Изготовление мембраны своими руками

МАСТЕРФОРУМ.КОМПОЗИТЫ.РФ

Территория общения и взаимопомощи Свободных Мастеров

• Список форумов‹4. ТЕХНИКИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПОЗИТОВ‹4.7.4 ※ РТМ С СИЛИКОНОВОЙ МЕМБРАНОЙ
• Для печати

• FAQ
• Пользователи
• Топлист благодарностей
• Благодарности
• Регистрация
• Вход

Изготовление силиконовой мембраны ⁂

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Тигирь » 19 май 2018, 20:20

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 01:02

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 05:39

Итак. Вернусь к начальной задаче. Пошагово из видео.

1. Берем готовую чистую и сухую матрицу, берем обрезанную готовую чистую и сухую деталь, полученную с этой матрицы, вставляем друг в друга. Стык матрица/деталь закрываем любым канцелярским скотчем.
2. Подготавливаем два изготовленных (купленных) резиновых порта, армируемых сеткой — вакуумный и для смолы.
3. Устанавливаем вакуумный порт. На фланец матрицы с помощью двухстороннего скотча наклеиваем профили вакуумных каналов: малый канал ( 5-6мм шириной и 2-3мм высотой) на расстоянии 30мм от стыка матрица/форма и основной канал (трапеция, 15мм шириной и 10мм высотой, малым основанием к фланцу) на расстоянии 50мм от малого канала. Оба канала соединяем перемычками с помощью профиля малого канала.
4. Устанавливаем на деталь с помощью двухстороннего скотча сверху заранее изготовленный (купленный) канал подвода смолы со вставленным в него шлангом 8мм. Данная заготовка обязательно должна иметь армирующую сетку с запасом чистой сетки по ширине. Длина — около 50% максимальной длины изделия.
5. Подготавливаем полосы армирующей сетки 50мм и 25мм в зависимости от длины вакуумных каналов и канала для смолы.
6. Готовим силикон. Наносим его на вакуумный канал, сверху армируем 50мм сеткой.
7. Укладываем на фланец с двух сторон основного вакуумного канала 25мм полоски сетки. Наносим силикон на профиль канала, сверху укладываем слой 50мм сетки. Наносим силикон на малый вакуумный канал и армируем его сверху 25мм сеткой.
8. Наносим силикон на всю поверхность детали. Ждем 1ч, устанавливаем порт для смолы и наносим на всю поверхность каналов, фланца и детали второй слой силикона. Ждем еще час и наносим третий слой силикона. Операцию повторять до тех пор, пока не оскудеет кошелек 🙂
9. Ждем полного высыхания мембраны, снимаем ее, удаляем трубки/формообразующие профили и прочее. Делаем отверстие в стенке канала для смолы (через порт подачи).

Не отражено в видео.
1. Во фланце матрицы сверлим отверстие для вакуумного порта (отверстие должно совпадать с траекторией основного вакуумного канала). Устанавливаем порт и герметизируем оставшимся силиконом.
2. В матрице делаем «замок» — паз по всему периметру. На мембране, думается, этот паз заливать силиконом сплошняком и так же армировать.

Поправляйте, что забыл/не понял.

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 05:54

Для меня лично в этой технологии не понятны два момента.
1. Чем вызвана необходимость создания малого вакуумного канала.
2. Почему перемычки между вакуумными каналами не доходят до детали (материала).
3. Почему при инфузии используется распределительная сетка смолы, а при технологии с мембраной ее нет. В первом случае разрезная трубка, во втором — пустотелый канал. Разница, вроде, не велика.

Замена материалов:
1. Армирующая сетка — как я понял подходит тканевая сетка-серпянка (не ПП) для отделочных работ.
2. Профили для каналов — резиновые уплотнители различной формы — прямоугольник, полуокружность и прочее. Надо подбирать. так же есть из силикона (но разделить в дальнейшем их получится — вопрос).
3. Порты — обычные резиновые или силиконовые втулки.
4. Силикон — все зависит от стоимости, пластичности и температурного режима, а так же желаемого ресурса мембраны. Статистики, я так понимаю, нет.

На мой взгляд, при существующей стоимости на силикон, весьма сомнительная забава в плане цены по сравнению с классической вакуумной инфузией. Хотя интересно и удобно — тут спора нет.

