Banyak dari kita (terutama penghuni rumah-rumah pribadi) ingin memiliki generator listrik pribadi dan mandiri dari struktur komunal yang ada. Akan lebih baik untuk meletakkan kincir angin di halaman Anda atau membuat atap rumah Anda dari panel surya dan bahkan tidak membiarkan kabel turun. Dan tampaknya teknologi modern dapat menyediakan perangkat pembangkit listrik yang layak (panel surya modern sudah memiliki efisiensi yang dapat diterima dan masa manfaat, tidak ada komentar kritis pada kincir angin), tetapi sistem penyimpanan dan penyimpanan energi, yang paling sering diwakili oleh baterai yang dapat diisi ulang, memiliki sejumlah kelemahan signifikan (biaya tinggi , kapasitas rendah, masa pakai yang singkat, kinerja buruk pada suhu rendah, dll.). Dan kekurangan ini membuat keseluruhan konsep individu,energi terbarukan, tidak menarik bagi warga negara biasa.
Dalam artikel ini, saya mengusulkan untuk berkenalan dengan konsep perangkat penyimpanan energi hidrogen individu, yang, dalam beberapa perspektif, dapat menggantikan baterai klasik.

Catatan

Semua diagram dan gambar yang disajikan bersifat konseptual secara eksklusif, ketika merancang model teknik, akan perlu untuk merevisi semua ukuran dan fitur desain komponen perangkat;
Saya akui bahwa analog dari perangkat yang disajikan dijelaskan di suatu tempat, bahkan mungkin untuk memiliki sampel komersial, tetapi saya tidak menemukan yang seperti itu.

Konsep umum (prinsip kerja)

Terlepas dari kenyataan bahwa desainnya ternyata sangat rumit, prinsip pengoperasian perangkat ini cukup sederhana. Arus listrik yang berasal dari sumber terbarukan (baterai surya, kincir angin, dll.) Disuplai ke dua ruang elektrolisis (A), di mana oksigen / hidrogen mulai menumpuk akibat proses elektrolisis. Oksigen / hidrogen yang dihasilkan, menggunakan kompresor (B), dipompa ke ruang hemat gas (C). Dari ruang hemat gas (C), oksigen / hidrogen disuplai ke baterai penghasil listrik (E), setelah itu, tidak mengambil bagian dalam reaksi oksigen / hidrogen, serta air yang diperoleh sebagai hasil dari reaksi, dimasukkan kembali ke ruang hemat gas. Arus listrik yang diperoleh sebagai hasil kombinasi kimia oksigen dan hidrogen disuplai ke transformator, kemudian ke inverter dan unit kontrol katup turbin / drain (H).Dari inverter, arus listrik dipasok ke konsumen. Air terakumulasi dalam ruang hemat gas, melalui mekanisme drainase (F), memasuki tangki penyimpanan (G) dan kembali ke ruang elektrolisis.
Lebih lanjut, saya mengusulkan untuk mempertimbangkan secara lebih rinci mekanisme komponen sistem.

Ruang elektrolisis

Tujuan utamanya adalah produksi dan akumulasi utama oksigen / hidrogen, dan transfernya ke kompresor.
Arus listrik yang tiba pada kontak (A) memasuki elektroda (C) di mana proses elektrolisis air dalam ruang dimulai. Gas, yang berakumulasi secara bertahap di bagian atas bilik dan masuk langsung ke kompresor melalui lubang (E), mendorong air melalui lubang (B), kembali ke tangki. Dengan demikian, akumulasi utama gas terjadi, sebelum dipompa ke ruang hemat gas oleh kompresor. Seluruh proses akumulasi gas primer dikendalikan oleh sensor optik (laser) (D), bacaan yang ditransmisikan ke perangkat kontrol.

Kompresor

Tujuan utamanya adalah untuk memompa gas yang diperoleh sebagai hasil dari elektrolisis ke ruang hemat gas.
Gas (oksigen / hidrogen) dari ruang elektrolisis memasuki ruang kompresor melalui katup (A). Ketika gas dalam ruang kompresor terakumulasi dalam jumlah yang cukup (sinyal diterima dari sensor optik dari ruang elektrolisis), motor listrik (F) diaktifkan dan dengan menggunakan piston (C), gas yang terakumulasi dipompa ke dalam ruang hemat gas melalui katup (B).
Kehadiran kompresor memungkinkan Anda untuk membuat tekanan tertentu di ruang hemat gas, yang memungkinkan untuk meningkatkan efisiensi sel pembangkit listrik.
Sangat penting untuk menghitung desain kompresor (tenaga mesin, rasio roda gigi, volume ruang kompresor, dll.) Sehingga kompresor dapat sepenuhnya beroperasi (menciptakan tekanan yang diperlukan) dari energi sumber daya terbarukan.

