Водородный топливный элемент своими руками

Топливный элемент своими руками дома

Водородный топливный элемент компании Nissan

С каждым годом совершенствуется мобильная электроника, становясь все распространение и доступнее: КПК, ноутбуки, мобильные и цифровые аппараты, фоторамки и пр. Все они все время пополняются новыми функциями, большими мониторами, беспроводной связью, более сильными процессорами, при этом, уменьшаясь в размерах. Технологии питания, в отличие от полупроводниковой техники, семимильными шагами не идут.

Имеющихся батарей и аккумуляторов для питания достижений индустрии становится недостаточно, поэтому вопрос альтернативных источников стоит очень остро. Топливные элементы на сегодняшний день являются наиболее перспективным направлением. Принцип их работы открыт был еще в 1839 году Уильямом Гроуом, который электричество генерировал изменив электролиз воды.

Что такое топливные элементы?

Видео: Документальный фильм, топливные элементы для транспорта: прошлое, настоящее, будущее

Топливные элементы интересны производителям автомобилей, интересуются ими и создатели космических кораблей. В 1965 году они даже были испытаны Америкой на запущенном в космос корабле «Джемини-5», а позже и на «Аполлонах». Миллионы долларов вкладываются в исследования топливных элементов и сегодня, когда существуют проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, усиливающимися выбросомами парниковых газов, образующихся при сгорании органического топлива, запасы которого тоже не бесконечны.

Топливный элемент, часто называемый электрохимическим генератором, работает нижеописанным образом.

Схема работы Топливного элемента на водороде

Являясь, как аккумуляторы и батарейки гальваническим элементом, но с тем отличием, что хранятся в нем активные вещества отдельно. На электроды они поступают по мере использования. На отрицательном электроде сгорает природное топливо или любое вещество из него полученное, которое может быть газообразным (водород, например, и окись углерода) или жидким, как спирты. На электроде положительном, как правило, реагирует кислород.

Но простой на вид принцип действия, в реальность воплотить не просто.

Топливный элемент своими руками

Видео: Топливный водородный элементсвоими руками

К сожалению у нас нет фотографий, как должен выглядить этот топливный элекмнт, надеямся на вашу фантазию.

Маломощный топливный элемент своими руками можно изготовить даже в условиях школьной лаборатории. Необходимо запастись старым противогазом, несколькими кусками оргстекла, щелочью и водным раствором этилового спирта (проще, водкой), которое будет служить для топливного элемента «горючим».

Стационарная энергоустановка на базе химического топливного элемента

Прежде всего, необходим корпус для топливного элемента, изготовить который лучше из оргстекла, толщиной не менее пяти миллиметров. Внутренние перегородки (внутри пять отсеков) можно сделать немного тоньше – 3 см. Для склеивания оргстекла используют клей такого состава: в ста граммах хлороформа или дихлорэтана растворяют шесть грамм стружки из оргстекла (проводят работу под вытяжкой).

В наружной стенке теперь необходимо просверлить отверстие, в которое вставить нужно через резиновую пробку сливную стеклянную трубочку диаметром 5-6 сантиметров.

Все знают, что в таблице Менделеева в левом нижнем углу стоят наиболее активные металлы, а металлоиды высокой активности находятся в таблице в верхнем правом углу, т.е. способность отдавать электроны, усиливается сверху вниз и справа налево. Элементы, способные при определенных условиях проявлять себя как металлы или металлоиды, находятся в центре таблицы.

Теперь во второе и четвертое отделение насыпаем из противогаза активированный уголь (между первой перегородкой и второй, а также третьей и четвертой), который выполнять будет роль электродов. Чтобы через отверстия уголь не высыпался его можно поместить в капроновую ткань (подойдут женские капроновые чулки). В

Топливо циркулировать будет в первой камере, в пятой должен быть поставщик кислорода – воздух. Между электродами будет находиться электролит, а для того, чтобы он не смог просочиться в воздушную камеру, нужно перед засыпкой в четвертую камеру угля для воздушного электролита, пропитать его раствором парафина в бензине (соотношение 2 грамма парафина на пол стакана бензина). На слой угля положить нужно (слегка вдавив) медные пластинки, к которым припаяны провода. Через них ток отводиться будет от электродов.

Осталось только зарядить элемент. Для этого и нужна водка, которую разбавить с водой нужно в 1:1. Затем осторожно добавить триста-триста пятьдесят граммов едкого калия. Для электролита в 200 граммах воды растворяют 70 граммов едкого калия.

Топливный элемент готов к испытанию. Теперь нужно одновременно налить в первую камеру – топливо, а в третью – электролит. Присоединенный к электродам вольтметр должен показать от 07 вольт до 0,9. Чтобы обеспечить непрерывную работу элементу, нужно отводить отработавшее топливо (сливать в стакан) и подливать новое (через резиновую трубку). Скорость подачи регулируется сжиманием трубки. Так выглядит в лабораторных условиях работа топливного элемента, мощность которого, понятна мала.

