Gorivo iz vode - Brownov plin. Vodeni (koksarski) plin Kako se zove plin koji izlazi iz vode?
Što je "vodeni plin"? Kako se ova riječ pravilno piše. Pojam i interpretacija.
Vodeni plin(Watergas, Wassergas) - zapaljiva plinska smjesa dobivena razgradnjom vodene pare s vrućim ugljenom i ima sljedeći, do najvećeg stupnja čistoće, sastav: 50 posto volumena vodika i 50 posto ugljičnog monoksida ili težinski 6 posto vodika i 94 posto ugljičnog monoksida. Obično vodeni plin nema ovaj sastav; sadrži osim imenovanih sastojaka i nešto primjesa ugljične kiseline, dušika i močvarnog plina. U nastavku ćemo vidjeti da sastav vodenog plina varira i ovisno o metodi ekstrakcije i zapaljivom materijalu koji se koristi za ekstrakciju plina. Činjenicu dobivanja zapaljivog plina razgradnjom vodene pare vrelim ugljenom otkrio je talijanski znanstvenik, profesor Felicius Fontana, koji je živio 1730. – 1805. Unatoč starosti ovog otkrića, V. plin tek u posljednjih 15-20. godine, a zatim uglavnom u Americi, dobio široku primjenu i za rasvjetu i za tehničke svrhe. Prije nego što opišemo različite metode i aparate koji se koriste za proizvodnju visokotlačnog plina, prvo razmotrimo njegove fizičke i Kemijska svojstva , zahvaljujući čemu mu s pravom osporava prednost pred drugim vrstama plinovitih goriva, poput ugljena i generatorskih plinova. Prolazeći kroz užareni ugljen, vodena para se raspada, proizvodeći vodik, ugljični monoksid i ugljičnu kiselinu. Količina potonjeg ovisi o temperaturi na kojoj dolazi do razgradnje. Pri 500° dolazi do potpunog raspadanja na vodik i ugljični dioksid, a pri 1000—1200° na vodik i ugljični monoksid, pa treba proces nastajanja V. plina zamisliti tako, da u početku nastaju vodik i ugljična kiselina. nastaje, koji zatim pri dovoljno visokoj temperaturi, u dodiru s ugljenom, potpuno prelazi u ugljikov monoksid [CO2 + C = 2CO, i to najprije: C + 2H2O = 2H2 + CO2, dakle ukupno: C + H2O = H2 + CO]. Iako plinska smjesa koja čini plinoviti vodik sadrži malu količinu ugljične kiseline i dušika, osobite kvalitete plinovitog vodika određuju njegove dvije glavne komponente: vodik i ugljikov monoksid. Stoga se pri određivanju ogrjevnog kapaciteta plinovitog vodika i broja jedinica razvijene topline (kalorija) mora imati na umu količina topline koja se razvije pri izgaranju vodika u vodu i ugljičnog monoksida u ugljičnu kiselinu. Jedini utrošak topline koji se javlja pri nastajanju vodenog plina je pretvorba vode u parovito stanje, za što se, prema Naumanu, potroši oko 8%, tako da 92% toplinskog kapaciteta ugljika koji se koristi za proizvodnju vodeni plin sadržan je u vodenom plinu. Na temelju toga, vjeruje se da se toplinski kapacitet ugljika na najpovoljniji način iskorištava kod zagrijavanja plina. Ovo mišljenje osporava poglavito Lunge, koji kaže da V. plin treba usporediti ne sa izgaranjem ugljena u peći, nego s generatorskim plinom, koji se prije upotrebe ne ohladi, kako pretpostavlja Naumann, na temperaturu okolnog zraka, nego koji ide direktno iz generatora do mjesta gdje ga treba spaliti. U takvim uvjetima, generatorski plin, prema Lungeu, predstavlja povoljnije korištenje toplinskog kapaciteta ugljika od V. plina [Dat će se termokemijski podaci vezani za V. plin, te njegova usporedba s drugim vrstama plinovitih i krutih goriva. u člancima: Zapaljivi materijali , Gorivo, Termokemija i Kalorimetrija. - ?.]. Usporedba V. plina s ostalima u pogledu temperatura izgaranja pokazuje da V. plin daje višu temperaturu izgaranja. Temperatura izgaranja bit će: za rasvjetni plin - 2700 °; za generatorski plin - 9350 °; za vodeni plin - 2859 °; za vodik - 2669 °; za ugljikov monoksid - 3041 °. Lunge s pravom primjećuje da se u ovom slučaju radi o pretpostavci, koja u praksi ne vrijedi, da generatorski plin i zrak u kojem on gori imaju običnu temperaturu, dok je u praksi temperatura generatorskog plina i zraka obično 800°C. 1100 °. Međutim, toplinski učinak koji V. plin proizvodi puno je značajniji čak i od onog zagrijanog na takvu razinu visoka temperatura generatorski plin [osobito jer se u regenerativnim pećima zrak potreban za izgaranje plinovitih goriva zagrijava toplinom izgubljenom iz ložišta, dok vodeni plin daje izlaznim produktima izgaranja višu temperaturu. - ?.]. Plamen V. plina je neznatan, ali se u njemu tali platinska žica, magnezijsko tijelo jako svijetli, emitirajući sjajnu bijelu svjetlost, što se ne može postići ni ugljenim plinom, spaljivanjem u Bunsenovom plameniku, ni generatorskim plinom. Plamen V. plina, u usporedbi s plamenom plina za rasvjetu, ima neznatnu površinu, koja je gotovo 6 puta manja od površine plamena plina za rasvjetu s jednakim volumenima ispuštenih plinova. Zbog manje površine V. plinski plamen se zračenjem vrlo malo hladi. Ova svojstva vrućeg plina čine ga povoljnim i praktičnim izvorom topline, što je tehnologija, kao što ćemo vidjeti u nastavku, nedavno iskoristila u velikoj mjeri. No, s druge strane, zahvaljujući svojoj kemijski sastav, tj. visok sadržaj ugljičnog monoksida, V. plin nailazi na mnoge poteškoće za širu distribuciju i upotrebu; Iako je tehnologija već razvila dobro poznata pravila opreza pri korištenju V. plina u tvornicama i radionicama, ipak je strah od trovanja V. plinom još uvijek vrlo velik. Poznato je da je ugljikov monoksid otrovni plin koji uzrokuje oštećenje krvi i napadaje opijanja.
