德国氢能战略
2020 年 6 月 10 日发布的德国国家氢能发展战略最终确定了氢能路线。该国的长期目标是创建一个减少二氧化碳排放的气候中和经济体2 1990 年水平的 95%。而氢气，不仅运输将被转移，而且石化工业的冶金也将在这个过程中发挥核心作用。
到 2023 年，德国将拨款超过 100 亿欧元用于发展氢能：70 亿欧元用于“市场启动”（即创造框架条件和刺激国内需求），20 亿欧元用于国际合作，另外 10 亿欧元用于为了工业的需要，应该引进氢技术，以便在未来成为世界第一大出口国。
与此同时，德国政府只承认“绿色氢”是环保的，使用可再生能源——太阳和风——产生的电力。为了增加发电量，德国将需要在北部和波罗的海沿岸增加风力发电能力。随着时间的推移，“绿色氢”应该会取代“灰色”、“蓝色”和“绿松石”，即随着二氧化碳的释放而获得2 从天然气或甲烷等化石来源进入大气。
诚然，该战略认识到德国将无法靠自己的力量满足其氢需求，它将不得不进口电力来生产“绿色氢”或原料。用于发展国际合作的 20 亿欧元将主要用于太阳能试点项目，用于在终年阳光普照的北非和摩洛哥生产“绿色氢”。
俄罗斯企业在新能源产业中的作用
然而，适合试点项目的不仅是北非。正如 2019 年 11 月在圣彼得堡启动的氢气电车项目所表明的那样，现代俄罗斯城市非常适合作为氢气技术的展示厅。如此生动的创新例子，不仅对俄罗斯经济，而且对与欧盟的长期合作，都将产生积极的形象效应。
这种合作的潜力部分反映在与德国氢战略同日发布的俄罗斯联邦能源战略中。在该文件中，氢被指定为具有高出口潜力的燃料。到2024年，俄罗斯氢气出口量将达到20万吨，到2035年增长到200万吨，根据能源部的规划，俄罗斯应占世界氢气市场的16%。
在一个国家的发展和繁荣水平直接取决于能源出口的范式中，押注氢是完全合理的。这项技术可以成为出口整体平衡的额外发展动力。但为了实现这些雄心勃勃的计划，俄罗斯企业现在需要发展氢能，并迅速审视其商业模式，因为德国人所追求的“能源转型”将不可避免地导致对石油产品的需求减少，天然气在不久的将来。
是否可以独立制造氢气发生器？
最好不要冒险，因为这样的过程不仅需要了解技术和化学的复杂性，还需要正确遵守安全规则。但是可以自行安装设备。要做到这一点，遵循说明就足够了，不允许业余表演。
任何房子的供暖，不仅要为人提供舒适的生活，还要保证环境的生态清洁。这是因为氢气燃烧后不会形成有害化合物。
在西方国家，用氢气发生器加热已获得广泛认可和经济合理性。如果类似的方法在俄罗斯落地生根，它将以最小的资源成本显着提高供暖效率。
氢气作为加热锅炉燃料的前景
- 氢是宇宙中最常见的“燃料”，也是地球上第十大最常见的化学元素。简而言之 - 您不会遇到燃料储备问题。
- 这种气体不会伤害人、动物或植物——它没有毒性。
- 氢气锅炉的“废气”是绝对无害的——这种气体的燃烧产物是普通的水。
- 氢气的燃烧温度达到6000摄氏度，说明这种燃料的热容量很高。
- 氢气比空气轻 14 倍，也就是说，一旦发生泄漏，燃料的“排放”会在很短的时间内自行从锅炉房中蒸发掉。
- 一公斤氢气的成本是2-7美元。在这种情况下，气态氢的密度为 0.008987 kg/m3。
- 一立方米氢气的热值为13,000 kJ。天然气的能源强度高出三倍，但氢作为燃料的成本低十倍。因此，用氢气替代私人住宅供暖的成本不会超过使用天然气的做法。同时，氢能锅炉的拥有者无需为天然气公司的业主买单，无需修建昂贵的天然气管道，也无需通过极其官僚的程序来协调各种“项目”和“许可”。
简而言之，作为一种燃料，氢的前景最为光明，这已经得到了航天工业的赏识，该工业使用氢来为火箭“加油”。
现代发展——氢气加热锅炉
氢气加热锅炉是如何工作的
与传统燃气锅炉一样：
- 燃料供给燃烧器。
- 燃烧器火炬加热热交换器。
- 倒入热交换器的冷却剂被输送到电池。
只有代替用于生产燃料的液化燃料的主要天然气管道或罐，才有必要使用特殊装置 - 氢气发生器。
此外，最常见的家用发电机类型是将水分解成氢气和氧气的电解厂。用氢气加热的发电机产生的燃料成本达到每公斤 6-7 美元。同时，生产一立方米的可燃气体需要水和1.2千瓦的电力。
