Водородно-кислородная горелка

[stas00n]

Друзиа! Прошу помощи. Иногда хочется/надо чего-нибудь разогреть/расплавить/спаять/сварить/поджарить итд. Имеется ручная "карандашная" газовая горелочка, заправляю изобутаном для зажигалок, частично выручает, но увы - игрушка, - мощность никакая, температура низкая, т.к. горелка эжекционная, то бишь на воздухе, заправлять надо каждые 5 минут, газ дорогой итд. Вдобавок ко всему, однажды я додумался заправить ее каким-то гомном из то ли дезодоранта, то ли туалетного освежителя, - естественно, редуктор засрался и до сих пор нормально не заработал. Да и с исправной горелкой такого типа работать удовольствия мало. Ладно, это лирика. Но хочется чего-то более взрослого. Поскольку хранение кислородных и пропановых баллонов в квартире в мои планы никак не входит, решил сколхозить электрогорелку на воде. В принципе, в интернете полно описаний рабочих проверенных конструкций, мало того, есть и промышленные образцы, правда за довольно нескромные деньги. Одно "но" в этих конструкциях - все они работают на "гремучке", с водяным затвором, чтобы не бахнуло, и это меня смущает. Категорически не могу понять, почему в таких горелках не "бахает" внутри шланга? Всегда думал, что стоит поджечь - и взрыв гарантирован, т.к. шланг заполнен идеальной смесью, почему этого не происходит?
Я же хочу собрать электролизную установку с разделением газов - отдельно водород, отдельно кислород, смесь готовить "непосредственно перед употреблением" - в самой горелке. Такими конструкциями интернет почему-то не пестрит. Пока не определился с мощностью - сколько хватит для моих задач, но для начала хочу ватт 300 попробовать вытянуть с переделанного компьютерного БП и посмотреть что получится. Электролит планирую применять щелочной - гидроокись натрия или калия, электроды надо подумать из чего сделать. Но основной вопрос - конструктив самого электролизера - КАК сделать его именно для получения разделенных газов, а не смеси? В общем, друзья, приветствуются всякие умные и не очень мысли в рамках темы. Может кто уже колхозил подобное?

[VT 1]

Почему водород может рвануть? Потому что он не требователен к наличию кислорода. Вы его поджигаете, из трубки водород идёт под давлением. Через некоторое время давление падает и пламя проникает в трубку, а затем и в сосуд с большим содержанием газа...
И гремучка тоже идёт под давлением. Под ним сгорает только то, что нужно. А если давление сбросить взорвался бы весь сосуд с водородом, если бы не водяной запор.
А что касается электролизёра, то вот элементарная конструкция.

Карандаши, конечно, лучше заменить на нормальные электроды, а в пробирках для сбора применить краны для извлечения газа.

[Andy61]

Почему водород может рвануть? Потому что он не требователен к наличию кислорода.

Без окислителя никакое горение-взрывание (кроме ядерного ) невозможно.
Водород горит соединяясь с кислородом воздуха или с кислородом, образовавшимся в результате электролиза воды (в случае горелки).
Опасность электролизных горелок залючается именно в заполненности шлангов и пр. "гремучкой".
Посему и применяют меры к невозможности "прорыва" горения внутрь шлангов и аппарата.

сегда думал, что стоит поджечь - и взрыв гарантирован, т.к. шланг заполнен идеальной смесью, почему этого не происходит?

В нормальных самодельных горелках в корпусе самой горелки газы проходят через мелкопористые объемные фильтры - пример - абразивный камень (точило ), а вход в объем электролизера защищен водяными затворами.

Я же хочу собрать электролизную установку с разделением газов - отдельно водород, отдельно кислород, смесь готовить "непосредственно перед употреблением" - в самой горелке.

Конструктивно это будет нелегко.
Я видел в работе такую буржуазную, переносную, электролизер разобрать не дали, вещь гарантийная , но судя по цене - навороченная нехило.
Шлангов к горелке идет 2 - следовательно газы разделены.
Перед включением "следует не менее 3- минут продуть без поджига" - мой перевод с немецкого мануала.
Мощность 750 Вт. Вес - 12 кг.
Фото нет, сорри.

[stas00n]

VT 1, "лабораторную" установку для регистрации самого факта разложения воды я так себе и представлял, но реальная установка с нужной производительностью, думаю, выглядит совсем иначе

Почему водород может рвануть? Потому что он не требователен к наличию кислорода.

Без окислителя никакое горение-взрывание (кроме ядерного ) невозможно.
Водород горит соединяясь с кислородом воздуха или с кислородом

Тут ребята, вы оба правы: понятно что для горения кислородсодержащий газ в зоне горения необходим. С другой стороны, если поджечь емкость или шланг с чистым водородом на воздухе при атмосферном давлении, начавший гореть водород "освободит место" в емкости и туда подсосет атмосферный воздух, дальше есть предположение, что процесс будет развиваться лавинообразно и получится пусть небольшой, но бабах. С гремучим газом все понятно - горение моментально распространится по всему объему - взрыв.
Т.о. понятно, что водород надо подавать под давлением немного выше атмосферного, чтобы воздух не успевало подсасывать.

