غلاية تسخين الهيدروجين: الجهاز + مبدأ التشغيل + معايير الاختيار
تحظى مبادئ الطاقة البديلة باهتمام المستهلكين بشكل متزايد.ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى زيادة التعريفات الجمركية على موارد الطاقة التقليدية، فضلا عن الاضطرابات الدورية في سوق الخدمات.
وفي هذه الظروف تعتبر غلاية التدفئة الهيدروجينية من أكثر أنواع الأجهزة الواعدة التي تعمل بالوقود المتجدد وهو غاز H2.
قبل أن تقرر شراء مثل هذه الوحدة، عليك أن تتعرف على مبدأ عملها وتقييم مزايا وعيوب استخدام الهيدروجين كوقود. لقد قمنا بدراسة هذه القضايا ووصفها بالتفصيل في المقالة.
بالإضافة إلى ذلك، حددنا المعلمات التي يجب أخذها في الاعتبار عند اختيار المرجل، وقدمنا نصائح التشغيل وقمنا بإعداد مراجعة لأفضل مولدات الهيدروجين المصنعة في المصنع. سيجد عشاق المنتجات محلية الصنع تعليمات تجميع الوحدة بأيديهم مفيدة.
محتوى المقال:
خصائص الهيدروجين كوقود
وكما ذكرنا سابقاً فإن وقود هذه الوحدات هو الهيدروجين، وهو أخف غاز في الطبيعة، عديم اللون والرائحة. من بين مزاياها الكمية الكبيرة من الحرارة التي يتم إطلاقها أثناء احتراق H2 (121 ميجا جول/كجم، في حين أن احتراق البروبان يطلق 40 ميجا جول/كجم فقط).
في الظروف العادية، يحترق الهيدروجين عند درجة حرارة +2000 درجة مئوية، ولكن بمساعدة محفز يمكن تقليله إلى +300 درجة مئوية.وهذا يسمح بتصنيع الغلايات من الفولاذ الرخيص بدلاً من المعادن الأرضية النادرة باهظة الثمن.
الهيدروجين غير سام، مما يجعله آمنًا للاستخدام في الحياة اليومية. عند حرق هذه المادة، يتم إنتاج بخار الماء، مما يحسن المناخ المحلي ولا يتطلب مداخن.
وتشمل عيوبه زيادة انفجار الهيدروجين، خاصة عندما يختلط بالهواء أو الأكسجين، مما يؤدي إلى تكوين غاز متفجر.
مزايا وعيوب غلايات الهيدروجين
نقاط القوة في هذه الأجهزة هي:
- صديقة للبيئة تمامًا. منتجات تحلل المياه لا تضر الغلاف الجوي، فهي آمنة تماما لصحة الناس والحيوانات الأليفة.
- مستوى عال من الكفاءةوالتي قد تصل إلى 96%. وهذا أعلى بكثير من كفاءة الديزل أو الغاز الطبيعي أو الفحم.
- توفير الموارد الطبيعية من خلال استخدام مصادر طاقه بديله.
- سعر منخفض السعرات الحرارية المستلمة. لمثل هذه الأجهزة يكفي الماء والقليل من الكهرباء.
وفي الوقت نفسه، تعاني هذه الأجهزة أيضًا من نقاط ضعف.
تشمل العيوب الفروق الدقيقة التالية:
- متطلبات الصيانة. للحصول على أعلى إنتاج ممكن من H2يجب استبدال الصفائح المعدنية كل عام. بالإضافة إلى استبدال الأقطاب الكهربائية، يجب إضافة محفز بانتظام لإنتاج الكمية المخطط لها من الطاقة. يعتمد تكرار هذا الإجراء على القوة، وكذلك على ميزات نموذج معين.
- التكلفة العالية — تركيب المصنع سيكلف ما لا يقل عن 35-40 ألف روبل.
- خطر الانفجار عندما يزيد الضغط الطبيعي في المرجل.
- نقص اسطوانات الهيدروجين - نادراً ما يتم العثور عليها للبيع.