但在这种情况下，您可以节省去除燃烧产物的费用。毕竟，在燃烧氧气和空气的混合物的过程中，只会释放出水蒸气。所以这样的锅炉不需要“真正的”烟囱。
氢气锅炉的优点
- 氢气可以“点燃”任何锅炉。也就是说，绝对是任何-甚至是上世纪80年代购买的旧“苏联”单位。为此，您需要一个新的燃烧器和炉子中的花岗岩或耐火粘土，这会增加热惯性并平衡锅炉过热的影响。
- 氢锅炉增加了热量输出。10-12 kW 氢气标准燃气锅炉将“输出”高达 30-40 千瓦的热能。
- 对于用氢气加热，总的来说，只需要一个燃烧器。因此，即使是固体燃料锅炉也可以通过在炉膛中安装燃烧器来“在氢气下”进行转换。
- 获取燃料的基础——水——可以从水龙头中取出。虽然生产氢气的理想半成品是蒸馏水，它与氢氧化钠混合。
氢锅炉的缺点
- 小范围的工业型氢气锅炉和气体发生器。大多数卖家提供带有可疑认证的“自制”产品。
- 工业机型价格高。
- 燃料的爆炸性“特性” - 在与氧气（比例为 2:5）的混合物中，氢气变成爆炸性气体。
- 气体发生装置的高噪音水平。
- 高火焰温度 - 高达 3200 摄氏度，使得很难将氢气用作厨房炉灶的燃料（需要特殊的分隔器）。然而，意大利giacomini制造的氢气加热锅炉H2ydroGEM配备了火焰温度高达300摄氏度的燃烧器。
电解制氢机的特点
基于电解原理的氢气发生器通常以容器形式生产。购买这种加热设备的先决条件是以下文件的存在：Rostekhnadzor 的许可、证书（符合 GOSTR 和卫生）。
电解发生器由以下元件组成：
- 一个单元，包括变压器、整流器、接线盒和装置、补水和除盐单元；
- 单独生产氢气和氧气的设备 - 电解槽；
- 气体分析系统；
- 液体冷却系统；
- 旨在检测可能的氢气泄漏的系统；
- 控制面板和自动控制系统。
为了实现最有效的导电过程，使用了碱液滴。装有它的水箱会根据需要进行补充，但最常见的情况是每年大约发生 1 次。
任何工业类型的电解发电机都是根据欧洲环境和安全标准生产的。
经实验证明，购买氢电解发生器比常规购买燃气更有利可图。因此，从氢气和氧气中生产 1 立方米的气体，只需要大约 3.5 千瓦的电能，以及半升的软化水。
电解制氢机的特点
基于电解原理的氢气发生器通常以容器形式生产。购买这种加热设备的先决条件是以下文件的存在：Rostekhnadzor 的许可、证书（符合 GOSTR 和卫生）。
电解发生器由以下元件组成：
- 一个单元，包括变压器、整流器、接线盒和装置、补水和除盐单元；
- 单独生产氢气和氧气的装置 - 电解槽；
- 气体分析系统；
- 液体冷却系统；
- 旨在检测可能的氢气泄漏的系统；
- 控制面板和自动控制系统。
为了实现最有效的导电过程，使用了碱液滴。装有它的水箱会根据需要进行补充，但最常见的情况是每年大约发生 1 次。任何工业类型的电解发电机都是根据欧洲环境和安全标准生产的。
经实验证明，购买氢电解发生器比常规购买燃气更有利可图。因此，从氢气和氧气中生产 1 立方米的气体，只需要大约 3.5 千瓦的电能，以及半升的软化水。
实施到现有系统
建造新的供暖系统是一个昂贵且耗时的过程。小型建筑购置氢气发生器的投资回收期较长，因此此类装置往往是独立组装的。
添加带有发电机的现有加热电路需要空间扩展。需要提前看好设备的安装地点。
旧锅炉可以适应氢气工作：新的燃烧器放置在炉子中。该系统配有必要的仪器来控制参数和寻找气体泄漏。
升级后的系统还需要使用催化剂。翻新旧系统比完全更换设备要便宜得多。
如果主单元 - 锅炉适合与氢气发生器一起工作，则建议进行现代化改造。
自己建造氢气发生器可以节省相当多的钱。
所有自制设备以及从制造商处购买的设备都必须经过专家检查。不允许安装有故障的设备。
氢锅炉是最经济的取暖方式的神话
您经常可以听到氢锅炉是为私人住宅供暖最经济的方式。通常，为了证明这一论点的合理性，参考了氢气的高热值——比天然气高 3 倍以上。由此得出一个简单的结论——用氢气加热房屋比用天然气加热更有利可图。