Конструктивно это будет нелегко.

Вот и я о том же - не встечал таких конструкций в "свободном доступе". Плюс генератора гремучего газа - электроды стоят практически вплотную - меньше потери на сопротивлении столба электролита. Если газы разделять, то и электроды должны быть разнесены на приличное расстояние, - увеличатся потери. Короче подсмотреть бы готовую конструкцию...
Да, еще небольшая идейка - необходимое давление газов на выходе создавать нагнетанием воздуха в электролизер, например, турбиной из компьютерных вентиляторов. Пока правда слабо представляю конструкцию но на первый взгляд должно работать.
Еще пара вопросов возникла про горелки на гремучей смеси:
1. Как регулируется качество смеси (обогащение/обеднение)?
2. Для чего нужна емкость со спиртом/бензином? как она участвует в процессе?

[stas00n]

Да, и еще: собственно саму горелку хочется взять промышленного изготовления с регулировкой смеси, а не колхозить из чего попало. Где такую можно купить? Имеется в виду миниатюрную. И будет ли работать, например, ацетиленовая или пропановая горелка с водородом? Или можно ли их будет перенастроить на водород?

[Andy61]

2. Для чего нужна емкость со спиртом/бензином? как она участвует в процессе?

В первоисточнике - журнал Моделист-Конструктор за "давно когда-то" емкость была с ацетоном. Улучшает всойства факела, как-то.
А этот аппарат не гуглил, вроде как промышленный:
http://www.webufa.ru/?p=advert&event=ad ... d=41367bf9
И по этому сайту полазить:
http://www.svarca.su/product69_113_1505.php

[stas00n]

Andy61, вроде оно тоже на гремучей смеси, да и 4кВт многовато - работать в квартире с мелочевкой.

Вот нашел горелочку, зацените: http://avpolystar.com.ua/files/pdf17.pdf
Недешевая правда, но по виду - то что мне нужно. Надо еще что-то похожее поискать.

[stas00n]

Вот, нашел, ура! пожалуй закажу, цена вроде неплохая: http://www.promjet.ru/jet/company-view?obj=366

[Andy61]

[stas00n]

Вот, теперь дело за малым - собрать собственно электролизер. Решил подойти к вопросу академически и, естественно, практически . Собрал сегодня мелкомасштабную экспериментальную установку и провел ряд замеров, дабы представлять хотя бы примерно что предстоит сделать.
Забодяжил электроит - концентрация хз какая, весов не было, взял наобум столовую ложку NaOH на поллитровую банку воды из-под крана. Электроды - полоски то ли никелированной, то ли хромированной жести шириной 14 мм, фломастером разлинеил их через каждые 7 мм - типа каждое деление - 2 см2. Межэлектродное расстояние - 37 мм (первая попавшаяся под руку деревяшка, примотал к ней электроды скотчем). Снял вольт-амперные характеристики для различной площади погруженных электродов (5, 10 и 20 см2) - результаты на графике:



Также нарисовалась зависимость плотности тока от напряжения на электродах (или наоборот? ):



Данные для этого графика были взяты из всех трех промеров ВАХ, поэтому криво, но тенденция ясна.

[Andy61]

По первому графику - не перепутались ли местами 5 и 10 см2 ?
Второй - именно наоборот , напряжение на Х , плотность тока - на Y.

взял наобум столовую ложку NaOH на поллитровую банку

На глазок - 5-8% раствор. Смотря как наполнена ложка, с горкой или нет и пр.
Созвонился с челом, у него рукодельная из МК машинка. Однотрубка, классика, питает от ЛАТРа, порядка 60-110 В, сопло - игла для донорства.
Плавит за один прием 150 гр. серебра - он делает припои типа ПСр.
Длина пламени - до 10 см.

[stas00n]

Теперь разбор полетов - что этот эксперимент дал:
1. Для разложения воды теоретически нужно напряжение 1,23 В (инфа из какой-то методички по электролизу воды)
2. Практически же из-за явления поляризации электродов нужно напряжение около 1,8 В (инфа из ветки про водородные ячейки от тов. Murlock), что собственно и подтвердилось в ходе эксперимента - см. полученные мной ВАХ.
3. Чем больше плотность тока - тем хуже кпд, т.к. нужно больше напруги на электроды (см. второй график).
4. Следует из пп. 1 и 3: Если задаться кпд установки 50% (по выходу газа), нужно напряжение на электродах около 2,5 В, плотность тока будет порядка 2 А/дм2. Если с БП смогу вытянуть 300Вт, ток через электроды будет 120 А, необходимая площадь - 60 дм2.

[stas00n]

По первому графику - не перепутались ли местами 5 и 10 см2 ?

Ну конечно перепутались! Сейчас поправлю.

Исправил оба.