Gorivo iz vode - Brownov plin Jules Verne je u svojoj knjizi Tajanstveni otok (1874.) napisao sljedeće:
“Voda se razgrađuje na primitivne elemente vodika i kisika i nedvojbeno se pretvara u električnu energiju, koja tada postaje moćna i kontrolirana sila. Da, prijatelji moji, vjerujem da će se voda jednog dana koristiti kao gorivo.”
Brownov plin.Ovo je najsavršenije gorivo za naše Vozilo. Dobiva se iz vode (odnosno vodika i kisika), kao i čisti vodik, ali izgara u motoru s unutarnjim izgaranjem na način da, ovisno o prilagodbi, može ispuštati kisik u atmosferu. Ispuh proizvodi kisik i vodenu paru (kao kod spremnika goriva), ali kisik ovdje dolazi iz vode koja se koristi za proizvodnju plina. Stoga, kada se Brownov plin sagori, u atmosferu se oslobađa dodatni kisik.
Dakle, korištenje Brownovog plina pomaže u rješavanju za nas vrlo važnog problema smanjenja kisika u okolišu.
S ove točke gledišta, Brownov plin je idealno gorivo za automobile budućnosti. Nova tehnologija za korištenje Brownovog plina
Zašto je Brownov plin, kao gorivo, bolji od čistog vodika?
Trenutno okoliš ima ozbiljne probleme, a jedan od njih je gubitak atmosferskog kisika. Njegov sadržaj u zraku postaje toliko nizak da u nekim regijama predstavlja prijetnju ljudskom postojanju. Normalan sadržaj kisika u zraku je 21 posto, no u nekim regijama je i nekoliko puta manji! Primjerice, u Japanu u Tokiju pao je na 6-7 posto. Ako sadržaj kisika u zraku dosegne 5 posto, ljudi će početi umirati. U Tokiju su čak postavili prodajna mjesta na uglovima ulica. jastuci s kisikom tako da po potrebi čovjek može udisati kisik. Ako nešto ne poduzmemo, smanjenje kisika u zraku na kraju će utjecati na svakoga od nas.
Proizveden elektrolizom, Brownov plin može dobaviti kisik u atmosferu, dok druge tehnologije ili nemaju utjecaja na atmosferu (kao što je korištenje čistog vodika ili spremnika goriva) ili je zagađuju (kao što je korištenje fosilnih goriva). Stoga vjerujemo da bi ova tehnologija trebala biti odabrana za osiguranje goriva za vozila u bliskoj budućnosti.
Brownov plin/HHO plin = Voda se razlaže na vodik, a kisik na elektricitet
Brownov plin se također naziva: smeđi plin / HHO plin / vodeni plin / dihidroksid / hidroksid / zeleni plin / Kleinov plin / oksihidrogen.
Svaka litra vode proširi se za 1866 litara zapaljivog plina.
Radni model plinskog generatora, Američko neprofitno sveučilište
Evaluacija informacija
Objave na slične teme
Zrak, i iz voda" I onda više, zamijeniti gorivo voda skroz, i to je to... iako nije za aute, počeo sam ga koristiti plin smeđa, jedinstvena svojstva koji je aktivan.. čak i ugljikov dioksid plin ne nastaje kao rezultat izgaranja takvih gorivo. I, možda...
koji gorivo uopće nije potrebno, gdje se koristi samo incidentna energija voda?Da... od riječi “općenito”, pa se pripremite. Plin uranov fluorid prvo prođe kroz... može zadržati radioaktivne tvari unutra plinovi, nastao tijekom procesa nuklearnog raspada...
Rasplinjavanje je proces pretvaranja organskog dijela krutog, a ponekad i tekućeg goriva u plinovito stanje. Glavne komponente dobivenog generatorskog plina su CO, H2, CH4 i teški ugljikovodici.
Plinovito gorivo ima široku primjenu u tehnologiji zbog niza prednosti.
Za rasplinjavanje, uz proizvodnju visokokaloričnog plina, mogu se koristiti različiti niskovrijedni proizvodi. kruto gorivo i njegov otpad.
Plinovi se mogu spaliti s blagim viškom zraka uz njegovo predgrijavanje toplinom produkata izgaranja ispušnih plinova; Pri izgaranju plinova razvija se visoka temperatura (1500-1900 e), zbog čega je učinkovitost ložišta ili drugog uređaja za grijanje velika i produktivnost ložišta se povećava.
Moguće je nabaviti plinove na centralnoj plinskoj stanici.