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 07:00

Частично увидел ответ. Но только частично.

Закладка: стекло рогожка (Компотекс 29052 — 290г/м2), мультиаксил (АРМАТОН 450271, 450г/м2), рогожка, стекло конструкционное (Т-13 П, 285г/м2). Сорика нет. По логике ответа — что с пленкой, что с мембраной нужна сетка. Или сорик вставлять между мультаксилои и второй рогожкой , но стекло ж уже пропитанное плохо смолу проводит. И еще большой вопрос, как полиэфирный Сорик будет работать с эпоксидкой. К полиэфирной смоле даже подходить не собираюсь.
Про уголь пока речь не веду. Прототипы максимально дешевыми делаться будут, а заодно обкатаем и инфузию — на таком изделии не делал (только ручная формовка и/или с пакетом). Инфузия была только на веслах.

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 07:26

Эм. В тупик немного поставили.
Известные мне заменители (до 120гр)
-) жертв.ткань — синтепон, ватин — все потолще (поролон не подойдет — в печи же держим;
-) жгут — Гарлен;
-) разделительная — мешки строительные. Мы, кстати, лавсан использовали, но плоховато отделялся;

а вот проводящая сетка?

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Argon-11 » 20 май 2018, 08:20

Резиновые нельзя! Резина содержит серу, являющуюся ингибитором сшивки силикона.
И работать в резиновых перчатках тоже нельзя!

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 08:35

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Hrisanf » 20 май 2018, 09:41

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Argon-11 » 20 май 2018, 10:18

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Hrisanf » 20 май 2018, 11:13

Здесь очень важен рельеф и качество самой сетки . У меня на лодке нормально проводилось в разы худшей по рельефу и не тянущейся сетке которая в клеточку .

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 14:21

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Argon-11 » 20 май 2018, 15:43

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Владимир Б. » 20 май 2018, 16:14

Re: Изготовление силиконовой мембраны

Hrisanf » 20 май 2018, 21:24

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 0

Источник

Протонобменная мембрана: электролиз воды полимерным электролитом + конструкция своими руками

Главная страница » Протонобменная мембрана: электролиз воды полимерным электролитом + конструкция своими руками

Электролизу воды по технологии «ПОМ» (PEM — Proton Exchange Membrane) присуще использование твёрдого полимерного электролита, именуемого в инженерных кругах как протонобменная мембрана. Технологически протоны стабильно протекают внутри мембраны, тогда как электроны движутся по внешнему каналу. Соответственно, водород вырабатывается на катоде. Таким образом, электролиз с протонобменной мембраной («ПОМ») — есть не что иное, как электролиз воды в ячейке, снабженной твёрдым полимерным электролитом (SPE — Solid Polymer Electrolyte). Такого рода электролит обеспечивает проводимость протонов, разделение газообразных продуктов, а также электрическую изоляцию между электродами.

Основные моменты технологии «ПОМ» (PEM)

Электролизёр на протонобменной мембране предназначен для преодоления недостатков, обусловленных:

• частичной нагрузкой,
• низким потенциалом тока,
• плотностью водорода,
• работой при низком давлении.

Все эти проблемы характерны для работы щелочных электролизёров. Технология электролиза с применением протонобменной мембраны видится значимым процессом в производстве водорода, предназначенного под использование в качестве энергоносителя.

Электролиз протонобменной мембраной предлагает ускоренное динамическое время отклика, расширенный рабочий диапазон, высокий процент рабочей эффективности и чистоту газа на выходе (99,999%).

Структурная схема ячейки на протонобменной мембране: 1 – направление течения тока; 2 – движение электронов; 3 – область подачи воды; 4 – выход кислорода; 5 – выход водорода; 6 — электрическое напряжение; А – анод; Э – электролит; К – катод; Г — генератор

Одной из преимущественных сторон электролиза протонобменной мембраной является способность устройства работать при высокой плотности тока и степени эффективности процесса. Такие показатели способствуют снижению эксплуатационных расходов.

Полимерный электролит в конструкции электролизёра делает возможным использование очень тонкой протонобменной мембраны (100-200 мкм). Тем не менее, устройством обеспечивается электрохимическое сжатие и рост давления водорода на выходе.

