Viele von uns (insbesondere Bewohner von Privathäusern) möchten einen eigenen, persönlichen Stromgenerator haben und unabhängig von bestehenden kommunalen Strukturen sein. Es wäre schön, eine Windmühle in Ihren Garten zu stellen oder das Dach Ihres Hauses aus einem Solarpanel zu machen und nicht einmal die Verkabelung herunterzulassen. Und es scheint, dass moderne Technologien anständige Stromerzeugungsgeräte liefern können (moderne Solarbatterien haben bereits einen akzeptablen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer, es gibt keine kritischen Kommentare zu Windmühlen), aber die Systeme zur Speicherung und Speicherung von Energie, die am häufigsten durch wiederaufladbare Batterien dargestellt werden, weisen eine Reihe erheblicher Nachteile auf (hohe Kosten) , geringe Kapazität, kurze Lebensdauer, schlechte Leistung bei niedrigen Temperaturen usw.). Und diese Mängel machen das gesamte Konzept individuell,erneuerbare Energien, für normale Bürger unattraktiv.
In diesem Artikel möchte ich mich mit dem Konzept eines einzelnen Wasserstoff-Energiespeichers vertraut machen, der in gewisser Hinsicht klassische Batterien ersetzen kann.

Anmerkungen

Alle vorgestellten Schemata und Bilder sind ausschließlich konzeptioneller Natur. Beim Entwurf eines Konstruktionsmodells müssen alle Größen und Konstruktionsmerkmale der Komponenten des Geräts überarbeitet werden.
Ich gebe zu, dass die Analoga des vorgestellten Geräts irgendwo beschrieben sind. Es ist sogar möglich, kommerzielle Beispiele zu haben, aber ich habe so etwas nicht gefunden.

Allgemeines Konzept (Arbeitsprinzip)

Trotz der Tatsache, dass sich das Design als sehr umständlich herausstellte, ist das Funktionsprinzip des Geräts recht einfach. Der von einer erneuerbaren Quelle (Solarbatterie, Windmühle usw.) kommende elektrische Strom wird zwei Elektrolysekammern (A) zugeführt, in denen sich infolge des Elektrolyseprozesses Sauerstoff / Wasserstoff anzusammeln beginnt. Der entstehende Sauerstoff / Wasserstoff wird mit einem Kompressor (B) in die Gassparkammer (C) gepumpt. Aus der Gassparkammer (C) wird den Stromerzeugungsbatterien (E) Sauerstoff / Wasserstoff zugeführt, wonach, die nicht an der Sauerstoff / Wasserstoff-Reaktion teilnehmen, sowie das durch die Reaktion erhaltene Wasser in die Gassparkammer zurückgeführt werden. Der durch die chemische Kombination von Sauerstoff und Wasserstoff erhaltene elektrische Strom wird dem Transformator, dann dem Wechselrichter und dem Steuergerät für Turbine / Ablassventil (H) zugeführt.Vom Wechselrichter wird dem Verbraucher ein elektrischer Strom zugeführt. Das in der Gassparkammer angesammelte Wasser gelangt über den Entwässerungsmechanismus (F) in den Speichertank (G) und zurück in die Elektrolysekammern.
Ferner schlage ich vor, die Mechanik der Systemkomponenten genauer zu betrachten.

Elektrolysekammer

Der Hauptzweck ist die Erzeugung und primäre Akkumulation von Sauerstoff / Wasserstoff und dessen Übertragung auf den Kompressor.
Der am Kontakt (A) ankommende elektrische Strom tritt in die Elektrode (C) ein, wo der Prozess der Elektrolyse von Wasser in der Kammer beginnt. Gas, das sich allmählich im oberen Teil der Kammer ansammelt und durch das Loch (E) direkt in den Kompressor gelangt, drückt Wasser durch das Loch (B) zurück in den Tank. Somit tritt die primäre Ansammlung von Gas auf, bevor es vom Kompressor in die Gassparkammer gepumpt wird. Der gesamte Prozess der Primärgasakkumulation wird von einem optischen (Laser-) Sensor (D) gesteuert, dessen Messwerte an eine Steuervorrichtung übertragen werden.

