كيفية توليد الأكسجين النقي والهيدروجين في المنزل

كيفية توليد الأكسجين النقي والهيدروجين في المنزل

تناقش المقالة طريقة بسيطة يمكن من خلالها توليد كميات كبيرة من الأكسجين والهيدروجين في المنزل باستخدام إعداد كهربائي عادي وبتكلفة زهيدة جدًا.



أهمية الأكسجين والهيدروجين

نعلم جميعًا إمكانات هذين الغازين ومدى أهميتهما على هذا الكوكب.

الأكسجين هو الغاز الذي يحافظ على الحياة والذي بدونه لا يمكن لأي كائن حي على هذا الكوكب أن يعيش.





من ناحية أخرى ، يمتلك الهيدروجين مزاياه الخاصة ويمكن اعتباره وقودًا مستقبليًا من شأنه في النهاية تشغيل مركباتنا وطهي طعامنا بمجرد نفاد جميع الموارد الأحفورية المتوفرة بشكل طبيعي واستنفادها.

ما هو التحليل الكهربائي للماء

في أيام الدراسة ، تعلمنا جميعًا وشهدنا عملية تسمى التحليل الكهربائي للماء ، حيث يتم تكسير الماء الذي يتكون من مكونين رئيسيين H2O (جزئين من الهيدروجين وجزء واحد من الأكسجين) بالقوة بمساعدة التيار الكهربائي.



ومع ذلك ، في هذه العملية ، عادة ما يتم إضافة قليل من الملح أو في بعض الأحيان يتم إضافة قطرة من حمض الكبريتيك لتعزيز عملية التحليل الكهربائي.

ينتج عن هذا عملية تحليل كهربائي سريعة ، ونحن قادرون على رؤية كميات كبيرة وسميكة من فقاعات الغاز تخرج عبر قطبين متصلين بمصدر فرق الجهد أو ببساطة بالبطارية.

ومع ذلك ، هناك فكرة خاطئة مفادها أن العملية المذكورة أعلاه تولد الأكسجين والهيدروجين بسهولة ، في الواقع قد لا يكون هذا هو الحال ، وإذا قمنا بتقييم العملية بعناية ، فستجد أنها ليست الماء ولكن المادة الكيميائية المضافة التي تنكسر في تأثير التيار الكهربائي.

هذا يعني أنه إذا أضفنا الملح إلى الماء ، فإن عملية التحليل الكهربائي ستولد رواسب غاز الكلور والصوديوم على القطبين وليس الأكسجين أو الهيدروجين ..... يمكنك توقع توليد H و O ، ولكن بكميات ضئيلة للغاية.

لتوليد الأكسجين النقي والهيدروجين من خلال عملية تكسير مكونات الماء ، نحتاج إلى تنفيذ عملية التحليل الكهربائي دون إضافة أي مادة كيميائية غريبة في الماء . ومع ذلك ، فإن إضافة كمية صغيرة جدًا من H.اثنينوبالتالي4أو يمكن إضافة حمض الكبريتيك لتعزيز العملية إلى حد كبير. تأكد من حساب الكمية بشكل صحيح ، وإلا فقد يؤدي ذلك إلى فقاعات هائلة أو حتى انفجارات في الماء.

ببساطة ، يجب أن يتم تنفيذ الإجراء تكسير H2O مباشرة دون مساعدة من أي وسيط محفز.

ومع ذلك ، إذا حاولت القيام بذلك ، فستجد أن العملية خاملة للغاية ومستحيلة تمامًا ، نظرًا لأن الرابطة بين مكونات H2O كبيرة جدًا ، فقد يصبح من المستحيل تفكيكها إلى أجزاء.

ولكن يمكن أن يتم ذلك من خلال القوة الغاشمة ، بمعنى بدلاً من استخدام التيار المستمر منخفض الطاقة ، إذا استخدمنا التيار المتردد الرئيسي ، وقمنا بإدخاله في حاوية مليئة بالماء ، فقد نتمكن من إجبار السائل على الانفصال إلى أشكاله النقية.

طريقة التحليل الكهربائي للمياه النقية باستخدام نبضات 220 فولت دون اكتشاف أي محفز من قبلي ، أفترض ذلك ، لأنه لم تتم مناقشته في أي مكان آخر على الشبكة حتى الآن.