- خيارات محدودة. نظرًا لأن أجهزة التدفئة هذه ليست شائعة جدًا في السوق الروسية، فليس من الممكن دائمًا العثور بسرعة على طراز مناسب، وكذلك العثور على متخصصين أكفاء لتركيب المعدات وإصلاحها.
- الحاجة إلى الاتصالات. لتشغيل الجهاز، تحتاج إلى اتصال دائم بمصدر الطاقة لإجراء تفاعل التحليل الكهربائي، وكذلك بمصدر للمياه، والذي يعتمد تدفقه على قوة الجهاز.
ومن الضروري أن نذكر أن الشركات المصنعة تولي اهتماما كبيرا للتقنيات الجديدة وتسعى جاهدة لتحسين غلايات الهيدروجين، والقضاء على العيوب أو التقليل منها.
مبدأ تشغيل وحدة التدفئة
بسبب نشاطه H2 لا يوجد في الطبيعة في شكله النقي، ولكن من السهل جدًا عزله عن الماء العادي عن طريق التحليل الكهربائي، والذي يطلق أيضًا غاز الأكسجين.
لكي يعمل جهاز التسخين، من الضروري أولاً الحصول على H2. يحدث هذا في حجرة خاصة مخصصة لمثل هذا التفاعل. يُسكب السائل في الحاوية التي تُغمر فيها الألواح المعدنية.
يتم تزويدها بتيار كهربائي ذو نقاء محدد خصيصًا، تحت تأثيره يتم تحرير H2 وعن2بالإضافة إلى بخار الماء كمنتج ثانوي.
يتم تمرير الخليط الناتج عبر جهاز خاص - فاصل كيميائي يمكن من خلاله عزل الهيدروجين وفصله عن الشوائب الأخرى. يتم إمداد الغاز المنقى إلى الموقد الذي تم تركيب صمام عليه.
يمنع حركة H2 في الاتجاه الآخر، مما يمنع الانفجار. في هذه الحالة، يتم إطلاق الأكسجين وبخار الماء في حاوية خاصة من خلال نظام آخر.
بعد ذلك، يمر غاز الهيدروجين عبر وحدة الحماية ويدخل إلى غرفة الاحتراق. وهنا يتفاعل مع الغاز في وجود محفز، مما يؤدي إلى تكوين الحرارة، التي تدخل نظام التدفئة في المنزل من خلال مبادل حراري.
يتم إرجاع بخار الماء المنطلق في الغرفة من خلال قناة مخصصة لذلك إلى الخزان الذي يحتوي على المنحل بالكهرباء، وبالتالي يتم استخدام عملية إعادة التدوير.
يتم ضبط الطاقة باستخدام قنوات مجهزة خصيصًا يمكن أن يصل عددها إلى ستة. يحتوي كل جهاز من هذه الأجهزة على محفز بداخله، حيث تبدأ عملية توليد الحرارة عند تشغيله.
يبدأ تدفق الغاز، الذي يتم تسخينه إلى درجة حرارة 40 درجة مئوية، في التحرك نحو المبادل الحراري الموجود في غرفة الاحتراق.
بفضل التصاميم المنفصلة، يمكن للقنوات أن تعمل بشكل مستقل عن بعضها البعض، مما يسمح لك بتشغيل جزء منها فقط.
كما تم تجهيز الموديلات الحديثة بأجهزة مختلفة، على سبيل المثال، مؤشرات مستوى المياه وأجهزة استشعار الضغط، مما يسمح لها بالعمل تلقائيا والاستجابة بشكل عاجل في المواقف غير المتوقعة.
مكونات مصنع الهيدروجين
تصميم نظام التدفئة الذي يعمل بالهيدروجين بسيط للغاية.
سخان مياهالذي يلعب دور المبادل الحراري، وهو العنصر الرئيسي الذي يحدث فيه إنتاج الهيدروجين.
محلل كهربائي - الجزء النشط الرئيسي من الغلاية، حيث يحدث التفاعل الكهربائي، مما يؤدي إلى تحلل الماء إلى H2 وعن2. العنصر عبارة عن خزان مملوء بالماء حيث يتم وضع أقطاب كهربائية معدنية ذات أقصى موصلية للتيار.