Протонобменная мембрана современного электролизёра

Современные электролизёры объединены блоками и дают производительность водорода до 15-20 Нм 3 /ч. Активная поверхность ячеек достигает 600 см 2 . Модули (стопки) рабочих блоков содержат до 100 ячеек.

Чтобы увеличить мощности и расширить возможности энергопотребления выше 1 МВт (применительно к процессам накопления возобновляемой энергии), производители электролизёров с протонобменной мембраной стараются достичь:

1. Увеличение активной поверхности на элемент.
2. Усиление плотности тока (А/см 2 ), сохраняя при этом эффективность выше 83%.
3. Наращивание сборки ячеек.

Следовательно, чем выше мощность электролиза, тем ниже стоимость установленного киловатта (или Нм 3 /ч). Однако на текущий момент технология находится на ранних стадиях применения.

Ещё одним существенным преимуществом электролизёров «ПОМ» является простота общей станционной системы. Электролизёры на твёрдой полимерной мембране питаются водой и электричеством.

Следовательно, нижние области штабелей станционной системы участвуют только на стадии сушки полученных газов. При давлении на выходе около 30 атм., сушка водорода до 4°C приводит к точке росы -33°C при атмосферном давлении.

Схема компонентов ячейки электролизёра «ПОМ»: 1 – выход кислорода; 2 – вход воды; 3, 9 – поточная плата; 4 – титановый газоразрядный элемент; 5 – иридиевый катализатор; 6 – нафионовая мембрана; 7 – платиновый катализатор; 8 – углеродный газоразрядный элемент; 10 – выход водорода

Секрет долгосрочной работы электролизёров «ПОМ» заключается в подготовке воды и контроле качества рабочей жидкости. Взятая из водопроводной сети, вода деионизируется через систему обратного осмоса, чем обеспечивается проводимость ниже 0,1 мкСм/см.

До момента пока мембранные катализаторы не перенасыщены ионами, эффективность клеточного стёка и срок службы обеспечен периодом более 60000 часов. Критические применения, такие как космическая сфера и военная область, показали высокую надёжность технологии.

Благодаря внедрению электролизёров с протонобменной мембраной в области традиционных промышленных применений, например:

• охлаждение генераторов электростанций,
• защита атмосферы при термообработке,
• процессы изготовления листового стекла,

промышленные производства приобретают новое видение понимания технологии получения водорода непосредственно на месте.

Преимущественные стороны эксплуатации «ПОМ»

Оборудование на основе протонобменной мембраны отличается простым обращением и, прежде всего, требует меньшего технического обслуживания по сравнению с традиционными щелочными электролизёрами. Кислородно-конвертерный процесс охватывает как минимум 20-летний срок службы без необходимости замены клапанов или фитингов и без использования (обращения) агрессивных химических соединений.

Однако техническое обслуживание протонобменных мембран ограничивается обязательными правилами, такими как калибровка детектора водорода. Поскольку подготовка воды перед электрохимическим процессом имеет решающее значение, необходимо устанавливать первичные фильтры. Наконец, циркуляция воды в штабелированных модулях обеспечивается насосами с поддержкой смазки один раз в году и заменой подшипников каждые 5 лет.

Одна из многих вариаций исполнения электролизёра на протонобменной мембране. Такие системы обладают вполне достаточной мощностью выработки водородного топлива под производственные нужды

Гибкость и экономическая эффективность являются главными приоритетами для обеспечения конкуренции электролизёров на протонобменной мембране с другими — более устоявшимися на промышленном рынке технологиями. Уровни гибкости и безопасности, обеспечиваемые этим решением, не имеют приоритета.

Производство водорода непосредственно на месте больше не воспринимается процессом, требующим крайне сложного опасного оборудования. Исключительно высокопроизводительный, надежный, экономически эффективный способ предлагает технология электролиза с протонобменной мембраной.

Электролиз на протонобменной мембране также рассматривается многообещающей альтернативой хранения энергии водорода в конструкциях возобновляемых источников энергии. Одним словом – найден оптимальный способ получения водорода электролизом по технологии «ПОМ».

Протонобменная мембрана своими руками

В принципе, не составит особых сложностей своими руками изготовить простейший электролизёр на принципах протонобменной мебраны в домашних условиях. Для этого потребуется некоторое количество доступных компонентов и традиционный бытовой инструмент.