Видео: Топливный элемент или вечная батарейка дома

Чтобы мощность была большей, ученые давно занимаются этой проблемой. На активной стали разработки находятся метанольный и этанольный топливные элементы. Но, к сожалению, пока на практику их выхода нет.

Почему топливный элемент выбран в качестве альтернативного источника питания

Работающая модель игрушки-электромобиля на водородном топливном элементе

Альтернативным источником питания выбран топливный элемент, поскольку конечным продуктом сгорания водорода в нем является вода. Проблема касается только в нахождении недорогого и эффективного способа получения водорода. Колоссальные средства, вложенные в развитие генераторов водорода и топливных элементов, не могут не принести свои плоды, поэтому технологический прорыв и реальное их использование в повседневной жизни, только вопрос времени.

Уже сегодня монстры автомобилестроения: «Дженерал Моторс», «Хонда», «Драймлер Коайслер», « Баллард», демонстрируют автобусы и авто, которые работают на топливных элементах, мощность которых достигает 50кВт. Но, проблемы, связанные с их безопасностью, надежностью, стоимостью — еще не решены. Как говорилось уже, в отличие от традиционных источников питания – аккумуляторов и батарей, в этом случае окислитель и горючее подаются извне, а топливный элемент лишь является посредником в происходящей реакции по сжиганию топлива и превращению в электричество выделяющейся энергии.

Протекает «сжигание» только в том случае, если элемент ток отдает в нагрузку, подобно дизельному электрогенератору, но без генератора и дизеля, а также без шума, дыма и перегрева. При этом, КПД намного выше, поскольку отсутствуют промежуточные механизмы.

Видео: Автомобиль на водородном топливном элементе

Большие надежды возлагаются на применение нанотехнологий и наноматериалов, которые помогут миниатюризировать топливные элементы, при этом увеличить их мощность. Появились сообщения, что созданы сверх-эффективные катализаторы, а также конструкции топливных элементов, не имеющих мембран. В них вместе с окислителем подается в элемент топливо (метан, например). Интересны решения, где в качестве окислителя используется кислород, растворенного в воде воздуха, а в качестве топлива – органические примеси, скапливающиеся в загрязненных водах. Это, так называемые, биотопливные элементы.

Топливные элементы, по прогнозам специалистов, на массовый рынок могут выйти уже в ближайшие годы

Источник

Водяная топливная ячейка Мейера — схема, возможность сделать своими руками

«Топливная ячейка» и «Машина на воде» Стэнли Мейера

Как и о всякой технологии, способной перевернуть мир, о ячейке Стэнли Мейера (или водном топливном элементе) говорят до сих пор. Одни уверяют о ней почти как о вечном двигателе, другие утверждают, что это мошенничество чистой воды. Кое кто даже пророчил создателю этого чуда Нобелевскую премию. А ряд судебных разбирательств и таинственная смерть Мейера только подлили масло в огонь сомнений.

Так что же на самом деле изобрел Стэнли Мейер? Известно следующее: в 1980 году американским изобретателем Стэнли Алленом Мейером для показа публике и журналистам был представлен легкий вездеход – багги. Казалось бы, обычное дело, но его багги ездил не на бензине, а на воде. Причем эффективность двигателя была такова, что на четыре с лишним тысячи км (от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса) потребовалось бы всего восемьдесят три литра воды.

Конечно, целиком конструкцию супердвигателя изобретатель не разглашал. Первоначально Мейер говорил о водных инжекторах вместо свечей, которые и позволяли получать энергию из вода. Затем, неохотно, поведал о созданной им водной ячейке – главном компоненте двигателя. Ячейка позволяла получать водород и кислород из воды, и использовать водород как топливо.

И, хотя многие сразу стали говорить про «изобретение» Стэнли Мейером давно и хорошо известного электролизера, устройству Мейера требовалось гораздо меньше энергии для расщепления воды. Фактически его устройство могло само обеспечивать себя энергией – только подливай воду. Не обращая внимания на критику оппонентов, Стэнли Мейер запатентовал свое изобретение и стал искать инвестиции, для дальнейших разработок. И нашел их!

Слухи и недосказанность вокруг изобретения «водных топливных ячеек» изобретатель поддерживал тем, что не разрешал испытания и исследования их независимыми инспекторами и техниками, мотивируя о том, что все экспертизы пройдены на этапе патентования. Именно поэтому загадка «ячеек» так и осталась загадкой.