Sistem manajemen daya

Tujuan utamanya adalah untuk mengontrol proses pembangkitan dan akumulasi gas (oksigen / hidrogen) yang diperoleh sebagai hasil dari elektrolisis.
Dalam keadaan awal, perangkat memasok tegangan sumber daya (D) ke elektroda dari ruang elektrolisis (B). Akibatnya, gas mulai terbentuk dan menumpuk di ruang elektrolisis, dan level air secara bertahap menurun. Segera setelah salah satu sensor ketinggian air optik (C) menunjukkan bahwa batas bawah telah tercapai (mis. Cukup gas telah terakumulasi dalam ruang elektrolisis), perangkat harus mematikan pasokan tegangan ke ruang elektrolisis (B) dan menggunakan salah satu motor kompresor (A) dengan menyelesaikan satu siklus piston penuh. Jika ketinggian air yang lebih rendah tercapai secara bersamaan dalam 2 ruang elektrolisis, maka perangkat harus memastikan operasi berurutan dari kompresor (jika tidak, tegangan sumber mungkin tidak cukup untuk melakukan siklus operasi kompresor). Setelah menyelesaikan siklus kompresor,perangkat harus kembali ke keadaan semula dan memberikan tegangan ke elektroda dari ruang elektrolisis.

Kamar hemat gas

Tujuan utamanya adalah akumulasi, penyimpanan dan pasokan gas (oksigen / hidrogen) ke baterai pembangkit listrik.
Bilik penghemat gas adalah sebuah silinder dengan seperangkat lubang yang melaluinya gas memasuki bilik (C), disuplai ke baterai penghasil listrik (A) dan dikembalikan dari mereka (B), dan air juga dikeluarkan dari sistem (D). Volume ruang hemat gas secara langsung mempengaruhi kemampuan sistem untuk mengakumulasi energi, dan hanya dibatasi oleh dimensi fisik dari ruang itu sendiri.

Turbin

Tujuan utamanya adalah memastikan sirkulasi gas (oksigen / hidrogen) pada baterai pembangkit listrik.
Gas dari ruang hemat gas memasuki ruang perangkat dari lubang (B). Kemudian, menggunakan bilah turbin (C) dan gaya sentrifugal, gas dipompa ke outlet (A). Pengoperasian sudu turbin (C) disediakan oleh motor listrik (D), yang daya disuplai melalui konektor (E).
Turbin mungkin merupakan modul yang paling meragukan dari keseluruhan konsep. Di satu sisi, sedikit pengetahuan saya tentang kimia mengatakan bahwa reagen yang beredar memasuki reaksi kimia jauh lebih baik. Di sisi lain, saya tidak menemukan konfirmasi atau sanggahan fakta bahwa sirkulasi gas aktif akan meningkatkan efisiensi sel-sel yang menghasilkan elektro. Pada akhirnya, saya memutuskan untuk menyediakan perangkat ini dalam desain, tetapi efeknya pada efisiensi sistem harus diperiksa.

Menghasilkan daya baterai

Tujuan utama - menyediakan pembangkitan arus listrik dari proses kombinasi kimia oksigen dan hidrogen.
Oksigen dan hidrogen, memasuki ruang yang sesuai melalui bukaan (A) dan (B), masuk ke dalam reaksi kimia laten, sementara arus listrik dihasilkan pada elektroda (E), yang ditransmisikan ke konsumen melalui kontak (F) dan (G). Sebagai hasil dari kombinasi kimia oksigen dan hidrogen, sejumlah besar air akan terbentuk di ruang oksigen.
Mungkin perangkat yang paling menarik. Dalam menyiapkan desain modul ini, saya menggunakan informasi publik yang disediakan di situs web Honda (pada saat penulisan, ada beberapa tautan, termasuk dokumen, tetapi pada saat publikasi, hanya satu yang masih berfungsi).
Masalah utama adalah bahwa Honda mengusulkan untuk menggunakan platinum [Pt] sebagai elektroda (E). Yang membuat keseluruhan struktur mahal. Tapi saya yakin itu cukup realistis untuk menemukan komposisi kimia (rakyat) yang jauh lebih murah untuk elektroda sel penghasil elektro. Dalam kasus ekstrim, Anda selalu dapat membakar hidrogen dalam mesin pembakaran internal, tetapi pada saat yang sama efisiensi seluruh struktur akan turun secara signifikan, dan kompleksitas dan biaya akan meningkat.

Sistem drainase

Tujuan utamanya adalah untuk memastikan penarikan air dari kamar hemat gas.
Air yang masuk melalui lubang (A) ke dalam ruang sistem drainase secara bertahap menumpuk di dalamnya, yang dideteksi oleh sensor optik (B). Saat ruang diisi dengan air, sistem kontrol (D) membuka katup (C) dan air keluar melalui lubang (E).
Penting untuk menyatakan bahwa jika tidak ada daya, katup harus menutup (misalnya, jika terjadi keadaan darurat). Jika tidak, suatu situasi mungkin terjadi ketika sejumlah besar hidrogen dan oksigen jatuh ke dalam bak, tempat ledakan dapat terjadi.