وتتصل اللوحات بأسلاك يتم من خلالها إمداد الكهرباء.
حارق - جهاز يساعد على تسخين سائل التبريد في نظام التدفئة. توجد في غرفة الاحتراق شرارة لإشعالها.
صمام الموقد - جزء خاص موجود في الجزء العلوي من الجهاز. بفضل هذه التفاصيل H2، حيث يرتفع إلى الأعلى، ويتغلب بسهولة على الحاجز الذي يتعذر الوصول إليه بواسطة المواد الأخرى المنبعثة ويدخل مباشرة إلى الموقد.
خط انابيب - الاتصالات التي تمتد من الوحدة وتستخدم لتزويد الحرارة لجميع غرف المنزل. تستخدم للربط أنابيب التدفئة قطر 25-32 ملم. عند التمديد، يتم مراعاة القاعدة الأساسية: يجب أن يكون قطر كل فرع لاحق أصغر من القطر السابق.
معايير اختيار المولدات
عند اتخاذ قرار بشراء هذه المعدات، من المهم الانتباه إلى المعايير التالية.
قوة. مع الأجهزة الحديثة، يمكن أن تختلف قيمة هذا المؤشر بشكل كبير، مما يسمح لك باختيار الخيار الأفضل لكل من منزل صغير ومبنى مكون من طابقين أو ثلاثة طوابق.
عدد الدوائر. عادة ما يتم تثبيت دائرة التدفئة على الأجهزة التي تعمل بالهيدروجين. توفر بعض الطرز أيضًا تركيبًا إضافيًا لدائرة (تدفئة) ثانية.
مستوى استهلاك الكهرباء. تتيح تقنيات اليوم تحقيق أداء حراري ممتاز مع استخدام الحد الأدنى من الكهرباء. يتراوح استهلاك الطاقة لأنواع مختلفة من المولدات من 1.2 إلى 3 كيلو واط لكل ساعة.
ويتحقق انخفاض استهلاك الطاقة بسبب حقيقة أن غلاية الهيدروجين لا تعمل بشكل مستمر، ولكن فقط للحفاظ على درجة حرارة معينة في الغرفة.
مزود الطاقة. يمكن تقسيم جميع أنواع مولدات الهيدروجين إلى فئتين كبيرتين: واحدة تعمل بالغاز، والأخرى تعمل بالكهرباء.
الصانع. من الأفضل تفضيل الشركات المصنعة المثبتة (إيطاليا والولايات المتحدة الأمريكية). يجب أن تكون حذرًا من المنتجات منخفضة الجودة التي تقدمها الشركات المشكوك فيها بأسعار منخفضة للغاية.
نصائح لاستخدام المرجل
لتحسين أداء الوحدة، من المهم اتباع التعليمات المرفقة. يمكنك تحسين تشغيل الجهاز عن طريق إضافة أجزاء إضافية (يجب عليك اتباع قواعد السلامة بدقة).
يمكنك تركيب أجهزة استشعار خاصة داخل المبادل الحراري لمراقبة الزيادة في معدلات تسخين المياه، بالإضافة إلى استكمال تصميم الموقد بصمامات إغلاق.
ما عليك سوى توصيله مباشرةً بـ جهاز استشعار درجة الحرارةبحيث يتم إيقاف تشغيل الغلاية تلقائيًا بمجرد وصول التسخين إلى النقطة المحددة.
من المفيد أيضًا تركيب جهاز لتبريد الغلاية الطبيعي.
إذا تمت مراعاة معايير التشغيل، فإن الوحدة التي تعمل بالهيدروجين ستخدم لعقود من الزمن. على الرغم من أن فترة الضمان لهذه الأجهزة هي 15 عاما، إلا أنها يمكن أن تعمل بكفاءة لمدة 20-30 عاما.
لن يكون إصلاح هذه الأجهزة صعبا بالنسبة لفني ذوي الخبرة، لأن التصميم الأساسي لغلاية الهيدروجين لا يختلف كثيرا عن نظائرها التي تعمل على أنواع أخرى من الوقود.