Kod izgaranja plinova postiže se jednostavnost održavanja ložišta, jednostavnost konstrukcije plamenika i mogućnost precizne kontrole procesa izgaranja.
Kruto gorivo prevedeno u plinovito stanje može se koristiti kao dobro i isplativo gorivo za motore s unutarnjim izgaranjem.
Ali uz velike prednosti, generatorski plin, kada se koristi kao gorivo, ima i nedostatke koji uključuju dodatna kapitalna ulaganja za ugradnju plinskih generatora i gubitak osjetne topline iz bazena generatora prilikom hlađenja tijekom procesa čišćenja.
Međutim, zbog vrlo velikih prednosti plinovitog goriva, sve velike moderne tvornice s mnogim pećima i drugim uređaji za grijanje smješteni na velikom području, imaju vlastite centralne plinske stanice.
U uralskim metalurškim tvornicama iu tvornicama za taljenje stakla u mnogim regijama SSSR-a jedinice plinskih generatora rade na drvno gorivo. Iza posljednjih godina Plinske instalacije na automobilima i traktorima na pogon drva dobile su veliki značaj.
Plin za proizvodnju bio je zrak i miješani, a ponekad i kisik.
Proizvodnja zračnog plina postiže se upuhivanjem suhog zraka kroz sloj vrućeg goriva. Mješoviti plin nastaje upuhivanjem mješavine zraka i vodene pare kroz sloj vrućeg goriva. Vodeni plin može se dobiti propuštanjem vodene i zračne pare kroz sloj vrućeg goriva uz povremeni dovod vodene pare ili zraka. Plin kisik nastaje propuštanjem vodene pare pomiješane s kisikom kroz sloj vrućeg goriva.
Zračni gas. Kada se kroz sloj vrućeg goriva dovodi intenzivan zrak, dobiva se zračni plin. Pri obradi se razvija vrlo visoka temperatura (1400-1500°). što je krajnje nepoželjno, jer uzrokuje šljakanje u generatoru plina, zbog čega je poremećen njegov normalan rad.
Mješoviti plin. Za industriju je najprihvatljivija metoda rasplinjavanja, kojom se dobiva miješani generatorski plin, jer omogućuje da se višak topline koji se dobije pri stvaranju zračnog plina iskoristi za razgradnju vodene pare. Vodena para se uvodi istovremeno sa mlazom zraka.
Omjer količine zraka i vodene pare utvrđuje se eksperimentalno, a trebao bi biti takav da se generator ne hladi prekomjerno i ne mulja. Sadržaj vlage unesen mlazom prosuđuje se prema temperaturi mješavine pare i zraka, koja se obično mjeri termometrom koji pokazuje točku rosišta dovedene smjese pare i zraka. Ova temperatura obično se kreće od 38-52°.
Vodeni plin. U vezi s razvojem sinteze amonijaka, metanola, tekućeg goriva i drugih tvari, vodeni plin se široko koristi. Koristi se u mješavini s rasvjetnim ili drugim visokokaloričnim plinom i isporučuje stanovništvu za korištenje kao gorivo.
Sastav vodenog plina sastoji se uglavnom od CO i H: s malim sadržajem CO^, N2 i CH4.
Ulaz vodenog plina industrijsko mjerilo može se dobiti skladištenjem topline u plinskom generatoru (prva metoda) ili dovođenjem topline u plinski generator rasplinjavajućom paro-plinskom smjesom (druga metoda).
Proces proizvodnje vodenog plina prvom metodom, odnosno metodom skladištenja topline u plinskom generatoru, sastoji se od korištenja vrućeg sloja koksa ili drveni ugljen Zrak se upuhuje s dna osovine plinskog generatora; Sloj goriva se postupno zagrijava, a nastali plin obično se ispušta u atmosferu. Čim se temperatura u zoni rasplinjavanja podigne na 1100-1200 °, dovod zraka se zaustavlja i pregrijana para se ispušta odozgo prema dolje. Vodena para, prolazeći kroz vrući sloj goriva, razgrađuje se prema dolje navedenim reakcijama, stvarajući vodeni plin usmjeren prema potrošaču.
Proces razgradnje vodene pare je endoterman proces; stoga temperatura u osovini plinskog generatora postupno pada. Nakon što temperatura padne do određene granice (800°), dovod pare se zaustavlja i zrak se ponovno dovodi u osovinu. Obično se rad odvija na način da se 10 minuta upuhuje zrak, a zatim se 5 minuta upuhuje vodena para.
Drugi način proizvodnje vodenog plina, tj. dovođenjem topline u generator plina rasplinjavajućom paro-plinskom smjesom je noviji; može se izvesti na dva načina: ili mješavinom kisika s vodenom parom ili mješavinom vodene pare s cirkulacijskim plinom, prethodno zagrijanim na visoku temperaturu.
Drugi način proizvodnje vodenog plina ima prednost u odnosu na prvi što se proces odvija kontinuirano, uz konstantan način rada plinskog generatora.
Uređaji u kojima se gorivo rasplinjava nazivaju se plinski generatori.
Gorivo koje se koristi za rasplinjavanje je koks, ugljen, treset, ogrjevno drvo itd. Razmotrit ćemo samo plinske generatore koji rade na drvno gorivo.
Gorivo ulazi u osovinu generatora plina odozgo i, spuštajući se prema protoku zagrijanog plina, postupno se pretvara u proizvode pare i plina.