Детали для создания устройства «ПОМ» своими руками:

• поликарбонат листовой (толщина 10 мм),
• резиновая трубка (D вн = 8 мм),
• листовая резина (толщина 3 мм),
• шпильки металлические (М8 длина 180 мм),
• гайки М8 обычные и купольные,
• шайбы алюминиевые,
• соединительные адаптеры,
• двухходовые шаровые краны.

Для производства работ потребуется инструмент бытовой, в частности:

• мелкие гаечные ключи;
• электродрель;
• обжимной инструмент;
• кусачки;
• лобзик (пилка);
• маркер, линейка, нож.

Шаг #1 – изготовление торцевых стенок ячейки «ПОМ»

Торцевые стенки ячейки пртонобменной мембраны выполняются на основе листового поликарбоната размером 240×200 мм. Каждая стенка содержит 18 отверстий диаметром 8,5 мм для болтов M8, разнесённых по периметру и одно отверстие диаметром 11,4 мм с резьбой ¼ . Наличие резьбового отверстия на каждой пластине требуется для подключения кранов и шлангов.

Вот такая примерно пластина, создаваемая из поликарбоната, должна получиться в конечном итоге. В общей сложности потребуется, соответственно, пара таких деталей для изготовления системы

Шаг #2 – изготовление элементов электродов ячейки

Электроды устройства изготавливаются из нержавеющей листовой стали толщиной 0,7 мм. Конечно, лучшим материалом электродов видится золото, как высокостабильный и нереакционноспособный материал, но такой вариант обойдётся очень дорого. Поэтому оптимальный выбор для домашней конструкции – нержавеющая сталь (желательно аустенитная сталь 304 с низким содержанием углерода).

По сути, оба типа электродов одинаковы по исполнению. Разница состоит лишь в расположении отверстий диаметром 3 мм, благодаря которым достигается баланс газовой составляющей внутри конструкции. То же самое касается отверстий диаметром ¼. Обе пластины имеют размер 200×160 мм и метки для подвода питания.

Исполнение компонентов электролизёра – рабочих электродов из нержавеющей стали с размещением контактных лепестков и функциональных отверстий

Шаг #3 – прокладки, гайки, болты и сборка аппарата

В общей сложности потребуется 16 прокладок, сделанных из чистого ПВХ размером 200×160 мм с вырезом 136×176 мм и несколько скошенными углами 6×6 мм. Такие прокладки устанавливаются между рабочими электродами системы, способствуя созданию активной ячейки электролизёра по принципу протонобменной мембраны.

Фигурное исполнение поливинилхлоридной прокладки, которая располагается между электродами самодельной установки получения водорода

Далее устанавливаются 18 шпилек в отверстия одной из торцевых стенок, снабжаются необходимыми аксессуарами – гайками и шайбами. Затем нарезаются резиновые трубки по размеру для каждой из 18 шпилек и надеваются на металлическое основание, выступая в качестве изоляторов.

Начальный этап сборки электролизёра своими руками – установка стягивающих шпилек на одну из торцевых поликарбонатных пластин конструкции и оснащение шпилек резиновой изоляцией

На следующем этапе в области между болтами с резиновыми трубками укладывается прокладка ПВХ и следом электрод «А». Далее вновь накладывается прокладка ПВХ, следом электрод «B» и т.д. В общем итоге сборки получается 16 прокладок, 8 электродов «A» и 7 электродов «B».

Следует учитывать точное совпадение больших по диаметру отверстий электродов с отверстиями ¼, сделанных на торцевых стенках конструкции. В эти отверстия устанавливаются запорные краны. В результате получается готовое изделие, как на картинке ниже:

Готовая к эксплуатации конструкция, изготовленная своими руками. Мощность устройства, конечно, несопоставима с промышленными установками, но важен сам факт возможности производства водорода

Шаг #4 – Запуск изготовленной системы в работу

Перед запуском аппарат заполняется смесью воды (предпочтительно дистиллированной) и гидроксида натрия в соотношении 40:1. Резиновая трубка, соединённая с концевой частью выходного шарового крана, подключается к сборному контейнеру (например, к пластиковому пакету).

Далее следует подключить кабели к источнику питания 12В с током нагрузки не менее 20А. Если всё сделано правильно, контейнер начнёт заполняться водородом и кислородом сразу после подачи питания.

При помощи информации: Instructables

КРАТКИЙ БРИФИНГ

Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .

Источник