Bah air

Tujuan utamanya adalah akumulasi, penyimpanan, dan degassing air.
Air dari sistem drainase melalui lubang (B), memasuki ruangan di mana ia terdegradasi dengan mengendap. Campuran oksigen dan hidrogen yang dikeluarkan keluar melalui ventilasi (A). Ditampung dan siap untuk air elektrolisis disuplai ke ruang elektrolisis melalui lubang (C).
Perlu dicatat bahwa air yang berasal dari sistem drainase akan sangat jenuh dengan gas (oksigen / hidrogen). Sangat penting untuk menerapkan mekanisme degassing air sebelum dimasukkan ke dalam ruang elektrolisis. Jika tidak, itu akan mempengaruhi efisiensi dan keamanan sistem.

Manajemen daya (stabilizer, inverter)

Tujuan utamanya adalah untuk menyiapkan listrik yang dihasilkan untuk pasokan ke konsumen, daya dan mengendalikan sistem drainase dan turbin.
Tegangan (A) dari sel pembangkit daya disuplai ke transformator / stabilizer, di mana ia sejajar dengan 12 volt. Tegangan stabil disuplai ke inverter dan sistem kontrol perangkat internal. Dalam inverter, tegangan dari 12 volt arus searah dikonversi ke 220 volt arus bolak-balik (50 hertz), setelah itu diberikan ke konsumen (D).
Perangkat kontrol menyediakan daya untuk sistem drainase (B) dan turbin (C). Selain itu, perangkat memonitor pengoperasian turbin dan ketika beban dari konsumen meningkat, ia meningkatkan kecepatan, menstimulasi intensitas produksi energi dengan menghasilkan baterai listrik.

Fitur Operasional

Ketika semakin tidak jelas dengan mekanisme pengoperasian perangkat, saya mengusulkan untuk mempertimbangkan fitur (batasan) instalasi.

Instalasi harus selalu dalam posisi tegak lurus, relatif terhadap gaya gravitasi. Karena gaya tarik gravitasi (akumulasi gas primer, sistem drainase, dll.) Banyak digunakan dalam mekanika sistem. Bergantung pada tingkat penyimpangan, dari kondisi ini, pemasangan akan mengurangi efisiensi, atau bahkan menjadi tidak beroperasi;
Dengan memperhatikan paragraf sebelumnya (untuk alasan yang sama), kita dapat menyimpulkan bahwa untuk operasi normal instalasi, ia harus dalam keadaan diam (yaitu, ia harus dipasang secara permanen);
( , ). . . , , . , , .

Desain yang disajikan dalam artikel ini adalah versi pertama dari ide saya. Artinya, segala sesuatu memiliki bentuk yang awalnya saya bayangkan. Oleh karena itu, dalam proses penerapan konsep, saya melihat kekurangan / kesalahan tertentu, tetapi saya tidak mengulangi skema (karena ini akan mengarah pada proses berulang / perbaikan berulang, dan artikel ini tidak akan dipublikasikan). Tetapi saya juga tidak bisa melewati apa yang secara langsung mengenai saya, jadi saya hanya akan menjelaskan secara singkat kekurangan yang harus diperbaiki.

, , . , . . , ;
. ( , . . , ). , , ( );
. , . , , (. . ). , ( );
, , , ( ). , , , , , , .

Akibatnya, jika saya tidak melakukan kesalahan mendasar (misalnya, dalam desain baterai penghasil listrik), saya mendapatkan perangkat penyimpanan energi yang sederhana dalam desain (dan karenanya dapat diandalkan) dengan dimensi yang relatif kompak (dalam kaitannya dengan ampere / jam untuk volume), tanpa operasi serius apa pun pembatasan (misalnya, kinerja pada suhu sekitar rendah). Selain itu, batasan yang dijelaskan dalam bagian "Fitur Operasional", secara teoritis, dapat dihilangkan.
Sayangnya, karena berbagai keadaan, saya kemungkinan besar tidak akan dapat merakit dan menguji perangkat yang dijelaskan. Tetapi saya berharap seseorang, suatu hari, mulai melakukan dan menjual sesuatu seperti itu, dan saya dapat membelinya.
Mungkin sudah ada analog dari perangkat yang dijelaskan, tetapi saya tidak menemukan informasi seperti itu (mungkin saya terlihat buruk).
Secara umum, teruskan masa depan yang cerah dan ramah lingkungan !!!

Penyimpanan hidrogen pribadi (konsep)