Na dnu osovine plinskog generatora (slika 44) ispod rešetke, pri primanju miješanog plina, dovodi se zrak i vodena para, koji, dižući se prema gore, prvo prolaze kroz sloj troske (zona V), zbog topline od koje se donekle zagrijavaju, a zatim kroz sloj vrućeg goriva, reagirajući s njegovim ugljikom. U zoni izgaranja IV (u zoni kisika) nastaju i CO2 i CO; vodena para djelomično reagira s ugljikom.
CO2 koji nastaje u zoni izgaranja (zona kisika) i nerazgrađena vodena para, dižući se više i prolazeći kroz sloj vrućeg ugljičnog goriva, reduciraju se u CO i H2.
Sloj goriva u kojem nastaju CO i H2 naziva se redukcijska zona (zona III). U sastavu protoka plina na izlazu iz zone redukcije dominira CO, ali ne C02.
Zone kisika i redukcijske zone obično se nazivaju zonama rasplinjavanja.
Iznad, neposredno iznad zone oporavka ///, nalazi se zona II suha destilacija. U ovoj zoni postoji otpuštanje
/-zona sshkn; //-zona suhe destilacije: ///-zona oporavka:VI- Zona izgaranja (kisik); V-zona troske, /-osovino plinskog generatora; 2-minska pregača-, 3-uređaj za punjenje; -^-mreža; 5-rotirajuća posuda; 6-pokretni nosači zdjele; pogon na 7 kotača, 8- nož za trosku; U - rupa za vijak; 10-izlazna cijev; 11 -zrak-.pronod-, 12 - komora za puhanje; 13- Donji hidraulički ventil; 14 - otvor za paljenje
Hlapljiva smjesa pare i plina, koja uključuje plinove koji se ne mogu kondenzirati, kiseline, alkohole, smole i druge parovite organske tvari.
Na vrhu okna plinskog generatora, u zoni /, vrši se sušenje goriva.
Zona II suha destilacija i zona ja područja za sušenje goriva nazivaju se zonama pripreme goriva.
OSNOVNE REAKCIJE PLINJANJA
U zoni kisika. Postoje tri hipoteze o međudjelovanju ugljika i kisika.
1. Hipoteza redukcije pretpostavlja da kao rezultat interakcije ugljika i kisika CO2 nastaje izravno prema jednadžbi:
TOC o "1-3" h z S - 02 = CO., ; Q, (97)
Štoviše, prisutnost CO u gornjim zonama, prema ovoj hipotezi, smatra se rezultatom redukcije CO2 vrućim ugljikom u gorivu prema reakciji:
CO.. C = 2SO - Q. (98)
2. Hipoteza o primarnom stvaranju CO pretpostavlja da kao rezultat interakcije C i (): CO prvo nastaje prema jednadžbi:
2S a::SO-Q, (99)
Koji se zatim može oksidirati prema jednadžbi:
2S0--0, = 2S02 P. (100)
3. Složena hipoteza pretpostavlja da prvo nastaje složeni kompleks ugljik-kisik, a zatim iz njega nastaju CO2 i CO prema reakcijama:
L-S-^-0, = Cr0v (10!)
CxOv= mCO, l CO. (102
Treća hipoteza trenutno se smatra najvjerojatnijom od navedenih hipoteza.
U zoni oporavka. Počinje tamo gdje nestaju posljednji tragovi kisika. U zoni redukcije odvijaju se sljedeće endotermne reakcije:
A) interakcija C s CO2:
S CO., -- 2SO; (103)
B) interakcija vodene pare s vrućim ugljikovim gorivom:
C 211 O - CO. 2H, (104
C - !1<> C>N.. (105)
Moguće je da se ove posljednje dvije reakcije djelomično odvijaju u zoni kisika. Pri temperaturama iznad 900° prevladava druga od ove dvije reakcije, a ispod 900° prva.
Procesi redukcije imaju dovoljno vremena za završetak ako je visina zone redukcije 12-15 promjera komada ugljena.
Dakle, visina sloja goriva u plinskom generatoru je glavna konstrukcijska dimenzija.
Odmaknuti se od izgaranja fosilnih ugljikovodika i dobiti jeftini alternativni izvor energije bio je i ostao san mnogih poduzetnih ljudi. A tko od vlasnika kuća ne bi želio imati takav izvor na raspolaganju, tako da minimalni troškovi grijati svoj dom? Jedan od tih izvora je takozvani Brownov plin, koji se dobiva iz obične vode. Ali kako ga nabaviti i koliko je jeftin, pitanja su na koja se odgovori nalaze u ovom materijalu.
Malo teorije
Treba napomenuti da rezonantna razgradnja vode u smeđi plin nipošto nije mit, već stvarnost. kemijski proces, dizajniran za oslobađanje plinovitog goriva iz vode. Ovaj je plin dobio ime po izumitelju koji je prvi pokušao ovu tehnologiju prevazići eksperimentima. Drugi naziv koji se pojavljuje na internetu je detonirajući plin (hipotetska formula NNO).
Brownov zapaljivi plin nije ništa više od mješavine slobodnog vodika i kisika koji se oslobađaju iz vode elektrolitičkom reakcijom.
Voda, čija kemijska formula(H2O), znaju i djeca, je vodik koji je potpuno oksidiran. Odvojeni podaci kemijski elementi Vrlo su aktivni, vodik dobro gori i smatra se nositeljem energije, a kisik podržava izgaranje. Zato je cijepanje vode, čija je cijena tek jedan peni, na tako korisne komponente postala vrlo popularna ideja.