لماذا استخدام التيار المتردد عالي الجهد بدلاً من الجهد المنخفض DC

من الناحية الفنية ، فإن 1.4 V DC هي القوة المثالية لكسر جزيئات الماء إلى HHO. أي شيء فوق هذا يعتبر مضيعة للطاقة.

ومع ذلك ، فإن استخدام 1.4 فولت يتطلب الكثير من التيار وسيتعين وضع الأقطاب الكهربائية بالقرب من بعضها البعض ، مما يجعل الإعداد غير عملي للغاية في المنزل لأي شخص عادي.

قد يبدو استخدام 220 فولت تيار مستمر غير فعال للغاية من الناحية الكهربائية ، ولكن إذا قمت باختباره عمليًا ، فقد تبين أنه فعال للغاية للأسباب التالية:

  • يمكن الوصول بسهولة إلى 220 فولت أو 120 فولت في منازلنا. صنع مقوم الجسر سهل للغاية أيضًا.
  • يقوم مقوم الجسر بتحويل التيار المتردد إلى 100 هرتز أو 120 هرتز يعزز عملية التحليل الكهربائي بشكل كبير ، مقارنة بـ 1. 4 V DC المحدد.
  • يمكن تحسين تبديد الحرارة بسهولة عن طريق تقليل منطقة المقطع العرضي للقطب ، والمسافة بين الأقطاب الكهربائية.
  • يعني استخدام ماء الصنبور مقاومة عالية للماء ، مما يسمح بدوره باستخدام تيار أقل.
  • هذا يعني أيضًا إنتاج أقل من HHO لكن النتائج العملية تظهر أن العملية تنتج فقاعات مستمرة عبر الأقطاب الكهربائية ، ومع ذلك يبقى الماء في درجات الحرارة العادية.

العوامل المذكورة أعلاه تضمن أن نهج 220 فولت هو أكثر كفاءة في العديد من الطرق الأخرى مقارنة باستخدام 1. 5 فولت تيار مستمر.

إعداد سهل لتوليد الأكسجين والهيدروجين في المنزل بكميات كبيرة

حسنًا ، الطريقة بسيطة بقدر ما يمكن أن تكون ، أثناء التجربة وجدت أنه من خلال تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، تتفاقم العملية بسرعة أكبر ويمكن رؤية ضباب كثيف من الغازات عبر الأقطاب الكهربائية المعنية.

ومن المهم بالتأكيد استخدام DC. وإلا فإن الغازات ستنتج بالتناوب على القطبين بشكل عشوائي مما يؤدي إلى تدمير النتائج تمامًا.

لذلك .... كل شيء عن صنع دائرة مقوم الجسر باستخدام أربعة ثنائيات ، ستفي 1n4007 بالغرض. خذ أربعة منهم وقم ببناء وحدة مقوم الجسر والسلك التالي للنظام وفقًا للرسم البياني الموضح.

يجب ضبط الجهاز الزجاجي بعناية. كما هو واضح في الشكل ، يتم قلب الأنبوبين الزجاجيين داخل وعاء مملوء بالماء.

يجب ملء الأنبوبين بالماء بحيث يتشارك كلا الأنبوبين في ماء الحاوية فيما بينهما.

تم تركيب قطبين من أقطاب الجرافيت بطريقة تجعلهم يدخلون محتوى الماء داخل الأنابيب تمامًا كما هو موضح في الشكل.

يتم إنهاء الأقطاب الكهربائية من خلال توصيلات الأسلاك ذات الصلة والتي يتم توصيلها بشكل أكبر بمخرجات الجسر الإيجابية والسلبية.

يتم توصيل مدخلات مقوم الجسر بدورها بمصدر التيار المتردد.

يتم تشغيل الطاقة اللحظية ، ويمكن رؤية الأمواج السميكة للفقاعات تخرج من الأقطاب الكهربائية وتنفجر في أشكال الغاز المعنية في المنطقة الخالية من الأنابيب.

لم يتم استخدام محفز خارجي

نظرًا لعدم وجود مادة كيميائية خارجية متورطة هنا ، يمكننا التأكد من أن الغاز يتكون وتجمع داخل الأنابيب ليكون أكسجينًا وهيدروجينًا نقيًا.