أفضل 5 مصانع لمولدات الهيدروجين
أول شركة قامت بتصنيع وتسجيل براءة اختراع تكنولوجيا تصنيع غلاية وقود الهيدروجين كانت شركة إيطالية جياكوميني. وهي متخصصة في الأجهزة التي تعتمد على طرق صديقة للبيئة لتوليد الطاقة: المضخات الحرارية الأرضية والألواح الشمسية وغيرها.
حاليا، يتم تصنيع نماذج مماثلة من قبل الشركات الأمريكية والصينية والأوروبية، ولكن نطاقها ليس واسعا جدا مقارنة بالغلايات التي تعمل على أنواع أخرى من الوقود.
أفضل موديلات المصانع لأنظمة الهيدروجين
من بين النماذج الأكثر شعبية نلاحظ:
- ميجاتانك100 – مولد يعمل بالكهرباء من الشبكة . إنه يحتوي على نظام حماية موثوق متعدد المستويات ضد ارتفاع درجة الحرارة وقصر الدائرة، مما يضمن التشغيل الآمن والإنتاجي. تكلفة النموذج تعتمد على تكوينه.
- ستار-2000 - وحدة باهظة الثمن (> 200000 روبل) تتمتع بخصائص تقنية ممتازة. على الرغم من أن هذا المولد يستهلك الحد الأدنى من الطاقة، فهو قادر على تدفئة غرفة بمساحة 251-300 متر مربع.
- كينغكار - جهاز يعمل بالتيار الكهربائي ويتميز بخصائص أداء ممتازة. تكلفة النموذج مرتفعة للغاية - حوالي 100 ألف روبل، ولكن يقابلها استهلاك اقتصادي للطاقة.
- H2-2 - معدات إيطالية من الدرجة "الإضافية" بسعر مرتفع (حوالي 250.000 روبل). مما يسمح بتسخين الهواء في مساحات كبيرة (من 300 م3 وما فوق) بأقل استهلاك للكهرباء.
- طاقة حرة – أجهزة عالية الجودة وبأسعار في متناول الجميع في حدود 15-35 ألف روبل (السعر يعتمد على القوة والخصائص الأخرى). مزود بوحدة تحكم تعمل على أتمتة العديد من العمليات، وجهاز استشعار متعدد المستويات لتنظيم الجهد والضغط.
هناك أيضًا نماذج أخرى في فئات أسعار مختلفة.
كيف تصنع غلاية بنفسك
تتميز مولدات التدفئة بتصميم خفيف الوزن إلى حد ما. مع مستوى معين من المهارة، يمكنك ذلك قم بتجميع الجهاز بنفسك. وفي الوقت نفسه، وبسبب انفجار خليط الهيدروجين، يتطلب هذا العمل مسؤولية قصوى ومعرفة احتياطات السلامة والخبرة في تركيب هذه الأجهزة.
يمكن تقسيم عملية صنع غلاية الهيدروجين بيديك إلى عدة مراحل.
الخطوة 1 — تنفيذ الرسم وإعداد المواد. بادئ ذي بدء، يجب عليك العثور على مشاريع مماثلة على الإنترنت من أجل استخدامها للتفكير في جهاز يلبي جميع الشروط والإمكانيات.
من الضروري حساب جميع المؤشرات بدقة، وقبل كل شيء، الطاقة المطلوبة، وكذلك تحديد المواد التي سيتم استخدامها لصنع المرجل. تعتبر السبائك المغناطيسية المغناطيسية الخيار الأفضل، ولكن الحاوية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ مناسبة تمامًا.
على الرغم من أن مولدات تسخين الهيدروجين قد يكون لها تصميمات مختلفة، إلا أن التفاصيل التالية تظل دون تغيير:
- مصدر طاقة 12 فولت؛
- الخزان الذي سيتم وضع الهيكل فيه؛
- وحدة تحكم PWM بقوة لا تقل عن 30 أمبير؛
- عدة أنابيب بأقطار مختلفة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ؛
- صفائح من الفولاذ؛
- منشارا للمعادن.