Kompressor

Der Hauptzweck besteht darin, durch Elektrolyse gewonnenes Gas in eine gassparende Kammer zu pumpen.
Gas (Sauerstoff / Wasserstoff) aus der Elektrolysekammer tritt durch das Ventil (A) in die Kompressorkammer ein. Wenn das Gas in der Kompressorkammer in ausreichender Menge angesammelt wird (ein Signal wird vom optischen Sensor der Elektrolysekammer empfangen), wird der Elektromotor (F) aktiviert und mittels des Kolbens (C) wird das angesammelte Gas durch das Ventil (B) in die Gassparkammer gepumpt.
Durch das Vorhandensein des Kompressors können Sie einen bestimmten Druck in der Gassparkammer erzeugen, wodurch der Wirkungsgrad der Stromerzeugungszellen erhöht werden kann.
Es ist sehr wichtig, die Auslegung des Kompressors (Motorleistung, Übersetzungsverhältnis, Kompressorkammervolumen usw.) so zu berechnen, dass der Kompressor aus der Energie einer erneuerbaren Energiequelle vollständig arbeiten (den erforderlichen Druck erzeugen) kann.

Energieverwaltungssystem

Der Hauptzweck besteht darin, den Prozess der Erzeugung und Akkumulation von Gas (Sauerstoff / Wasserstoff) zu steuern, das als Ergebnis der Elektrolyse erhalten wird.
Im Ausgangszustand liefert die Vorrichtung die Spannung der Stromquelle (D) an die Elektroden der Elektrolysekammern (B). Infolgedessen beginnt sich Gas in den Elektrolysekammern zu bilden und anzusammeln, und der Wasserstand nimmt allmählich ab. Sobald einer der optischen Wasserstandsensoren (C) anzeigt, dass die untere Grenze erreicht wurde (d. H. Es befindet sich genügend Gas in der Elektrolysekammer), muss das Gerät die Spannungsversorgung der Elektrolysekammern (B) abschalten und einen der Kompressormotoren (A) verwenden. durch Abschluss eines vollen Kolbenzyklus. Wenn der niedrigere Wasserstand in 2 Elektrolysekammern gleichzeitig erreicht wird, muss das Gerät den sequentiellen Betrieb der Kompressoren sicherstellen (andernfalls reicht die Quellenspannung möglicherweise nicht aus, um den Kompressorbetriebszyklus durchzuführen). Nach Abschluss des KompressorzyklusDas Gerät sollte in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren und Spannung an die Elektroden der Elektrolysekammern anlegen.

Gassparkammer

Der Hauptzweck ist die Akkumulation, Speicherung und Versorgung von Strom erzeugenden Batterien mit Gas (Sauerstoff / Wasserstoff).
Eine Gassparkammer ist eine Flasche mit einer Reihe von Löchern, durch die Gas in die Kammer (C) gelangt, den Stromerzeugungsbatterien (A) zugeführt und von diesen zurückgeführt wird (B), und Wasser wird ebenfalls aus dem System (D) entfernt. Das Volumen der Gassparkammer wirkt sich direkt proportional auf die Fähigkeit des Systems aus, Energie zu akkumulieren, und ist nur durch die physikalischen Abmessungen der Kammer selbst begrenzt.

