Опалення воднем методи отримання та правила безпеки
Водень є найбільш поширеним хімічним елементом в природі, так як становить близько 90% від загальної маси всіх елементів у Всесвіті. При цьому в чистому вигляді він практично не зустрічається. Найчастіше його можна виявити в складі різних хімічних сполук. А між тим він може бути відмінним екологічно чистим і нешкідливим паливом для отримання енергії. Таким чином, можна опалювати воднем навіть свій власний будинок. Особливо радує той факт, що водневе паливо можна використовувати, якщо переобладнати простий газовий котел в водневий. Однак залишається головна проблема: де взяти чистий водень? У вільному доступі його немає, купити його можна. Єдиний вихід - домашній генератор водню. На щастя, його можна або зібрати своїми руками, або придбати готовий. Залишилося тільки визначитися з видом генератора, які різняться в залежності від того, яким способом виходить водень.
Отримання чистого водню
Водень можна отримати різними способами. Ось лише деякі з них, які є найбільш доступними і поширеними:
- Електроліз води. Найбільш ефективний спосіб - високотемпературний.
- Хімічна реакція води і аллюминиевой-Галієв сплаву.
- Отримання водню при високотемпературній обробці вугілля і деревини.
- Переробка сміття, побутових відходів.
- Виділення водню через переробку біомаси (гною, сіна, водоростей і інших відходів сільського господарства).
Більшість способів засновані на застосуванні високих температур і, на жаль, в умовах звичайного домашнього господарства незастосовні. Однак є кілька шляхів для отримання водню в домашніх умовах.
електролізний водень
Хороший електролізер здатний похвалитися якістю, компактністю і простотою експлуатації. Його можна встановити в будь-якому куточку приміщення і в якості палива для отримання заповітного водню використовувати звичайну воду з-під крана. Зазвичай електролізер складається з ріформера, паливних елементів, очисної системи, компресора і ємності для зберігання газу. Електроенергія надходить з мережі живлення. Найсучасніші моделі і зовсім оснащені сонячними батареями. Таке обладнання точно швидко окупиться за рахунок мінімальних витрат на його використання, навіть з огляду на не найменшу вартість самого агрегату.
Водень з сільськогосподарських відходів
Нерідко в інтернеті можна зустріти згадки про біогазових установках. Сенс їх роботи зводиться до того, що в генератор завантажується гній, він там переробляється і на виході виходить метан. Звичайно, може використовуватися не тільки гній, а будь-який компостований матеріал. Однак чистий гній є найбільш продуктивним і доступним. Отриманий біогаз потім по трубах надходить на потреби господарства і використовується як звичний природний газ. Однак у цього способу видобутку водню є пара мінусів:
- Водень як такої в даному процесі є лише побічним продуктом. Для того, щоб його відокремити, потрібна додаткова обробка отриманого газу. Як правило, ніхто цим не займається і водень благополучно гине в обіймах полум'я разом з метаном.
- Необхідно безперервне надходження сировини. Тобто в генератор без зупинки повинен надходити гній, і в великих кількостях. Очевидно, що звичайне приватне господарство не зможе забезпечити постійний потік сировини. А купувати його на стороні - не вигідно. Висновок: такий метод отримання водню підходить тільки відносно великим господарствам, готовим надавати такі обсяги. Однак їм така установка вигоди не принесе, хіба що дозволить з користю для господарства позбавлятися від відходів.
Крім того, на частку водню на виході доводиться всього лише 2-12% водню. Тобто основна маса продукту - метан. Щоб забезпечувати господарство саме воднем, буде потрібно неймовірна кількість сировини і величезні виробничі потужності. Так що навіть великим господарствам невигідно фокусуватися саме на виділенні водню. Їм доведеться або спалювати його разом з метаном, що і робиться на практиці, або намагатися використовувати його також в господарстві. Однак для виділення і зберігання водню знову буде потрібно додаткове обладнання, а значить, додаткові витрати. Таким чином, біогазова установка на сьогоднішній день є самим невигідним методом видобутку чистого водню.
Виготовлення електролізера своїми руками
Ціни на дороге закордонне обладнання часто відлякують простих власників невеликих господарств. Одного разу Обпалившись а недорогому електролізері не дуже високої якості або й зовсім вирішивши не ризикувати, умільці замислюються про самостійне виготовлення домашнього генератора водню. В цілому, завдання здійсненне, за умови володіння певними знаннями і вміннями.
Для того, щоб зробити власний електролізер, знадобиться придбати і всі складові установки, які були перераховані вище. Крім того, процес не закінчується на етапі виділення палива. Адже ще потрібно відокремити водень від кисню і водяної пари, забезпечити його постійний струм, накопичення в потрібному обсязі і подачу. В результаті кінцевий підрахунок покаже, що самостійна збірка обійдеться не набагато дешевше покупного генератора, а ось сил і часу піде неймовірну кількість. І невідомо, чи буде отриманий результат відповідати очікуванням і справлятися з поставленим завданням.
вартість водню
Технології отримання водню впливають на його собівартість. Отже, собівартість водню за 1 кг в міру зростання становить:
- 130 рублів - методом високотемпературного електролізу на АЕС;
- 200 рублів - методом конверсії вуглеводню;
- 320 рублів - методом хімічної реакції (з АЕС);
- 350 рублів - методом видобутку з біомаси;
- 420 рублів - методом електролізу;
- 700 рублів - методом відновлення реагенту.
Таким чином, очевидно, що найдешевший спосіб видобутку водню - перший, методом електролізу на АЕС за участю високих температур. Справа в тому, що на АЕС високі температури є побічним виробничим ефектом, на їх отримання не йде додаткових витрат. Однак поки ще ні один із способів отримання водню в якості паливної енергії не є повністю таким, що окупається. Адже навіть якщо купити саму недорогу і при цьому ефективну установку, навіть якщо не враховувати її високу вартість, все одно на виділення водню потрібна електроенергія. Що використовується електрика виробляється на місцевих станціях і передається по дротах. При цьому відбуваються неминучі втрати енергії.
Чи є вигода
Існує помилкове уявлення, що опалення будинку за допомогою водневого палива обходиться мало не в копійки. Насправді, таку ідею поширюють виробники електролізерів та інших установок для отримання водню. Словом ті, кому така думка вигідно. Вони кажуть, що варто тільки один раз витратитися на придбання цієї диво-машини, і живіть собі далі розкошуючи і безтурботно. Однак так чи все насправді?
Варто лише на хвилину задуматися, щоб зрозуміти, що в реальності справи йдуть не так райдужно. По-перше, сама установка дуже дорога. Навіть якщо збирати агрегат самостійно, витрати на комплектуючі обійдуться не так вже дешево. Тобто початкові витрати дуже високі, а перспективи окупності - туманні. По-друге, для роботи електролізера необхідна водопровідна вода, яка теж не безкоштовна. І по-третє, необхідно враховувати витрати на електроенергію в тому випадку, якщо генератор не працює на сонячних батареях.
Таким чином, вигоди у використанні водню як палива для господарських потреб практично немає. Можливо, лише через через десяток-два років, коли технології стануть більш досконалими, використовувати водневе паливо буде вигідніше, ніж існуючі на даний момент альтернативні джерела. Однак поки що такий метод обходиться мало не в 4 рази дорожче. І це з урахуванням не самих високих тарифів на елестроенергію і воду. Навіть якщо брати середні і мінімальні значення дляУкаіни і країн СНД, вартість одержуваного палива невиправдано висока. Тому використання даного способу опалення свого будинку пріглянётся хіба що затятим захисникам природи, адже водневі установки абсолютно екологічні.