Kao rezultat trudova razliciti ljudi Rođen je generator za proizvodnju plina - elektrolizer. Ne ulazeći duboko u zamršenost procesa, napominjemo da gore spomenuti uređaj koristi metodu elektrolize za odvajanje Brownovog plina od vode, odnosno mješavine kisika i vodika. Da bi se to postiglo, struja optimalne frekvencije prolazi kroz elektrode uronjene u posudu s vodom. Nastali plin se skuplja ispod vodene brtve i kada se postigne određeni tlak izlazi kroz cijev i može se koristiti u razne svrhe.
Izvedivost dobivanja Brownovog plina
Generatori smeđeg plina, čiji je princip rada gore opisan, pronašli su svoje praktičnu upotrebu u 2 područja:
- proizvodnja vodikovog goriva za automobile;
- plino-plameni radovi (zavarivanje i lemljenje metala).
Automobil ne može voziti s elektrolizerom jer mu je potreban vanjski izvor električne energije. Standardna baterija ne traje dugo, jer je za proizvodnju smeđeg plina potrebno potrošiti više energije nego što samo gorivo oslobađa pri sagorijevanju. Stoga su tvrtke koje ozbiljno razvijaju temu vodikovog goriva za automobile uvele shemu za punjenje automobila gorivom dobivenim iz zasebnog generatora.
Situacija je bolja kod zavarivanja i lemljenja metala; vodikovi plamenici se koriste u mnogim industrijama Zapadna Europa. Budući da je temperatura izgaranja Brownovog plina (2235 °C) niža od temperature izgaranja acetilena (2620 °C), a produkt izgaranja je vodena para, mnoge mjere zaštite okoliša postale su nepotrebne. Industrijski generatori Plinovi koji se koriste su vrlo skupi, jer za povećanje učinkovitosti koriste katalizatore od rijetkih elemenata, uključujući platinu.
Menadžeri jedne britanske proizvodne tvrtke izračunali su da je ukupni trošak izdvajanja i korištenja Brownovog plina jednak trošku nabave i isporuke acetilena. Samo je izgaranje vodika sigurnije i ekološki prihvatljivije. Druga stvar je da se za njegovu proizvodnju troši električna energija proizvedena spaljivanjem istih ugljikovodika.
Trenutačno je grijanje na Brown plin izrazito neučinkovito, jer se na proizvodnju goriva troši više energije nego što se dobiva pri njegovom izgaranju. Postojeći elektrolizatori još nisu u stanju osigurati visok prinos goriva uz niske troškove. Da biste to vidjeli, trebali biste pogledati video:
U drugoj minuti snimke jasno se vide očitanja instrumenata generatora s upaljenim plamenikom vodika. Napon je 250 V, struja je 14 A, odnosno potrošnja energije uređaja je 250 x 14 = 3500 W ili 3,5 kW. Sada se postavlja pitanje: može li takva baklja zagrijati vodu da zagrije prostoriju od najmanje 30 m2? Čak je i vizualno uočljivo da nije. Jednostavan električni kotao snage 3,5 kW bez problema će zagrijati prostoriju do 40 m2.
Zaključak: Brownov zapaljivi plin ne može se usporediti s klasičnim električnim grijačima za grijanje doma. Previše energije se troši na njegovo oslobađanje od vode, što znači da ga je nepraktično koristiti za grijanje. Samostalna proizvodnja vodika može biti hobi ili eksperiment.
Kako doći do vodika kod kuće?
Na internetu možete lako pronaći crteže i dijagrame širokog spektra domaće instalacije, omogućujući oslobađanje Brownovog plina iz vode. Ako filtrirate informacijsko smeće vezano uz ovu temu, ispada da vodik kod kuće možete dobiti na dva načina. Prvi je kupnja gotovog elektrolizatora; oni su već komercijalno dostupni. Problem je što im je cijena previsoka, a učinkovitost nepoznata.
Kada kupujete generator vodika, morate shvatiti da to neće biti lijek za vas u smislu grijanja. Cijena opreme i potrošene električne energije bit će veća od običnog grijanja vode na struju, tako da nema govora o isplativosti.
Kao eksperiment, vlastitim rukama možete napraviti generator plina Brown, koji vam omogućuje ispuštanje male količine goriva. Malo je vjerojatno da će se koristiti za grijanje zgrade, ali bi mogao biti dovoljan za napajanje malog plamenika za topljenje metala. Prvo morate napraviti elektrolizer, koji je posuda s vodom u koju su uronjene elektrode. Što je veća površina elektroda, veća je produktivnost instalacije. Prikladne su čelične ploče proizvoljne veličine pričvršćene na dielektričnu podlogu. Shema rada uređaja prikazana je na slici:
Elektrode se spuštaju u hermetički zatvorenu posudu s vodom, gdje se dodaje obična sol za poboljšanje reakcije. Plinska cijev izlazi kroz poklopac i ulazi u drugu posudu, koja je vodena brtva; ona je 2/3 ispunjena vodom.
Druga cijev koja izlazi iz ovog spremnika spojena je na plamenik. Bolje je napajati elektrode pomoću autotransformatora, prateći njegovu vrijednost multimetrom. Kako sastaviti Brown mini plinski generator vlastitim rukama prikazano je u videu:
Pažnja! Ako ste uspjeli postići bilo kakve značajne performanse instalacije, plamenik bi trebao biti spojen na cijev preko nepovratnog ventila kako bi se izbjegla zračnost i eksplozija.
