Электролизер для домашней мастерской

Электролизер для домашней мастерской Инструменты

Коллекторный блок

Коллекторный блок для систем водяного радиаторного и напольного отопления изготовлен из нержавеющей стали. Технические характеристики коллекторного блока включают в себя:

  • Ручные регулировочные клапаны с расходомерами на подающем коллекторе
  • Ручные запорные клапаны на обратном коллекторе
  • Возможность установки электротермических сервоприводов
  • Автоматический воздухоотводчик и дренажный клапан для каждого коллектора

Электролизер

Электролизер, предназначенный для повышения температуры пламени стеклодувных горелок, работает по классическому принципу. Он позволяет добавить гремучий газ в горючую смесь, что полезно для работы с металлами, стеклом и керамикой. Однако, энергетическая эффективность данного устройства меньше 1.0, поэтому энергия, затраченная на производство горючего газа, превышает энергию, получаемую при его сжигании.

Структура прибора

Электролизер для производства гремучего газа является сложным устройством, требующим регулярного обслуживания и внимания. В его структуру входят:

  1. Реактор с электродами для разложения воды
  2. Устройства для очистки и осушения газа
  3. Блок питания с автоматикой
  4. Устройства безопасности

Электролизер предназначен для работы в течение длительных периодов времени, но его массивная конструкция и невозможность транспортировки делают его неудобным для перемещения.

## Гремучий газ

Гремучий газ имеет высокую скорость горения и большую энергию взрыва. Обычные меры против обратного удара, как например, защитные сетки в патрубках или медная путанка нередко оказываются малоэффективными.

Поэтому все части прибора и системы питания горелки (карбюратор для получения паров бензина) выполнены с избыточной прочностью, выдерживающие подрыв без аварии. 

Кроме того, в сосудах прибора, по возможности, уменьшен объем свободного пространства занимаемый гремучим газом. Говоря о вероятном взрыве, нелишне напомнить и об опасности разбрызгивания горячей (реактор при работе нагревается) вполне концентрированной щелочи, в первую очередь для глаз.

### Предотвращение взрывов

Существенно уменьшает вероятность обратных ударов и автоматическое поддержание в электролизере избыточного давления около 0,4 Атм. Теоретически, давление было бы выгодно поддерживать более высоким, при этом снижается газонаполнение электролита, понижается его сопротивление и уменьшаются омические потери и нагрев реактора. 

Практически же, конструкцию следует рассчитывать как минимум на десятикратное повышение давления в случае подрыва и исходить из соображений прочности.

### Электролит

Электролизер работает на воде. Для понижения её сопротивления и увеличения КПД прибора в воду добавляют щелочь - NaOH или KOH. 

Концентрация этих веществ не одинакова, кроме того, едкий натр удобнее в эксплуатации - при потенциальных протечках электролита, высыхая, он осыпается в виде соды, в отличие от КОН, которая превращается в расплывающийся на воздухе поташ. В приготовленный один раз электролит добавляют только расходующуюся воду. 

Полностью электролит заменяют раз в несколько лет - для удаления продуктов распада электродов и резинок-изоляторов.

Электролит в реакторе не обновляется годами, расходуя только воду - чистую Н2О. Все примеси из воды и щелочи остаются внутри, постепенно сгущаясь до сверхконцентрированных агрессивных растворов которые интенсивно разрушают резину и электроды - вода должна быть хорошо дистиллированной, щелочь - химически чистой. 

Более того, присутствие в электролите катионов металлов (Pb, Sn, Zn, Fe, Cr, Mo) приводит к их выделению на катоде в виде осадка и резкому увеличению скорости коррозии электродов.

### Материаловедение

**Рис. 3** Эскиз устройства электролизера. Части-аппараты прибора показаны условно, без соблюдения масштаба и точного конструктивного устройства

Электролизер

Электролизер состоит из конструктивно отдельных узлов-аппаратов соединенных в единый прибор нетолстыми шлангами и/или электрическими линиями.

Читайте также:  Сварка интеркулера ремонт

Узлы электролизера:

  1. Реактор — устройство, работающее от постоянного тока
  2. Блок питания — обеспечивает постоянный ток для реактора
  3. Аппарат с баком для электролита и фильтром-гасителем щелочной пены
  4. Аппарат для пополнения реактора дистиллированной водой без сброса давления в системе
  5. Реле давления
  6. Водяной затвор
  7. Барботер для насыщения гремучего газа углеводородами
  8. Осушитель гремучего газа
  9. Фильтр-уловитель щелочного тумана

Реактор

Реактор прибора — безбакового типа с пакетом стальных пластин-электродов между которыми зажаты резиновые прокладки.

Особенности реактора:

  • Простая конструкция без разделения получаемых газов
  • Получение гремучего газа — смесь водорода с кислородом в оптимальном соотношении
  • Требует мер предотвращения проскока пламени и аварий

Сборка пластин-ячеек реактора

Мощные замыкающие пластины изготовлены из швеллера и листовой стали. Резиновые прокладки вырезаны по шаблону из листа ТКМЩ.

Блок питания (БП)

Блок питания обеспечивает рабочий ток около 20 А и напряжение около 50 В.

Характеристики блока питания:

  • Низкочастотный
  • Однофазный
  • С мостовым выпрямителем

Сборка блока питания

Блок питания собран на стальной раме и состыковывается с реактором через изолятор из фанеры. На рабочем месте установлен амперметр для контроля работы аппарата.


