт шайбу, потом анод, затем 3 шайбы, катод. Аналогичным образом надеть все пластины, затянуть гайки.
4. Проделать в контейнере дырки в стенках, вставить болты, закрепить конструкцию из пластин. На болты надеть шайбы. Затянуть.
5. В крышке контейнера сделать 2 отверстия для штуцеров. Закрепить на гайки. Зоны стыка заделать герметиком.
6. К одному патрубку присоединить манометр, к другому компрессор. Накачивать давление до уровня в 2 атм. с контролем показаний манометра. Если в течение 30 минут давление не упадет, герметичность хорошая. Если давление низкое, заделать стыки, швы соединения крышки с емкостью, и проверить давление еще раз.
7. Поставить обратный клапан на патрубок, подключить к нему баллон с водородом. На второй патрубок присоединить шланг с водой.
8. К болтам, которые крепят пластины, подвести электролиты. Подключить. Как только пойдет ток, вода начнет бурлить, и запустит реакцию для выделения тепла.

Простое устройство выполнимо своими руками за очень короткое время. Изготовление котла тоже не доставит сложности.

• нарезать профильную трубу 20х20 мм на 8 частей длиной в 300 мм;
• нарезать профильную трубу 40х40 мм на 3 части: одну сделать длинную на 200 мм, две других по 80 мм;
• в трубе длиной в 200 мм (40х40) посередине с обеих противоположных боковых сторон сделать отверстия под трубу 40х40 мм;
• вставить в эти отверстия отрезки трубы 40х40 мм длиной 80 мм;
• ставить под прямым углом, приварить;
• получилась крестовина, к трем торцам которой надо приварить заглушки;
• на четвертую сторону крестовины наварить заглушку с патрубком – он нужен для стыка трубы подачи водорода;
• от центральной точки крестовины в каждую сторону отмерить по 70 мм, отметить;
• высверлить в точках отверстия до 14 мм диаметром, всего выйдет 4 дырки;
• в эти отверстия вставить и приварить форсунки;
• к торцевым частям приварить по 2 профильные трубы размером 20х20 мм так, чтобы с плоскостью крестовины они образовали прямой угол;
• распустить стальной лист на стенки для корпуса, всего будет 3 стенки размером 300х300 мм;
• две стенки оснастить отверстиями – по 2 штуки в каждой, всего будет 4 дырки диаметром до 30 мм, размещенным по точкам установки форсунок;
• третий лист просверлить так, чтобы получилось отверстие размером не более 10 мм;
• трубу сечением 20-30 мм нарезать на детали по 600 мм длиной и приварить к стенке корпуса;
• взять трубу в 10 мм длиной меньше чем сваренные трубы на 40 мм, высверлить в ней по два отверстия сверху и снизу так, чтобы ее можно было приварить;
• приложить эту трубу к листу с малыми отверстиями и приварить;
• конструкцию перевернуть, поставить на второй стальной лист и ввести трубки в заранее проделанные отверстия;
• трубки приварить к листу и всю конструкцию приварить к последнему листу стали.

Осталось приварить патрубки для подачи теплоносителя к отверстиям в корпусе котла. Потом на входной патрубок установить датчик температуры, на горелку поставить датчик горения. Оба датчика соединить с автоматическим контроллером, узлом визуально-звукового сопровождения. Перед запуском в работу проверить герметичность котла.

Для защиты устройства мастера рекомендуют сварить внешний корпус из стали. Внутрь корпуса поместить узлы, соединить их и проверить на герметичность. Чтобы проверить систему, надо растворить в воде соль или добавить щелочь – компоненты ускорят реакцию выхода водорода.

Важно! Изготовленный своими руками водородный котел будет иметь только одну мощность. Усовершенствование в этом случае невозможно, потому важно заранее рассчитать параметры работы оборудования.

Почему не стоит рассматривать бытовой водородный котел в качестве основного

В контексте производства климатической техники, получение энергии из водорода, по сути, является очередной, можно сказать, вынужденной попыткой найти способ отопления без образования гари и углекислого газа. Проект всё ещё находится на экспериментальной стадии и пока не нашёл массового применения.

Но, учитывая, что уже сегодня есть дельцы, предлагающие новинку, которая обеспечивает теплом «почти даром», самое время начать разбираться в этом вопросе.

Читайте в статье

Что собой представляют водородные котлы отопления

Водородный котёл отопления – предназначенный для обогрева агрегат, который в качестве горючего использует водород в форме двухатомного газа (H₂).

По мнению ученых, водород является перспективным видом топлива:

• его теплотворная способность (121 МДж) гораздо выше, чем у природного газа (32 МДж), что потенциально даёт в несколько раз больше полезной энергии;
• в процессе сгорания из него выделяется обычная вода, а точнее горячий насыщенный пар, который не влияет ни на атмосферу, ни на окружающих людей;
• как химический элемент он встречается в каждом уголке планеты, на долю всех атомов приходится более 88 %, а значит ресурс, условно говоря, неисчерпаем.