Turbine

Der Hauptzweck besteht darin, die Zirkulation von Gas (Sauerstoff / Wasserstoff) in Stromerzeugungsbatterien sicherzustellen.
Gas aus der Gassparkammer tritt aus der Öffnung (B) in die Gerätekammer ein. Dann wird das Gas unter Verwendung der Turbinenschaufeln (C) und der Zentrifugalkraft in den Auslass (A) gepumpt. Der Betrieb der Turbinenschaufeln (C) wird durch einen Elektromotor (D) bereitgestellt, dessen Leistung über den Verbinder (E) geliefert wird.
Die Turbine ist vielleicht das zweifelhafteste Modul des gesamten Konzepts. Einerseits sagt mein dürftiges Wissen über Chemie, dass zirkulierende Reagenzien viel besser in chemische Reaktionen eintreten. Andererseits fand ich weder eine Bestätigung noch eine Widerlegung der Tatsache, dass eine aktive Gaszirkulation die Effizienz von elektroerzeugenden Zellen erhöht. Am Ende habe ich beschlossen, dieses Gerät im Design bereitzustellen, aber seine Auswirkungen auf die Effizienz des Systems sollten überprüft werden.

Strom erzeugende Batterie

Der Hauptzweck - liefert die Erzeugung von elektrischem Strom aus dem Prozess der chemischen Kombination von Sauerstoff und Wasserstoff.
Sauerstoff und Wasserstoff, die durch die Öffnungen (A) und (B) in die entsprechenden Kammern gelangen, treten in eine latente chemische Reaktion ein, während an den Elektroden (E) ein elektrischer Strom erzeugt wird, der über die Kontakte (F) und (G) an den Verbraucher übertragen wird. Durch die chemische Kombination von Sauerstoff und Wasserstoff bildet sich in der Sauerstoffkammer eine große Menge Wasser.
Vielleicht das interessanteste Gerät. Bei der Vorbereitung des Designs dieses Moduls habe ich die öffentlichen Informationen auf der Honda- Website verwendet (zum Zeitpunkt des Schreibens gab es mehrere Links, einschließlich Dokumente, aber zum Zeitpunkt der Veröffentlichung war nur noch einer funktionsfähig).
Das Hauptproblem besteht darin, dass Honda vorschlägt, Platin [Pt] -Platten als Elektroden (E) zu verwenden. Das macht die gesamte Struktur unerschwinglich teuer. Aber ich bin sicher, dass es ziemlich realistisch ist, eine viel billigere (volkstümliche) chemische Zusammensetzung für Elektroden von elektroerzeugenden Zellen zu finden. In extremen Fällen können Sie in einem Verbrennungsmotor immer Wasserstoff verbrennen, gleichzeitig sinkt jedoch der Wirkungsgrad der gesamten Struktur erheblich und die Komplexität und die Kosten steigen.

Entwässerungssystem

Der Hauptzweck besteht darin, die Entnahme von Wasser aus Gassparkammern sicherzustellen.
Durch das Loch (A) in die Kammer des Entwässerungssystems eintretendes Wasser sammelt sich allmählich darin an, was vom optischen Sensor (B) erfasst wird. Wenn sich die Kammer mit Wasser füllt, öffnet das Steuersystem (D) das Ventil (C) und Wasser tritt durch das Loch (E) aus.
Es ist wichtig sicherzustellen, dass das Ventil bei fehlender Stromversorgung geschlossen werden muss (z. B. im Notfall). Andernfalls ist eine Situation möglich, in der große Mengen Wasserstoff und Sauerstoff in den Sumpf fallen, wo eine Detonation auftreten kann.

Wassersumpf

Der Hauptzweck ist die Ansammlung, Speicherung und Entgasung von Wasser.
Wasser aus dem Abwassersystem durch die Löcher (B) gelangt in die Kammer, wo es durch Absetzen entgast wird. Das freigesetzte Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff tritt durch die Entlüftung (A) aus. Abgesetztes und für die Elektrolyse bereites Wasser wird den Elektrolysekammern durch das Loch (C) zugeführt.
Es ist anzumerken, dass das aus dem Abwassersystem kommende Wasser sehr stark mit Gas (Sauerstoff / Wasserstoff) gesättigt ist. Es ist unbedingt erforderlich, Mechanismen für die Entgasung von Wasser zu implementieren, bevor es in die Elektrolysekammern eingespeist wird. Andernfalls wird die Effizienz und Sicherheit des Systems beeinträchtigt.