Фото 4. Сборка пластин-ячеек реактора

Фото 5. Реактор. Примерочная сборка

Фото 6. Реактор с внешним баком-фильтром пены

Фото 8. Прогон макета блока питания

Фото 9. Блок питания на рабочем месте

Датчик давления

Датчик (реле) давления для электролизера, на ~0,4 Атм. Герконового типа, выполнен на основе детали от автомобильного мотора и размещен в самой высокой точке аппарата, где его алюминиевый корпус от щелочи защищает газовая пробка в длинном соединительном шланге. Через промежуточное реле датчик отключает выпрямитель БП при достижения в системе выбранного давления.

Датчик давления, настройка

Водяной затвор электролизера

Водяной затвор электролизера. Здесь нужно сказать и о существенном нюансе – при работе реактора, он неизбежно разогревается, нагревая металлические элементы конструкции, электролит. После выключения все это остывает, создавая разрежение внутри и при обычном устройстве промывалок (Рис. 3, поз 6, 7), способное затянуть их рабочие жидкости по шлангам в аппараты соседние.

Техническая вода из затвора попадает в реактор и загрязняет электролит нежелательными примесями, бензин может попасть в затвор и при следующем цикле в реактор. Пресечь это безобразие можно отсоединяя шланги от аппаратов после окончания работы, что очень неудобно. Много лучше, применить промывалки специальной конструкции лишенные этого недостатка, работающие одинаково хорошо в обоих направлениях. В химии, такие аппараты известны как склянка Тищенко. Практически, перегородку в цилиндрическом сосуде удобнее и надежнее выполнить в виде еще одной трубы меньшего диаметра вставленную коаксиально.

Схема склянки Тищенко и ее работа в разных режимах

Сборка водяного затвора электролизера на основе 5 л углекислотного огнетушителя. Установка трубы-перегородки

Готовый водяной затвор. На рабочем месте стоит в деревянной подставке

Микрогорелка для гремучего газа

Микрогорелка для гремучего газа собрана пайкой из медного-латунного лома и игольчатого краника. Рукоятка плотнейшим образом, с применением молотка, набита тонкой медной проволокой-путанкой отожженной на оправке и отмытой в нашатырном спирте от окиси в УЗ мойке. Сопло диаметром 0,7 мм из медного капилляра впаяно твердым медно-фосфорным припоем, наконечники с соплами сменные.

Первое включение электролизера. Работа горелки на чистом гремучем газе, с соплом 0,7 мм

Два сменных наконечника горелки. Сопло 0,7 мм из готового медного капилляра, сопло 0,3 мм сверленное в латунной заготовке

Самый маленький факел с наконечником 0,3 мм. Чистый гремучий газ

Самый большой факел с наконечником 0,3 мм. Чистый гремучий газ

Осушитель гремучего газа

Осушитель гремучего газа. Откуда в получаемом газе вода? Прежде всего, из самого реактора. Он разлагает воду из щелочного раствора, и она испаряется, тем более, что при работе реактор нагревается. Есть и мельчайшие брызги от лопающихся пузырьков пены. Дополнительно, гремучий газ пропускается через водяной затвор сразу после электролизера – обязательная ступень безопасности, предохраняющая от обратного удара, а водород-кислородная смесь весьма к этому склонна. Пары же воды, поступающие в горелку с газом, сильно понижают его температуру.

Фильтр тонкой очистки. Через него проходит осушенный газ и далее поступает «к потребителю». Вся газоподготовка – три аппарата – затвор, барботер с бензином для насыщения, при необходимости, газа парами углеводородов и осушитель. Практика показывает — как это не удивительно, частицы щелочи из электролизера пробираются через все препоны и рабочие жидкости и выпариваясь в горелках, кристаллы калия или натрия, регулярно забивают длинные тонкие сопла, а чистить их трудно. При использовании едкого натра в электролите, хорошо заметно, характерное яркое оранжевое свечение факела, т. н. «содовое свечение». К счастью, эти частицы неплохо улавливаются простейшей набивкой из стекловаты.

Фото 18. Осушитель-тонкий сухой фильтр (на переднем плане). Выполнен сваркой из подобранных в своем металлоломе железок. Тонкая трубка сверху набита стекловатой, в нижней – порфорированный пластиковый осушительный патрон с силикагелем, из куска канализационной трубы 50 мм. Гремучий газ его омывает снаружи, частично осушаясь. Регенерация силикагеля ~ раз в несколько месяцев при регулярной работе

Фото 19. Факел после осушителя-фильтра стал почти прозрачным, видно его только при затемнении. Оранжевое окрашивание щелочью исчезло полностью

Фото 20. Последний аппарат – промывалка с бензином. На базе 3 л углекислотного огнетушителя. Большой кран на макушке в качестве затвора для заправки емкости. Два шаровых краника и один игольчатый позволяют, как пропускать газ транзитом, так и обогащать его парами бензина с регулируемой степенью или перекрывать путь газу вовсе. Пары бензина полезны при сварке металлов. При пайке стекла, они позволяют несколько разнести в пространстве тепло факела и отчасти регулировать его температуру

Фото 21. Групповое фото всех компонентов аппарата. Кучнее товарищи, кучнее, все должны видеть объектив

Факел с примесью максимума паров бензина.

1. Корж В.Н., Дыхно С.Л. – Обработка металлов водородно-кислородным пламенем. Киев, «Техника», 1985 г.

2. Бондаренко Ю.Н. Лабораторная технология. Изготовление газоразрядных источников света для лабораторных целей и многое другое.

Babay Mazay, зима, 2022 г.

Оцените статью
Про пайку
Добавить комментарий