Zaključak
U ovom trenutku ne postoji jeftina, a istovremeno vrlo učinkovita oprema za proizvodnju Brownovog plina iz vode. Za sada su ugljikovodici i dalje vodeći u grijanju, ali tehnologije se nastavljaju poboljšavati i moguće je da će uskoro generatori vodika natjecat će se s tradicionalnim izvorima toplinske energije.
VODENI PLIN, koksni plin, plin je dobiven iz koksa propuštanjem pregrijane vodene pare na temperaturi iznad 1000°, a sastoji se od približno jednakih volumena CO i H 2 s primjesom malih količina CO 2, H 2 O, CH 4 i N 2.
Teorija. Kada vodena para prolazi preko vrućeg ugljena (koksa), ovaj se oksidira zbog kisika u vodi. Ovisno o oksidaciji, može se odvijati prema jednoj od sljedećih jednadžbi. Na niske temperature(500-600°):
Na visokim temperaturama (1000° i više):
Jednadžbe (1) i (2) daju:
Posljednja jednadžba pokazuje da kako temperatura raste, reakcija se odvija sve više prema desnoj strani, ali će se produkt reakcije uvijek sastojati od mješavine sva četiri plina. Njihov omjer određen je jednadžbom:
gdje je p parcijalni tlak odgovarajućeg plina u smjesi, i DO- konstanta ravnoteže. Jednadžba (4) naziva se jednadžba ravnoteže vodenog plina. DO ne ovisi o tlaku, ali jako raste s porastom temperature. Hahn eksperimentalno utvrdio DO za raspon temperatura:
Prema teoriji, na temperaturi od oko 2800° DO dostiže najveću vrijednost - 6,25; ali zbog velike endotermnosti ove reakcije temperatura u generatoru brzo opada, što za sobom povlači porast sadržaja CO 2 , pad sadržaja CO i H 2 i smanjenje kalorijske vrijednosti plina. Pad temperature u generatoru bilo bi moguće izbjeći pregrijavanjem vodene pare na 2200°, što tehnički nije izvedivo. Zbog toga se temperatura u generatoru vraća vrućim puhanjem. Da biste to učinili, zaustavite dovod pare i istovremeno počnite puhati zrak, koji s koksom stvara generatorski plin.
Priča . Djelovanje vodene pare na užareni ugljen otkrio je Felice Fontana (1780). Naftalenom karburirani vodeni plin za rasvjetu prvi je upotrijebio Donovan u Dublinu (1830.). Godine 1849. Zhilard je upotrijebio zrak koji je puhao kroz generator kako bi vratio temperaturu. Kirkham (1852.) poboljšao je dizajn generatora i koristio toplinu otpadnih plinova za proizvodnju pare. Oko 1855. godine vodeni plin je prvi put korišten za urbanu rasvjetu u Francuskoj (Narbonne), oko 1860. - u Njemačkoj, oko 1870. - u Engleskoj i SAD. Godine 1898. Delvik i Fleischer povećali su jačinu zračnog udara i smanjili visinu sloja goriva, čime su smanjili trajanje vrućeg udara. U 900-ima su započeli eksperimenti s upotrebom pomičnih rešetki za sprječavanje sinteriranja donjeg sloja naboja generatora. Strache (1906) je predložio metodu za dobivanje tzv. dvostruki vodeni plin, dopuštajući korištenje ugljena umjesto koksa. Društvo Delvik-Fleischer (1912) konstruiralo je generator za trostruki vodeni plin, što omogućuje dobivanje primarnog katrana iz korištenog ugljena. Trenutno se u različitim zemljama radi na automatizaciji upravljanja generatorima i povećanju njihove snage.
Klasifikacija vodenog plina. Osim čistog vodenog plina postoje i karburirani vodeni plin te već imenovani dvostruki i trostruki vodeni plin. Potonji se proizvode uglavnom u Njemačkoj i također se nazivaju ugljen vodeni plinovi(Kohlenwassergase). Poluvodeni plin također treba klasificirati kao vodeni plin.
Proizvodnja vodenog plina. Dijagram uređaja za proizvodnju običnog vodenog plina prikazan je na sl. 1.
Generator 1 sastoji se od željeznog kućišta s unutarnjom šamotnom oblogom. U njegovom donjem dijelu nalazi se rešetka. Fiksne rešetke su ravne; pomični su građeni u obliku prema gore konveksnog, nagnutog stošca, koji najbolje sprječava sinterovanje troske. Mali generatori se grade uopće bez rešetke, sa šamotnim ložištem, a generatori kapaciteta preko 1000 m 3 plina na sat uvijek su opremljeni pomičnom rešetkom. Iznad rešetke su hermetički zatvorena vrata za odvod troske, a ispod iste takva vrata za odvod pepela.
