Электролизеры: теория, нюансы, изготовление - Александр Сергеевич Коняев

постоянный ток подается поляризованными импульсами с заданной частотой и амплитудой. Исследованиями ученых доказано, что при определенных частотах происходит частичный или полный распад воды на кислород и водород. Это 620, 630, 1200, 42800 Гц.

Идеально для распада воды подходят импульсы с частотой 42712,12 Гц.

Вот схема питания двухэлектродного электролизера:

Схема импульсного питания электролизера с 3-мя и более пластинами:

Но чаще всего используют высоковольтную импульсную схему Стэнли Мейера или низковольтную схему Дэйва Лоутона:

типы импульсов постоянного тока, использующихся при электролизе:

Глава 8.

Расчет параметров электролизеров.

Электролизе, как и любое другое устройство, необходимо изготовлять с определенными правилами.

Пластины могут быть любой формы, но в сухом электролизере желательно использовать круглые пластины, так как они выдерживают большее давление. Но в электролизерах сырого типа этим можно пренебречь. Главное, чтобы они были не очень большими по площади, чтобы электрический ток проходил на всю площадь пластин и был там равномерно. Также они должны быть низкими, чтобы уменьшить газозаполнение. идеальная форма: квадрат или прямоугольник с широкой стороной. но в некоторых случаях можно сделать пластины высокими, если известно, что их часть будет под изолятором. например, как здесь:

Эта пластина по активной площади в 2 раза меньше, чем по той площади, которая есть. Размеры ее активной части 90х100 мм. Так что образования из-за пластины газозаполнения не будет.

Также надо электролизер делать под необходимую скорость генерации газа. Здесь все зависит от площади. Если площадь меньше, электролизер будет перегревается и будет сильное газозаполнение. Если площадь велика, то он будет долго запускается.

Вот основные закономерности в размерах и мощности. чтобы получить скорость генерации газа в 1 л/мин необходима мощность электролизера в 100 Вт. А для этого необходима активная площадь 0.1 м2.от этого следует отталкиваться при изготовлении электролизера. также у электролизеров сухого типа, и у электролизеров сырого типа, где пластина соединены последовательно, происходит деление напряжения на каждую ячейку. Надо помнить, что на каждую ячейку необходимо 1.69 В. Учитывая падение напряжения, лучше брать 2 В на 1 ячейку (то есть на 2 пластины). Зависимость количества пластин от напряжения распространенных источников тока показана на таблице 6.

Также при разработке электролизера следует учитывать, что диаметры отверстий для отвода газа зависят от скорости генерации газа. Это продемонстрированно таблицей 7.

Для теоретического расчета количества выделевшегося вещества используют форуму Фарадея:

m=kQ=kIt

где k – электрохимический эквивалент.

k(H2) = 0.01044 мг/кл

k(O2) = 0.0829 мг/кл

Для расчета обьема получившегося газа используют следующую формулу:

для кислорода:

V(O2) = 0.205 * (I*n*t)/1000 м3

для водорода:

V(H2) = 0.41 * (I*n*t)/1000 м3

При прохождении через электролит разного тока выделяется разное количество газа. Зависимость количества выделевшегося газа от прошедшего заряда показана в таблице 8.

таблица 8.

Глава 9.

Изготовление электролизера сырого типа.

Электролизеры сырого типа изготовить проще всего. Для начала выберем емкость для электролита. Это может быть как стеклянная банка, пластиковый контейнер или любая другая герметичная емкость с крышкой. Емкость можно сделать и самому из канализационных труб и заглушек. Когда определились с емкостью, изготавливаем рабочее тело электролизера. Это блок из пластин. Пластины изготавливаем из нержавеющей стали марки AISI-304, AISI-316 и их отечественных аналогов.

В максимально простом электролизере можно использовать 2 пластины: 1 к плюсу (+) другую к минусу (-). Если пластин больше, то между ними надо расположить резиновые прокладки толщиной от 2 до 5 мм. Резину используем сорта ТМКЩ. Она устойчива к щелочам, что нам и надо. Потом все соединяем. Рабочее тело присоединяем к крышке через изоляционные прокладки, также к крышке подключаем газоотводный штуцер. После этого надеваем крышку на емкость с электролитом, подключаем провода, включаем блок питания и наблюдаем за работой нового электролизера.

Глава 10.

Изготовление электролизера сухого типа.

Для начала подготавливаем все детали. Выпиливаем 2 боковые пластины из оргстекла, толстой фанеры, металла. В них сверлим отверстия под стяжные винты и в задней пластине – под 2 штуцера: 1 для отвода газа, другой для циркуляции воды. Потом выпиливаем металлические пластины и резиновые прокладки.

Сколько надо пластин, зависит от источника питания. Это представлено в таблице 6. Резиновых прокладок надо на 1 больше, чем пластин. После собираем пластины в следующем порядке: боковая пластина – резина – металл…-резина боковая пластина. Потом начинаем стягивать электролизер. Для этого сначала вкручиваем угловые винты, потом серединные, потом остальные. Главное, чтобы электролизер не перекосило в одну из сторон. От этого зависит герметичность. Усадка по толщине должна быть примерно 10 % от первоначальной толщины. После этого электролизер можно залить эпоксидной смолой – после этого он сможет выдерживать большее давление. потом вкручиваем штуцера, подключаем провода, шланги и запускаем источник тока, наблюдая при этом генерацию газа.

Глава 11

Изготовление ячейки Мейера.

Изготовление ячейки Стэнли Мейера ничем особым не отличается от изготовления электролизера сырого типа. Единственное, что рабочее тело не блок из пластин, а пара трубок, вставленных одна в другую.

Количество таких ячеек зависит от необходимой мощности. Обычно делают 4-6 ячеек.

Для работы такому электролизеру необходима специальная импульсная схема питания. Пока воссоздать Ячейку Стэнли Мейера никому не удалось.

Глава 12.

Изготовление обвязки.

Обвязка – важный, но не необходимый элемент для электролизера. Она просто делает обращение с электролизером удобнее. Это: бак циркуляции, накопительный бак, гидрозатвор.

Бак циркуляции нужен для циркуляции воды и для осушения газа.

Для него идеально подойдет бак от тормозной жидкости. Главное, чтобы у него было 3 штуцера: нижний – для отвода воды, средний – для подачи газа с пеной из электролизера, верхний – для отвода газа. После того, как подобрали бак, можно его закреплять. Главное, чтобы он находился уровнем выше самого электролизера, чтобы вода могла спокойно циркулировать.

Накопительный бак необходим для накопления и хранения полученного газа.

Для его изготовления необходим бак (или баллон) , который может выдержать огромное давление. в нем необходимо сделать 3 отверстия: 1 для накачки газа, 2-ое – для отвода газа, 3-е – для установки манометр. Манометр здесь необходим для предотвращения создания критического давления, при котором происходит самовоспламенения газа Брауна. В отверстия для накачки и отвода газа необходимо установить электроклапаны для закрытия и открытия прохода газа.