Energieverwaltung (Stabilisator, Wechselrichter)

Der Hauptzweck besteht darin, den erzeugten Strom für die Versorgung des Verbrauchers vorzubereiten, das Abwassersystem und die Turbinen mit Strom zu versorgen und zu steuern.
Die Spannung (A) von den Stromerzeugungszellen wird dem Transformator / Stabilisator zugeführt, wo sie auf 12 Volt ausgerichtet ist. Die stabilisierte Spannung wird dem Wechselrichter und dem Steuersystem der internen Geräte zugeführt. Im Wechselrichter wird die Spannung von 12 Volt Gleichstrom in 220 Volt Wechselstrom (50 Hertz) umgewandelt und anschließend dem Verbraucher (D) zugeführt.
Das Steuergerät versorgt das Entwässerungssystem (B) und die Turbinen (C) mit Strom. Darüber hinaus überwacht das Gerät den Betrieb der Turbine und erhöht bei zunehmender Belastung durch den Verbraucher die Drehzahl, wodurch die Intensität der Energieerzeugung durch Strom erzeugende Batterien stimuliert wird.

Betriebsmerkmale

Wenn es mit der Funktionsweise des Geräts immer weniger klar geworden ist, schlage ich vor, die Merkmale (Einschränkungen) des Betriebs der Installation zu berücksichtigen.

Die Installation sollte immer senkrecht zur Schwerkraft stehen. Da die Anziehungskraft der Gravitation (Primärgasansammlung, Entwässerungssystem usw.) in der Mechanik des Systems weit verbreitet ist. Abhängig von der Abweichung von diesem Zustand verringert die Installation entweder die Effizienz oder wird sogar funktionsunfähig.
Mit Blick auf den vorherigen Absatz (aus den gleichen Gründen) können wir den Schluss ziehen, dass die Anlage für den normalen Betrieb in Ruhe sein muss (dh dauerhaft installiert werden muss).
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Das im Artikel vorgestellte Design ist die 1. Version meiner Idee. Das heißt, alles hat die Form, die ich ursprünglich gedacht habe. Dementsprechend habe ich bei der Implementierung des Konzepts bestimmte Mängel / Fehler festgestellt, das Schema jedoch nicht wiederholt (da dies zu einem endlosen, iterativen Prozess von Verbesserungen / Verbesserungen führen würde und dieser Artikel nicht veröffentlicht würde). Ich kann aber auch nicht an dem vorbeikommen, was mich direkt beeindruckt hat. Deshalb beschreibe ich kurz die Mängel, die behoben werden müssen.

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Wenn ich also keine grundlegenden Fehler gemacht habe (z. B. bei der Konstruktion einer Stromerzeugungsbatterie), erhalte ich einen Energiespeicher, der einfach (und daher zuverlässig) mit relativ kompakten Abmessungen (in Bezug auf Ampere / Stunden bis Volumen) ist und keinen ernsthaften Betrieb aufweist Einschränkungen (z. B. Leistung bei niedrigen Umgebungstemperaturen). Darüber hinaus können die im Abschnitt "Betriebsmerkmale" beschriebenen Einschränkungen theoretisch beseitigt werden.
Leider kann ich das beschriebene Gerät aufgrund verschiedener Umstände höchstwahrscheinlich nicht zusammenbauen und testen. Aber ich hoffe, dass irgendwann jemand anfängt, so etwas zu tun und zu verkaufen, und ich kann es kaufen.
Vielleicht gibt es bereits Analoga des beschriebenen Geräts, aber ich habe solche Informationen nicht gefunden (vielleicht habe ich schlecht ausgesehen).
Im Allgemeinen freuen wir uns auf eine glänzende, umweltfreundliche Zukunft !!!

Persönliche Wasserstoffspeicherung (Konzept)