В 1996 году два инвестора Мейера подали на него в суд Огайо, который изобретатель проиграл. И чудо-багги и «топливная ячейка» были признаны фальшивками. Принципом получения водорода был признан в разрушении полярных связей в молекуле воды с помощью СВЧ-излучения. Но Стэнли продолжал работать до 1998 года, когда его смерть снова не всколыхнула американские газеты.

Официально – он умер от церебральной аневризмы. Но брат изобретателя рассказал другую историю. «Во время ужина с инвесторами из Бельгии, Стэнли сделал глоток клюквенного сока. Затем он схватил его за шею, выскочил из двери, упал на колени и его вырвало. Я выбежал на улицу и спросил его: «Что случилось?» Он сказал: «Они отравили меня». Это было его последним заявлением.

Хотя остались чертежи и патент Мейера, пока никто достоверно не смог повторить его работу… Или смог, но не хочет делиться этим с миром.

О водородной ячейке Мейера

Если вы сделали и испытали вышеописанную конструкцию, то по горению пламени на конце иглы наверняка заметили, что производительность установки чрезвычайно низкая. Чтобы получить больше гремучего газа, нужно изготовить более серьезное устройство, называемое ячейкой Стэнли Мейера в честь изобретателя.

Принцип действия ячейки тоже основан на электролизе, только анод и катод выполнены в виде трубок, вставляющихся одна в другую. Напряжение подается от генератора импульсов через две резонансные катушки, что позволяет снизить потребляемый ток и увеличить производительность водородного генератора. Электронная схема устройства представлена на рисунке:

Для изготовления ячейки Мейера потребуется:

• цилиндрический корпус из пластмассы или оргстекла, умельцы нередко используют водопроводный фильтр с крышкой и патрубками;
• трубки из нержавеющей стали диаметром 15 и 20 мм длиной 97 мм;
• провода, изоляторы.

Нержавеющие трубки крепятся к основанию из диэлектрика, к ним припаиваются провода, подключаемые к генератору. Ячейка состоит из 9 или 11 трубок, помещенных в пластиковый либо плексигласовый корпус, как показано на фото.

Соединение элементов производится по всем известной в интернете схеме, куда входит электронный блок, ячейка Мейера и гидрозатвор (техническое название – бабблер). В целях безопасности система снабжена датчиками критического давления и уровня воды. По отзывам домашних умельцев, подобная водородная установка потребляет ток порядка 1 ампера при напряжении 12 В и обладает достаточной производительностью, хотя точные цифры отсутствуют.

Схема водяной топливной ячейки Мейера

Экология познания. Наука и техника: Ячейка Мейера – устройство, расходующее малое количество электрической энергии, и производящее из обыкновенной воды большое количество водородно-кислородной смеси (газ Брауна).

Очевидно, что изобретатель из США Стэнли Мэйер разработал электрическую ячейку, которая позволяет разделять обыкновенную водопроводную воду на водород и кислород с гораздо меньшей затратой энергии, чем требуется при обычном электролизе.

Демонстрации проводились и прежде профессором Michael Laughton, Dean из Engineering при Колледже Королевы Mary, Лондон, Адмирал Сэр Anthony Griffin, бывший командующий британским Флотом, и Д-ром Keith Hindley, английским химиком-исследователем. Ячейка Мэйер, сделанная дома изобретателем в Grove City, Огайо, производила гораздо больше водородо-кислородной смеси, чем могло ожидаться при простом электролизе.
В то время как обычный элекролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, ячейка Мэйер производит тот же эффект при милиамперах. Более того, обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита, например, серной кислоты, для увеличения проводимости; ячейка Мэйер действует при огромной производительности с чистой водой.
Согласно очевидцам, самым поразительным аспектом клетки Мэйер было то, что она оставалась холодной даже после часов производства газа.
Эксперименты Мэйера, которые он счел возможными представить к патентованию, заслужили серию патентов США, представленные под Секцией 101. Представление патента под этой секцией зависит от успешной демонстрации изобретения Патентному Рецензионному Комитету.
Клетка Мэйера имеет много общего с электролитической ячейкой, за исключением того, что она работает при высоком потенциале и низком токе лучше, чем другие методы. Конструкция проста. Электроды — отсылаем заинтересовавшихся к Мэйеру — сделаны из параллельных пластин нержавеющей стали, образующие либо плоскую, либо концентрическую конструкцию. Выход газа зависит обратно пропорционально расстоянию между ними; предлагаемое патентом расстояние 1.5 мм дает хороший результат.
Значительные отличия заключаются в питании ячейки. Мэйер использует внешнюю индуктивность, которая образует колебательный контур с емкостью ячейки, — чистая вода, по-видимому, обладает диэлектрической проницаемостью около 81, — чтобы создать параллельную резонансную схему. Она возбуждается мощным импульсным генератором, который вместе с емкостью ячейки и выпрямительным диодом составляет схему накачки. Высокая частота импульсов производит ступенчато поднимающийся потенциал на электродах ячейки до тех пор, пока не достигаеся точка, где молекула воды распадается и возникает кратковременный импульс тока. Схема измерения тока питания выявляет этот скачок и запирает источник импульсов на несколько циклов, позволяя воде восстановиться.
Химик-исследователь Keith Hindley предлагает следующее описание демонстрации ячейки Мэйера: «После дня презентаций, Griffin комитет засвидетельствовал ряд важных свойств WFC (водяная топливная ячейка, как назвал ее изобретатель).