Cijevi 2 smještene su u posudu za pepeo, dovode zrak za vruće puhanje i paru za donje puhanje pare i odvode plin iz gornjeg puhanja pare. U gornjem dijelu generatora nalaze se: utovarni samobrtveni otvor, cijev 3 za dovod pare iz gornjeg puhala i odvodne cijevi za plin iz donjeg puhanja pare. Visina sloja koksa, ovisno o veličini generatora, kreće se od 1,4 do 2,5 m. Kod metalurškog koksa je nešto viša nego kod plinskog koksa. Utovar se odvija za 30-60 minuta. Para se dobiva ili ubrizgavanjem vode u pregrijače obložene posebno otpornim materijalom (thermofix), ili, u velikim instalacijama, iz posebnog parnog kotla, koji se obično zagrijava vrućim plinovima. U velikim instalacijama, kako bi se osiguralo ravnomjerno djelovanje, para se uvodi istovremeno odozdo i odozgo. Zrak pod pritiskom od 300-600 mm vodenog stupca upuhuju puhala kroz cjevovod 5. Pokreću ih parni strojevi ili elektromotori s povremenim radom. Trajanje vrućeg udara je od 3/4 do 2 minute, a parnog udara od 4 do 8 minuta. Pri prelasku s jednog pražnjenja na drugo, odgovarajući cjevovodi se zatvaraju ventilima. Kako bi se izbjegle pogreške, kontrola promjene hoda koncentrirana je u jednom mehanizmu 4, au najnovije instalacije obavlja se automatski. Vrući udarni plinovi u malim instalacijama ispuštaju se kroz ventil od 8 V dimnjak 9, au velikim se spaljuju s dodatnim zrakom u pregrijačima pare i koriste se za zagrijavanje parnih kotlova koji služe generatoru. Mehanički se nakuplja u sakupljačima prašine 7 pomoću posebnih separatora prašine 6 ili se zadržava u stupcima ispunjenim koksom, gdje dolazi do hlađenja. Za odvajanje smole vodeni plin se propušta kroz hidrauliku 10 i kroz cjevovod 13 ulazi u spremnik plina. Za opskrbu hidraulike vodom koristi se cjevovod 12. Smola iz hidraulike skuplja se u spremniku 11. Teoretski, 1 kg ugljika i 1,5 kg vodene pare treba dati 4 m 3 vodenog plina (sveden na 0° i 760 mm). Hg), tj. za dobivanje 1 m 3 vodenog plina potrebno je 0,25 kg ugljika i 0,375 kg vodene pare. Praktični prinosi vodenog plina i potrošnja pare variraju ovisno o sadržaju ugljika u koksu i dizajnu postrojenja. Zbog gubitaka ugljika tijekom vrućeg puhanja u trosku i mehaničkog uvlačenja, prinos vodenog plina po 1 kg ugljika sadržanog u koksu smanjuje se u prosjeku na 2,2 m 3 i ne prelazi 2,8 m 3. Zbog nepotpune razgradnje pare, njezin utrošak po 1 m 3 plina kreće se od 0,6 do 1,0 kg. Potrošnja energije za puhala je od 10 do 30 Wh, a potrošnja vode za hlađenje i ispiranje je od 5 do 10 litara, računajući sve po 1 m 3 vodenog plina. Za karakterizaciju toplinske bilance proizvodnje vodenog plina mogu se koristiti rezultati ispitivanja koje su provele dvije znanstvene institucije (tablica 1).
O dimenzijama instalacija može se suditi prema podacima iz tvornice Franke Werke (Bremen), danim u tablici. 2.
Za servisiranje jednog generatora dovoljan je jedan radnik. Dodatno osoblje potrebno je za istovar troske, a kod velikih generatora za utovar koksa. Uz etablirane tipove generatora, razvijaju se novi tipovi u svrhu automatizacije i boljeg iskorištavanja topline.
sl. Slika 2 prikazuje automatsku instalaciju za proizvodnju karburatorskog vodenog plina s vrlo savršenom upotrebom topline, koju je 1926./27. dovršio Humphreys (Glasgow, London) za Societe d'Eclairage, Chauffage et Force Motrice u Genevilliersu.
Generator A je okružen vodenim plaštom B, spojenim na niskotlačni parni kotao C, koji služi za povrat topline koju emitira generator. S vrućim puhanjem, zrak ulazi u generator odozdo. Plinovi koji izlaze odozgo ulaze u gornji dio rasplinjača F, gdje sa dodatnim zrakom izgaraju i zagrijavaju rasplinjač. Ulazeći odozdo u pregrijač G, konačno se spaljuju u njegovom gornjem dijelu s novom porcijom dodatnog zraka i ulaze u radni kotao H, a odatle, kroz separator prašine J, u dimnjak K. Plinovi iz donjeg i gornji udar pare ulazi u gornji dio rasplinjača, miješa se s parama ulja koje se ondje uvodi i rasplinjava. Ako nema potrebe za rasplinjačem, plinovi, zaobilazeći rasplinjač, također ulaze ispod kotla kroz posebnu cijev za izmjenu topline. Sinteriranje troske smanjuje se uvođenjem rotirajuće rešetke E. Produktivnost svakog generatora doseže 80 000 m 3 karburiranog plina dnevno; cjelokupna instalacija trebala bi proizvesti 600.000-800.000 m 3 dnevno. Komplet od tri takva generatora servisiraju tri nadzorna radnika i jedan za odvoz troske.
Budući da potreba za korištenjem koksa za proizvodnju vodenog plina uvelike ograničava distribuciju plina, Strache je predložio korištenje ugljena u generatorima posebnog dizajna. Strache generator za proizvodnju “dvostrukog plina” (slika 3) je spoj generatora 1 s nečim poput koksne retorte 6 u svom gornjem dijelu.