Проблема в том, что водород формирует связи с любыми неметаллами, т. е. существует только в молекулярных соединениях, из которых его нужно выделять.

Большинство известных промышленных способов это сделать (пламенный пиролиз, газификация, конверсия, терморазложение, плазмохимия) требуют нагрева исходного вещества просто до невероятных температур (1000–6000 °C). Поэтому для домашнего использования остаётся единственное решение – электролиз воды.

Устройство и принцип работы

Водородный генератор (электролизёр) – специальный прибор, который при помощи высокого напряжения расщепляет воду на составляющие её компоненты.

Процесс электролиза протекает внутри отдельного гальванического блока, разведённого электродами на стороны: положительную (анод) и отрицательную (катод). Ток перемещается между ними через проводящий катализатор, буквально «разрывая» молекулу воды (Н₂О) на 1 атом кислорода (О) и 2 атома водорода (HH).

Получившийся в результате нетоксичный газ обозначается гипотетической формулой HHO и носит название газ Брауна (Browns), в честь физика Ю. Брауна.

Благодаря его открытию удалось добиться снижения температуры горения водорода, что позволило изготавливать такие котлы из легкодоступных материалов.

Конструктивное устройство (узлы) примитивного водородного котла:

• электролизёр, сепаратор, очиститель (опционально – блок водоподготовки);
• трубопровод диаметром Ø 25–32 мм (разветвление – Ø 20, конечные – Ø 16);
• панель управления и двухступенчатая система защиты на случай утечки газа;
• теплообменник и камера сгорания, «наследуемые» от стандартного котлоагрегата.

Некоторые котлы имеют модульное строение. Максимальное число таких модулей – 6 шт., при этом каждый должен функционировать независимо от других.

1 – датчик уровня воды; 2 – заливной штуцер; 3 – датчик давления; 4 – патрубки залива электролизера (каналы подачи электролита в электролизер); 5 – патрубок выхода газа/воды из электролизера (канал отвода смеси газа и воды); 6 – патрубок выхода газа из емкости (канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода); 7 – вентиль; 8 – водный затвор; 9 – клапан-пламегаситель; 10 – температурный датчик; 11 – электролизер; 12 – вода с добавлением гидроксида натрия (NaOH) (раствор электролита); 13 – блок широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте; 14 – емкость для электролита.

Поэтапный принцип работы (образование тепла) водородного котла:

1. Вода (электролитический водный раствор) попадает в электролизёр, где под воздействием электрического тока её расщепляет на атомы водорода и кислорода.
2. Далее эти газы по разным каналам переходят в химический сепаратор, где из общей массы выделяется одноатомное водородное соединение – гремучий газ HHO.
3. После очищения он направляется в камеру сгорания и там снова вступает в каталитическую реакцию окисления с кислородом (опционально – катализатором).
4. Этот процесс сопровождается высвобождением тепла (побочный продукт – вода), которое нагревает теплообменник и теплоноситель в нем, за счёт чего и происходит обогрев дома.

Поскольку камера сгорания всё равно не используется в соответствии с её первичным назначением, специалисты рекомендуют наполнять её катализатором.

В роли катализатора чаще всего выступает обычная гранитная галька. Она способствует равномерному распределению энергии и после окончания горения газа Брауна, аккумулированное ей тепло будет передаваться теплоносителю. Кроме того гранит отгораживает теплообменник от огня, что продлит срок его службы.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

Требования установок к воде

Из-за низкой электропроводности воды её прямой электролиз недостаточно эффективен, поэтому часто котлы идут сразу в комплекте с блоком водоподготовки.

Наполнителем для таких контейнеров может быть почти любая щёлочь. На практике применяется раствор гидроксида калия (KOH) с электропроводностью, которая при концентрации 20–40 % достигает 0,3–0,5 Ом × см ‒1 , что в 10 7 раз больше, чем у деминерализованной воды. Иногда в основной электролит также подмешивают пентоксид ванадия (V₂O₅). Он снижает поляризацию электродов, чем упрощает работу электролизёра, но единого мнения о его безопасности пока нет.

Различные растворы добавляются в воду исключительно для минимизации электрического сопротивления, т. е. сами они не расходуются в процессе работы.

Также выпускают твёрдые электролиты на основе ионообменных мембран, в которых электропроводность обеспечивается ионами водорода или кислорода.

Для чего нужны и как применяются

Обычно энергетические затраты на выделение чистого водорода превышают долю полезного тепла, что делает его повсеместное использование бессмысленным.

Тем не менее, в некоторых случаях, водородный котёл может стать довольно неплохой альтернативой для отопления частного дома, особенно когда у владельцев есть доступ к бесплатным ресурсам – воде (колодец, скважина, водоснабжение из открытых источников) и энергии (водная и ветровая станция, солнечные панели).