عندما يُسمح للعملية بالاستمرار ، ستجد أن مستوى الماء ينخفض ​​تدريجياً ويتحول إلى أكسجين وهيدروجين داخل الأنبوبين.

يجب أن تحتوي الأنابيب على ترتيب من نوع الصمام عند نهايتها العلوية ، بحيث يمكن نقل الغاز المتراكم إلى حاوية أكبر أو الوصول إليه مباشرة من الفتحات عن طريق تحرير الصنابير أو آلية الصمام.

يُظهر مقطع الفيديو الحد الأدنى من الإعداد المطلوب لعملية التحليل الكهربائي:

كيفية بناء مقوم الجسر وقم بتوصيله بالجهاز أعلاه:

زيادة إنتاج الأكسجين من خلال سلسلة التوصيلات

نظرًا لأنه من الناحية الفنية ، فإن 1.4 فولت فقط مطلوب للتنفيذ الفعال للتحليل الكهربائي ، مما يعني أنه يمكن تقسيم 220 فولت إلى عدد من الترتيبات التسلسلية لمضاعفة معدل إنتاج الأكسجين إلى العديد من الطيات ، كما هو موضح في المثال التالي الذي تم إعداده.

التحليل الكهربائي للماء على التوالي لتوليد كميات عالية من الأكسجين

هنا ، نجد أن كل زجاج / قطب كهربائي قادر على إنتاج نصيبه من الأكسجين والهيدروجين ، مما يجعل إجمالي الإنتاج أعلى 7 مرات. في الواقع ، بإمداد 310 فولت (بعد تصحيح 220 فولت) ، يمكن زيادة الإعداد أعلاه إلى 310 / 1.4 = 221 جهازًا ، مما يولد 221 مرة أكسجين أكثر من جهاز واحد تم عرضه في مثالنا الأول. هذا يبدو رائعًا ، أليس كذلك.

تذكر أن الأقطاب الكهربائية هي أقطاب من الجرافيت لتجنب التآكل والأكسدة. والماء عبارة عن ماء صنبور نقي ، ولا يجب استخدام أي محفز على شكل ملح أو حمض أو صودا الخبز ، مما قد يؤدي إلى نتائج خاطئة وخطيرة.

ملحوظة: المفهوم لم يتم اختباره عمليًا ، لذا تأكد من اختباره على نطاق صغير أولاً ، لتأكيد فعاليته.

زيادة معدل الكفاءة باستخدام النبض النانوي.

لم يتم تأكيد النتائج من قبلي ، لكن الأبحاث أظهرت أن تقليل عرض النبضة يمكن أن يزيد من كفاءة التحليل الكهربائي. يطلق عليه nano النبض الكهربائي .

ربما تكون أسهل طريقة لتنفيذ نبضة نانوية هي وضع مكثف في سلسلة مع دخل التيار المتردد ، كما هو موضح في الشكل التالي:

ما يفعله المكثف هو أنه يسمح فقط لنبضة قصيرة وضيقة وذروة بالظهور عبر الأقطاب الكهربائية ، مما يتسبب في زيادة إنتاج الأكسجين والهيدروجين إلى مستويات أعلى بكثير مقارنة بأي إعداد تقليدي آخر.

تحذير

يشتمل النظام بأكمله على إمكانات عالية للتيار المتردد والتيار المستمر ، ويمكن أن تأتي الوفاة في غضون دقائق إذا تم لمس أي جزء من النظام ، حتى إذا كانت المياه شديدة الخطورة عند لمسها في الوضع. لا تقصر دائرة الأقطاب الكهربائية ، فقد يؤدي ذلك إلى نشوب حريق وانفجارات ضخمة. يجب توخي الحذر الشديد أثناء التعامل مع هذا الإعداد.

يُنصح باستخدام لمبة من سلسلة 200 واط لتجنب حدوث دائرة كهربائية قصيرة محتملة ، وحالة من مخاطر الحريق.

أفعل هذا على مسؤوليتك.




السابق: كيفية شراء واستخدام وحدات التحكم عن بعد RF - التحكم في أي أداة كهربائية عن بعد التالي: 2 دارة تحويل التيار المتردد / العاكس التلقائي السهل