- موقد غاز - إعداد أفضل، شراؤها في المتجر.
الخطوة 2 — خلق الشوارد. لتصنيع الألواح التي سيتم تجهيز المحلل الكهربائي بها، عليك أن تأخذ ورقة من الفولاذ متوسطة السماكة.باستخدام مقص معدني أو منشار أو أداة أخرى، يتم تقطيعها إلى شرائح متساوية من 18 قطعة أو أكثر (يجب أن يكون العدد زوجيًا).
من ناحية أخرى، في كل واحد منهم من الضروري حفر ثقوب للمسامير التي ستكون ضرورية للحفاظ على هذه العناصر بلا حراك تماما في المنحل بالكهرباء.
نقوم بتقسيم جميع الألواح إلى أنودات وكاثودات، واعتمادًا على هذا التقسيم، يتم توصيل الأسلاك بها، وتنقل الشحنات الموجبة والسالبة على التوالي.
يعد استخدام التيار المباشر أكثر كفاءة من استخدام التيار المتردد. من الأفضل استخدام مولد من نوع PWM كمصدر له.
الخطوه 3 — تجميع المحلل الكهربائي. أفضل مادة لتصنيع هذا العنصر هي الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم لحام هيكل مستطيل أو مربع موثوق به من المعدن، وبعد ذلك يتم سكب الماء أو خليط من H فيه2O مع المحفز، ويتم أيضًا وضع اللوحات المعدة مع الأسلاك المتصلة.
الخطوة رقم 4 — اتصال الموقد. يتم تثبيت الموقد في الجزء العلوي من الجهاز - من الأفضل استخدام الطراز الذي تم شراؤه والذي يمكن شراؤه من متجر متخصص.
الخطوة رقم 5 — تركيب وتوصيل الفاصلوهو أمر ضروري لفصل غازات الهيدروجين من الخليط.
وأخيرا، يتم وضع أنبوب من خلاله H2 سوف يرتفع إلى الموقد، وترتبط أيضا العناصر التي تزيل الحرارة وتوزعها في جميع أنحاء المنزل.
أيهما أفضل الماء العادي أم المقطر؟
أحد الأسئلة التي يطرحها أصحاب غلايات الهيدروجين غالبًا يتعلق بالمياه المستخدمة لتشغيل الأجهزة.
وفقًا للخبراء، تُظهر الأجهزة المصنعة أو المنزلية أفضل أداء عند العمل بالماء المقطر، الذي تمت إضافة القليل جدًا من هيدروكسيد الصوديوم إليه (ملعقة كبيرة لكل 10 لترات من الماء).
ومع ذلك، يمكن أن تعمل غلاية الهيدروجين بنجاح على مياه الصنبور، والشيء الرئيسي هو أنها لا تحتوي على أملاح معدنية ثقيلة.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
في الفيديو أدناه ستشاهدون لمحة عامة عن نموذج غلاية غاز تعمل بوقود الهيدروجين من إنتاج الشركة الكورية الشهيرة DAEWOO.
لا يُطلق على الهيدروجين اسم وقود المستقبل بدون سبب: يمكن أن يصبح هذا الغاز موردًا لا حدود له تقريبًا للوقود الرخيص والصديق للبيئة والذي يمكن استخدامه في مختلف المنشآت.
ستسمح لك غلاية وقود الهيدروجين المصنعة في المصنع أو بشكل مستقل بإنشاء نظام تدفئة مستقل. سيساعد هذا على تقليل مدفوعات الإسكان والخدمات المجتمعية بشكل كبير، وسيحل مشكلة الحفاظ على درجة حرارة مريحة في غرف المعيشة وغرف المرافق.
هل لديك أي خبرة في استخدام الهيدروجين كوقود؟ هل تريد طرح أسئلة حول الموضوع أو التحدث عن اختراعك؟ يرجى التعليق على المنشور والمشاركة في المناقشات وترك صور لمنتجاتك محلية الصنع. توجد كتلة التعليقات أدناه.