Ugljen koji je tamo utovaren zagrijava se ispušnim plinovima vrućeg udara koji prolaze kroz prstenasti prostor oko retortnog dijela generatora. Produkti suhe destilacije kroz cijev 13 odlaze u regulacijski ventil vode 5 i cijev 14. Ako i tamo prodru vrući plinovi mlaznice gasi se regulacijski plamenik spojen na cijev 14 i tada je potrebno povećati otpor ventila. Tijekom vrućeg puhanja, zrak ulazi odozdo kroz zračni kanal 8; vrući udarni plinovi ulaze kroz ventil 2 u pregrijač 3, gdje se izgaraju s dodatnim zrakom dovedenim kroz kanal 12, te izlaze kroz ventil 10 u dimnjak 11. Kod upuhivanja pare (para dolazi iz 4), ventili 2, 9 i 10 su zatvoreni a voda se ubrizgava u gornji dio pregrijača. Para ulazi u donji dio generatora kroz kanal 12. Nastali vodeni plin pomiješan s produktima koksiranja (dvostruki plin) izlazi iz generatora kroz cijev 13. Za čišćenje služi grotlo 7. Trostruki plin je mješavina vodenog plina s generatorskim plinom i produktima suhe destilacije rabljenog ugljena.
Svojstva vodenog plina. Teoretski, vodeni plin trebao bi biti mješavina jednakih volumena CO i H 2. Takav plin (na 0° i 760 mm) ima specifična gravitacija(u odnosu na zrak) 0,52; njegova viša kalorična vrijednost po 1 m 3 jednaka je 3070 Cal, niža kalorična vrijednost ne prelazi 2800 Cal; temperatura plamena 2160°; smjese sa zrakom eksplodiraju pri udjelu vodenog plina od 12,3 do 66,9%. U praksi sastav i svojstva vodenog plina odstupaju od teoretski izvedenih. Prosječni sastav i svojstva različite vrste vodeni plin karakteriziraju tablica. 3 (prema de-Gralu).
Svojstva karburiranog plina ovise o načinu i stupnju karburacije. Plin je obogaćen metanom (do 15%) i teškim ugljikovodicima (do 10%); njegova kalorična vrijednost raste do 5000 Cal/m3.
Pročišćavanje vodenog plina proizvodi ovisno o namjeni. Plin za rasvjetu i tehničke potrebe pročišćava se kao i plin za rasvjetu. Budući da vodeni plin ima toksična svojstva, ali istovremeno nema ni boju ni miris, tada se iz predostrožnosti u njega umiješaju pare tvari jakog mirisa (merkaptani, karbilamin). U posljednje vrijeme, u vezi s korištenjem vodenog plina u katalitičke svrhe, potrebno ga je temeljito pročistiti od u njemu prisutnih toksičnih nečistoća koje truju katalizatore. Od njih se vodikov sulfid, ugljikov disulfid i ugljikov sulfid nalaze u vodenom plinu. Za njihovo uklanjanje F. Fischer predlaže sljedeću metodu, koja u isto vrijeme omogućuje izolaciju i iskorištavanje sumpora sadržanog u njima. Ugljikov disulfid i ugljikov sulfid katalitički se reduciraju vodikom u vodenom plinu na temperaturi od 350-400° (ovisno o katalizatoru). Katalizatori: Cu, Pb, Bi, CuPb, Cr 2 O 3 itd. U ovom slučaju sumpor ovih spojeva kvantitativno proizvodi sumporovodik H 2 S i njegove soli, koje se oksidiraju u S prema sljedećoj reakciji:
(reakcija se odvija u prisutnosti karbonata ili bikarbonata); K 4 Fe(CN) 6 na nikalnoj anodi oksidira se u K 3 Fe(CN) 6 uz strujni učinak od 100%. Za 1 kg dobivenog S utroši se 3 kWh.
Primjena vodenog plina. Vodeni plin se najviše koristi u rasvjeti; ali budući da gori nesvjetlećim plamenom, karburira se: vruće - s naftnim uljima, hladno - s benzolom, lakim uljem itd. naramenice - ili pomiješano s plinom za osvjetljavanje. Vruća karburacija je uobičajena u SAD-u, gdje karburirani vodeni plin čini oko 75% ukupnog proizvedenog plina za rasvjetu. Miješanje vodenog plina s ugljenim plinom uobičajeno je u zapadnoj Europi, gdje gotovo svaka plinarna ima postrojenje za vodeni plin. Ovdje vodeni plin čini 5 do 8% ukupne količine proizvedenog plina za rasvjetu. Vodeni plin ima široku primjenu u metalurškoj i stakloporculanskoj industriji zbog visoke temperature plamena i mogućnosti predgrijavanja. Vodeni plin se koristi za proizvodnju vodika i, umjesto vodika, u brojnim redukcijskim procesima: za olovovanje kositra (prema Meleyu i Schankenbergu), za dobivanje NO (prema Geyseru), za dobivanje S iz SO 2 (prema Teldu, Zulmanu i Picardu). Nedavno se vodeni plin počeo koristiti za proizvodnju umjetnih tekućih goriva i sintetičkih metilni alkohol. S tim u vezi grade snažni generatori(Winkler) za prozračivanje do 1000 tona koksa i polukoksa dnevno, a ovdje koriste metodu ubrzavanja reakcije pulsirajućim praškastim gorivom pod utjecajem udara zraka i pare.
U 80-ima U prošlom stoljeću vodeni plin nazivan je “gorivom budućnosti”, no tada je interes za njim splasnuo zbog niza nepremostivih poteškoća. Posljednjih godina, zbog mogućnosti u proizvodnji vodenog plina svrhovitog korištenja najnižih (praškastih, visokopepelnih) sirovina i kao goriva i za kemijske reakcije ponovno se probudio interes za vodeni plin.