有时，作为氢锅炉有效性的论据，给出了所谓的“棕色气体”或氢和氧原子的混合物（HHO），它在燃烧过程中释放出更多的热量，而“高级锅炉”则在其上操作。在此之后，效率的理由就结束了，给外行人的想象力留下了机会，以“几乎没有加热”的一般名称画出美丽的图画。试想一下 - 氢气燃烧“更温暖”并且是从几乎免费的水中获得的，这是一个真正的好处！
越来越多的氢动力汽车作为传统汽车的替代品的消息也激发了人们的想象力。说，如果汽车“驾驶”氢，那么氢锅炉是一件非常值得的事情。
但实际上，事情要复杂一些。如果纯氢是自然界中容易获得的元素，那么一切都会如此，或者几乎如此，它会如此。但事实是，纯氢不会出现在地球上——仅以结合的形式存在，例如以水的形式存在。因此，在实践中，必须首先从某个地方获得氢气，此外，还要借助耗能的化学反应。
DIY制造
因此，决定制造水力炉后，首先要做的是确定未来加热器的主要设计。
使用这种方法，任何烤箱都可以转换为经济的选择。
大多数情况下，这种加热器已经可用，只需要对其进行修改。下面是工作流程图：
- 找一个装水的容器，把它修好。
- 做一个蒸笼。
- 他们考虑了它的固定和加热方法以获得蒸汽。
- 做一个过热器。这通常是带有均匀锯孔的薄壁不锈钢管。它用不锈钢网包裹 - 该设备将用作噪音抑制器。
- 考虑所有部件的连接和紧固方案。过热器必须位于熔炉的炉排上，以便获得良好的氧气。许多人提出了额外的设备，以便它不会被灰烬堵塞并且氧气供应是恒定的。
- 检查设备的效率和防火安全性。当炉子很热时，烟囱中没有烟雾表明操作正常。设备的所有橡胶、木制和塑料部件必须与结构的火和热部件保持防火距离。
此视频中有关水上炉子的更多详细信息：
安装这种设计可以节省很多钱。此外，作为燃料，炉内的水减少了燃烧废物对空气的污染。即使是最简单的改造炉子的方法也能带来美妙的效果。
例如，一些夏季居民使用吹水器。也就是说，他们在火箱下方插入一个装有水的金属容器。由于蒸发和加热，这种简单的方法将普通的炉子变成了水炉，并使其性能提高了数倍。
主要结
- 锅炉。它是根据建筑物的类型、面积和所需的安装效率来选择的。
- 管道系统。家庭取暖最合理的是使用直径为 1.25 英寸的管道。有必要遵守规则 - 每个后续分支的直径必须小于前一个分支。因此，材料要求和安装效率的计算应从允许的最小管径开始。
- 废物的输出 - 水蒸气，不含杂质。
- 刻录机。要燃烧氢气，需要超过 3000 度的温度。
氢气发生器的内部结构
自供电发电机
为了提高效率，应该购买带有多个燃烧器的模块化单元 - 这可以提高电解速度。燃烧器的类型和功率的选择还要考虑到供热场所的需求（面积、墙壁材料、气候区域等）和发电机的最佳功率。
对于住宅建筑，氢气发生器的最高额定功率为 6 kW。
家用氢气发生器
设备工作原理
外壳本身具有连接电源的端子，并且有一个用于排出气体的套筒。
该装置的操作可以描述如下：电流通过具有不同场（一个有阳极，另一个有阴极）的板之间的蒸馏水，将其分成氧气和氢气。
根据板的面积，电流有其强度，如果面积大，那么大量的电流通过水并释放更多的气体。板连接方案是交替的，先加，后减，以此类推。
电极推荐使用不锈钢制成，在电解过程中不会与水发生反应。主要是找到优质不锈钢。最好使电极之间的距离小，但这样气泡在它们之间很容易移动。紧固件最好由适当的金属作为电极制成。
考虑到：
由于制造技术与气体有关，为了避免形成火花，必须使所有零件紧密配合。在所考虑的实施例中，该装置包括 16 个板，它们彼此位于 1 mm 以内
由于板具有相当大的表面积和厚度，因此可以通过这种设备传递高电流，但金属不会变热。如果你在空气中测量电极的电容，那么它将是 1nF，这组在来自水龙头的普通水中使用高达 25A。
要用自己的双手收集氢气发生器，您可以使用食品容器，因为它的塑料是耐热的。然后，您需要将电极降低到容器中，以使用密封绝缘连接器、盖子和其他连接来收集气体。
如果您使用金属容器，那么为了避免短路，将电极连接到塑料上。在铜和黄铜配件的两侧，安装两个连接器（配件 - 安装，组装）以提取气体。触点连接器和配件必须使用硅酮密封剂牢固固定。