[Andy61]

Ждем результатов .
PS.Для себя (проблем с баллонами нет ) остановился на комбинации МАФ-кислород.
PS1.Как слышал, без использования промежуточной есмкости с ацетоном и пр. - возможны "срывы" пламени.Однако думаю, что во многом это зависит от конструкции сопла горелки.

[stas00n]

Andy61, спасибо за инфу.
Прикинул производительность по водороду - получилось около 50 литров в час при 300Вт БП и кпд по газу 50%. Вот думаю, 150 Вт горелочка не слабенькая ли будет?

[Brigadir]

Может пригодиться: В древности не было электрических фонарей и шахтеры использовали керосиновые лампы. И чтобы не бабахнуло (под землей скапливается метан) открытый огонь защищали мелкой сеткой. Мысль такая: чтобы не было возрата огня в шланг с гремучим газом поставить мелкую сетку. Да и вспомните лабораторные работы по химии: огонь над спиртовкой отсекали так же сеткой (даже в учебнике рисунки были, до сих пор помню).

[stas00n]

У этой сетки вроде даже название есть - пламегасительная. Слыхал. Все же я собираюсь делать установку с разделением газов, а не на смеси. Предполагаю также, что в фирменной горелке нужные элементы защиты уже присутствуют.
Итак, пока определил дальнейшее направление экспериментов - поиграться с межэлектродным расстоянием и с концентрацией электролита (или нарыть где-нибудь готовую инфу ). По конструкции обозначились 2 проблемы:
1. Изготовить компактные электроды эффективной площадью не менее 60 дм2. Пока рассматриваю варианты "гармошки" из жести, либо намотки из металлической сетки. Надо пробовать.
2. Обеспечить прочность конструкции. В горелку рекомендуется подавать 50 кПа, вроде немного, но при больших размерах силы будут о-го-го, так что поклейка из оргстекла (как изначально планировалось) отпадает, получить в морду ведро щелочи как-то не очень хочется.
Советы принимаются

[stas00n]

Ребяты, сегодня в творческом поиске конструкции электродов наткнулся на мочалки для чистки сковородок, решил попробовать - вроде как эффективная площадь предполагается большая. Начал экспериментировать. Результаты пока, мягко говоря, - непонятные. Описываю ход эксперимента:
1. Засунул мочалки в банку с электролитом, подключил БП - бац, включилось ограничение тока на уровне 300 мА, напряжение почти ноль. Ну, думаю, замкнули мочалки, но на вид вроде зазор есть.
2. Дабы исключить замыкание, засунул между мочалками свернутую бумагу, включаю - опять вроде как замыкание.
3. Пока обсматривал банку со всех сторон в поисках источника замыкания - бумага начала успешно растворяться.
4. Вынул бумагу, распер мочалки кусочками гетинакса, теперь точно замыкания нет. После всех этих манипуляций электролит, естественно загрязнился черти чем, цвет стал желтоватый (по-моему после засовывания гетинаксовых распорок).
5. Включаю - опять замыкание! Долил воды, думал замыкает через колечко осадка на стенке банки - результат тот же.
6. Покурил, почесал репу. Замерил напряжение на электродах - 0,27 В. БП при этом работает на ограничение тока - 300 мА.
7. УВИДЕЛ ВЫДЕЛЕНИЕ ГАЗА! Значит замыкания нет! Перемерил напряжение на электродах раз 10. 0,29...0,3....0,32 - потихоньку растет, сейчас вот 0,38В, растет довольно медленно.
8. Пока пишу сообщение, периодически заглядываю в банку и тыкаю вольтметром на электроды. Сейчас увидел, что катодная (на которой водород выделяется) мочалка стала матовой - чем покрылась хз - может какой основной солью железа? Анод блестящий.
9. Сейчас 480 мВ, 300 мА, газы идут, хотя теоретически их не должно быть вообще до напряжения 1,229 В!

В чем прикол, народ?

[stas00n]

Все пришло в норму. Причем моментально - за пару минут, т.е., 2 минуты назад напряжение было 480 мВ, сейчас 2,41 В. Т.е. Электроды проработались, поляризовались и все стало на круги своя. Хотя с 270 мВ до 480 мВ напряжение росло довольно медленно - минут 20 при постоянном токе 300 мА. Загадкой остается только то, почему было выделение газов при малом напряжении? Объясните физику/химию? Да, визуально выход газа при "нормальном" напряжении больше чем при аномально низком, так что чудесами вроде не пахнет. Эффективная площадь мочалки по результатам оказалась всего около 0,35 дм2 - гораздо меньше чем реально занимаемая площадь. Жаль.

[stas00n]

Кстати, после отключения тока из установки получилось не что иное как металлогидридный аккумулятор ЭДС около 1 В, ток КЗ 0,22 А. Раряжаю сейчас на амперметр, наблюдаю выделение газа на "плюсе" аккумулятора (что за газ?) На минусе вроде ничего не пузырится. Зарядил я похоже его под завязку - 220 мА держится уже минут 5, я думал "сядет" моментально... Надо будет в следующий раз померить емкость.