Экономичность и эффективность в сравнение с электрическими или газовыми аналогами

Если использовать водородные котлы отопления в условиях коммунального обеспечения или покупки ресурсов, то говорить о какой-либо выгоде не приходится.

При трезвой оценке их экономичность не дотягивает даже до электрокотла – чемпиона по расточительству, а газовый агрегат и подавно выигрывает на его фоне.

Сравнение котла на водородном топливе с традиционными котлами:

Зная, что при сгорании 1 кг водорода высвобождается 121 МДж энергии, а у природного газа – 32 МДж, можно примерно посчитать расход этих видов топлива.

Плотность водорода равна 0,09 кг/м 3 , что соответствует объёму 11100 л, а природного газа – 0,765 кг/м 3 на 1300 л. Учитывая потребность электролизёра в питании 1,8 кВт в час, необходимого для выработки 2040 л или 0,185 кг водорода, делаем вывод, что такой объём можно получить при сгорании 22 МДж энергии.

На 1 кВт мощности котла (чего достаточно для отопления 10 м 2 площади) потребуется 1 м 3 или 0,765 кг природного газа в час, т. е. 25 МДж энергии, что больше, чем даёт за такое же время электролизёр. Суммы тоже будут разные: 1 кВт водородной энергии обойдётся в 18,71 рубля, а газовой – всего в 0,65 рубля.

Баллоны с водородом можно покупать и не тратить воду с электричеством, но 40 кг хватит дому 60 м 2 всего на 1,5 дня, а стоимость каждого 2500–5000 рублей.

С электрокотлом он тоже не может полноценно конкурировать, ведь за 1 кВт в среднем придётся заплатить 4,76 рубля, что почти в 4 раза меньше 18,71 рубля. Поэтому энергию, которая будет потрачена на генерирование водорода, лучше сразу использовать для работы электроприборов – толку будет куда больше.

Дизельные котлы для отопления частного дома
Надежнейшие котлоагрегаты, отличающиеся от газовых лишь горелкой

Отзывы о бытовых водородных установках: преимущества и недостатки

Информации о реальном применении водородных котлов настолько мало, что её приходится собирать «по крупицам», но основные моменты выделить можно (в том числе опираясь на отзывы реальных пользователей водородных котлов для отопления).

Стоит отметить, что вышеперечисленные качества относятся к заводским моделям, т. к. переделка агрегатов часто вообще не имеет экономического смысла.

Водородные котлы, которые «умельцы» создают своими руками на базе твердотопливных или газовых предшественников, конечно, дешевле фирменного оборудования, но без знаний физики, химии и расчётов практически невозможно собрать правильно работающий котёл. К тому же никто не отвечает за безопасность.

Лучшие модели бытовых водородных котлов отопления

KingKar 3000

Популярный в азиатских странах агрегат способен вырабатывать до 3,0 м 3 водорода в час при потреблении воды 1,6 л и электроэнергии 9,0 кВт. Отличается возможностью гибкого регулирования температуры горения в пределах от 800 до 3200 °C, путём изменения процентного соотношения компонентов топливной смеси.

Стоимость: 380 000 – 460 000 рублей.

Производитель: KingKar Eco-Technologies (КингКар Эко-Технолоджи), Китай.

STAR-1.1 + генератор STAR 2000

Водородный котёл российского производства работает в паре с совместимым генератором. Он имеет низкий уровень расхода электроэнергии 300 Вт + 3 кВт в час, а также воды – 1,1 л, при этом способен вырабатывать до 2 м 3 топлива за тот же отрезок времени. По желанию комплектуется вторым водонагревательным контуром.

Стоимость: 60 000 – 73 000 + 185 000 – 200 000 рублей.

Производитель: STAR Industries (СТАР Индастриес), Россия.

Home Energy Station

Не просто котёл, а целая энергетическая станция третьей модификации HES III. Она способна вырабатывать до 2,0 м 3 водорода в час, как из природного газа, так и через электролиз, потребляя 5,0 кВт электроэнергии и 1,8 л воды. В состав входит риформер, блок очистки, компрессор, хранилище газа и солнечные панели.

Стоимость: 310 000 – 450 000 рублей.

Производитель: Honda и Plug Power (Хонда и Плаг Пауэр), Япония и США.

Цены бытовых водородных котлов отопления: итоговая таблица

Рейтинг наиболее востребованных водородных котлов для отопления:

В заключение хотелось бы подвести небольшой итог: что касается успеха использования водородной энергии, то он, безусловно, есть, но нужно понимать – долгосрочные перспективы связаны с будущими технологиями, которые ещё не открыли, поэтому все эти котлы будут убыточны ещё минимум ближайшие 10 лет.

На текущий момент их ограниченное внедрение возможно лишь благодаря государственным дотациям и в рамках экспериментальных экологических программ.

Но если есть желание поэкспериментировать самому, то почему бы и нет, главное помнить, что водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве. Доверять такую работу можно исключительно лицензированным специалистам, а не сомнительным дельцам, которые не ответят за качество.