如何用自己的双手制作氢气加热
任何有能力使用金属的大师都可以用自己的双手加热氢气。
要形成设备，您将需要以下一组材料：
- 参数为 50x50 厘米的不锈钢板；
- 螺栓 6x150，配备垫圈和螺母；
- 流通式过滤器元件 - 适用于旧洗衣机；
- 例如，距离水位 10 m 长的透明空心管；
- 一个普通的 1.5 升塑料食品容器，带有坚固的密封盖；
- 一套孔径为8毫米的人字形配件；
- 切割磨床；
- 钻头;
- 硅酮密封胶。
制造氢气炉，钢03X16H1是合适的，你可以用碱性溶液代替水，这将为电流的通过创造一个侵蚀性的环境，同时延长钢板的使用寿命。
如何自己用氢气做家庭取暖：
- 将金属片放在平板上，切成 16 等份。为未来的燃烧器获得矩形。现在切掉所有 16 个矩形的一个角 - 这对于随后的零件连接是必要的。
- 在每个元件的反面，为螺栓钻一个孔。在所有 16 个薄片中，8 个将是阳极，8 个将是阴极。电流通过不同极性的部件需要阳极和阴极，这样可以确保碱或馏出物分解成氢气和氧气。
- 现在将盘子放入塑料容器中，考虑极性，交替正负。透明管将用作板的绝缘体，必须将其切成环，然后切成 1 毫米厚的条。
- 金属板以这种方式用垫圈相互固定 - 首先将垫圈放在螺栓腿上，然后放上金属板。在盘子之后，您需要在螺栓上放 3 个垫圈，然后再盘子。这样，8个极板挂在阳极上，8个极板挂在阴极上。
现在你需要找出食物容器中螺栓的停止点，在这个地方钻一个孔。如果容器中不包含螺栓，则将螺栓腿切割成所需的长度。之后，将螺栓拧入孔中，将垫圈放在腿上并用螺母夹紧结构以紧固。为容器盖配备一个用于安装的孔，将元件插入孔中，并在接头区域涂上密封剂以确保密封性。现在吹出配件。如果空气通过盖子逸出，那么您将不得不在整个周边密封盖子。
通过将任何电流源连接到水箱中来测试发电机。将软管放在配件上，其第二端浸入容器中。如果液体中有气泡，则说明电路工作，如果没有，则需要检查当前电源。碰巧气泡不会在水中形成，但它们肯定会出现在电解槽中。
为了提供所需量的热能，有必要通过增加电解液中的电压来增加气体的产量和产量。将碱倒入水中，例如 Krot 管道清洁剂中的氢氧化钠。重新连接电源并检查电解槽的容量。
最后一个阶段是将燃烧器连接到加热总管的管道。它可以是温暖的地板，底座布线。接缝处用硅胶密封，设备方可投入使用。
自己制作发电机
在互联网上，您可以找到很多关于如何制作氢气发生器的说明。应该注意的是，很有可能用自己的双手为房子组装这样的装置 - 设计非常简单。
用于私人住宅供暖的自制氢气发生器组件
但是你将如何处理产生的氢气？再次注意这种燃料在空气中的燃烧温度。它是 2800-3000°С
考虑到金属和其他固体材料会通过燃烧氢气来切割，很明显，在带有水套的传统气体、液体燃料或固体燃料锅炉中安装燃烧器是行不通的——它只会烧坏。
论坛上的工匠建议用耐火砖从内部布置火箱。但是即使是这种最好的材料的熔化温度也不超过1600°C，这样的炉子不会持续很长时间。第二种选择是使用特殊的燃烧器，它能够将割炬的温度降低到可接受的值。因此，在你找到这样的燃烧器之前，你不应该开始安装自制的氢气发生器。
组装和操作发电机的技巧
解决了锅炉的问题后，选择适当的方案和说明如何制作用于加热私人住宅的氢气发生器。
自制设备只有在以下情况下才会有效:
- 足够的板电极表面积；
- 正确选择制造电极的材料；
- 高品质电解液。
产生足够量的氢气来加热房屋的装置应该是什么尺寸，您必须“通过眼睛”确定（根据其他人的经验），或者从组装一个小型装置开始。第二种选择更实用 - 它可以让您了解是否值得花费金钱和时间来安装成熟的发电机。
稀有金属理想地用作电极，但这对于家庭单位来说太贵了。建议选择不锈钢板，最好是铁磁性的。
氢气发生器设计
对水质有一定的要求。不应含有机械杂质和重金属。发生器在蒸馏水上尽可能高效地工作，但为了降低建造成本，您可以限制自己使用过滤器来净化水中不必要的杂质。为了使电反应更强烈地进行，将氢氧化钠以每 10 升水 1 汤匙的比例添加到水中。