Группа очевидцев независимых научных наблюдателей Великобритании свидетельствовала что американский изобретатель, Стэнли Мэйер, успешно разлагает обыкновенную водопроводную воду на составляющие элементы посредством комбинации высоковольтных импульсов, при среднем потреблении тока, измеряемого всего лишь милиамперами. Зафиксированный выход газа был достаточным, чтобы показать водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь.

По сравнению с обычным сильноточным электролизом, очевидцы констатировали отсутствие какого-либо нагревания ячейки. Мэйер отказался прокомменировать подробности, которые бы позволили ученым воспроизвести и оценить его «водяную ячейку». Однако, он представил достаточно детальное описание американскому Патентному Бюро, чтобы убедить их, что он может обосновать его заявку на изобретение.
Одна демонстрационная ячейка была снабжена двумя параллельными электродами возбуждения. После наполнения водопроводной водой, электроды генерировали газ при очень низких уровнях тока — не больше, чем десятые доли ампера, и даже милиамперы, как заявляет Мэйер, — выход газа увеличивался, когда элекроды сдвигались более близко, и уменьшался, когда они отодвигались. Потенциал в импульсе достигал десятков тысяч вольт.
Вторая ячейка содержала 9 ячеек с двойными трубками из нержавеющей стали и производила намного больше газа. Была сделана серия фотографий, показывающая производство газа при милиамперном уровне. Когда напряжение было доведено до предельного, газ выходил в очень впечатляющем количестве.
«Мы обратили внимание, что вода вверху ячейки медленно стала окрашиваться от бледно-кремового до темно-коричневого цвета, мы почти уверены в влиянии хлора в сильно хлорированной водопроводной воде на трубки из нержавеющей стали, использованные для возбуждения».
Он продемонстрировал производство газа при уровнях милиампер и киловольт.
«Самое замечательное наблюдение — это то, что WFC и все его металлические трубки остались совершенно холодные на ощупь, даже после более чем 20 минут работы. «Раскалывающий молекулы» механизм развивает исключительно мало тепла по сравнению с элекролизом, где элекролит нагревается быстро.»

Результат позволяет рассмотреть эффективное и управляемое производство газа, которое быстро возникает, и безопасно в функционировании. Мы ясно увидели, как увеличение и уменьшение потенциала используется, чтобы управлять производством газа. Мы увидели, как поток газа прекращался и начинался вновь, соответственно когда напряжение на входе было выключено и вновь включено.»
«После часов обсуждения между собой, мы заключили, что Steve Мэйер явился, чтобы изобрести совершенно новый метод для разложения воды, которая обнаруживала некоторые черты классического элекролиза. Это подтверждается тем, что его устройства, реально работающие, взятые из его коллекции, удостоверены американскими патентами на разные части WFC системы. Так как они были представлены под Секцией 101 Патентным Бюро США, аппаратура, включенная в патентах, проверена экспериментально экспертами американского Патентного Бюро, их вторыми экспертами и все заявления были установлены.
» Основной WFC подвергался трехлетнему испытанию. Это подняло предоставленные патенты до уровня независимого, критического, научного и инженерного подтверждения того, что устройства фактически работают, как описано.»
Практическая демонстрация ячейки Мэйер’а является существенно более убедительной, чем псевдо-научный жаргон, который использован для объяснения. Изобретатель лично говорил об искажении и поляризации молекулы воды, приводящему к самостоятельному разрыву связи под действием градиента электрического поля, резонанса в пределах молекулы, который усиливает эффект.
Не считая обильного выделения кислорода и водорода и минимального нагревания ячейки, очевидцы также сообщают, что вода в внутри ячейки исчезает быстро, переходя в ее составные части в виде аэрозоли из огромного количества крошечных пузырей, покрывающих поверхность ячейки.
Мэйер заявил, что у него работает конвертер водородно-кислородной смеси в течение последних 4 лет, использующий цепочку из 6 цилиндрических ячеек. Он также заявил, что фотонное стимулирование пространства реактора светом лазера посредством оптоволокна увеличивает производство газа.

Дополнительные данные по водородной ячейке Мейера. Подключение.

Источник