Портативная электролизная установка своими
руками
Используя принцип получения водорода с помощью
электролиза водного раствора щелочи, я решил сделать простой и компактный
аппарат, удобный для работы с небольшими деталями, при пайке твердыми припоями.
Благодаря малым наружным габаритам электролизера ему найдется место и на
небольшом рабочем столе, а использование в качестве блока электролитания
стандартного выпрямителя для подзарядки аккумуляторных батарей облегчает
изготовление установки и делает работу с ней безопасной. Относительно небольшая,
но вполне достаточная производительность аппарата позволила предельно упростить
конструкцию водяного затвора и гарантировать пожаро- и
взрывобезопасность.
Устройство электролизера.
Между двумя
платами, соединенными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных
пластин-электродов, разделенных резиновыми кольцами. Внутренняя полость батареи
наполовину заполнена водным раствором КОН или NaОH. Приложенное к пластинам
постоянное напряжение вызывает электролиз воды и выделение газообразного
водорода и кислорода. Эта смесь отводится через надетую на штуцер
полихлорвиниловую трубку в промежуточную емкость, а из нее в водяной затвор,
которые сделаны из двух порожних баллончиков для заправки газовых зажигалок
(можно использовать баллончики завода «Северный пресс» г. Ленинград). Газ,
прошедший через помещенную там смесь воды с ацетоном в соотношении 1 : 1, имеет
необходимый для горения состав и, отведенный другой трубкой в форсунку — иглу от
медицинского шприца, сгорает у ее выходного отверстия с температурой около
1800°С.
Рис. 1. Водяная горелка.
Для плат
электролизера я использовал толстое оргстекло, толщиной 25 мм. Этот материал
легко обрабатывается, химически стоек к действию электролита и позволяет
визуально контролировать его уровень, чтобы при необходимости добавлять через
наливное отверстие дистиллированную воду.
Пластины можно изготовить из
листового металла (нержавеющая сталь, никель, декапированное или
трансформаторное железо) толщиной 0,6-0,8 мм. Для удобства сборки в пластинах
выдавлены круглые углубления под резиновые кольца уплотнения, глубина их при
толщине кольца 5-6 мм должна быть 2-3 мм.
Кольца, предназначенные для
герметизации внутренней полости и электрической изоляции пластин, вырезаются из
листовой маслобензостойкой или кислотоупорной резины. Сделать это вручную
несложно, но все же идеальным будет выполненный с помощью
круглореза.
Четыре стальные шпильки M8, соединяющие детали, изолированы
кембриком 10 мм и пропущены в соответствующие отверстия 11 мм.
Количество
пластин в батарее — 9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его
мощностью и максимальным напряжением — из расчета 2 В на пластину. Потребляемый
ток зависит от количества задействованных пластин (чем их меньше, тем ток
больше) и от концентрации раствора щелочи. В более концентрированном растворе
ток меньше, но лучше применять 4-8%-ный раствор — при электролизе он не так
пенится.
Контактные клеммы припаиваются к первой и трем последним
пластинам. Стандартное зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов ВА-2,
подключенное на 8 пластин, при напряжении 17 В и токе около 5 А обеспечивает
необходимую производительность горючей смеси для форсунки — иглы с внутренним
0,6 мм. Оптимальное соотношение диаметра иглы форсунки и производительности
электролизера устанавливается опытным путем — так, чтобы зона воспламенения
смеси располагалась вне иглы. Если производительность мала или диаметр отверстия
слишком велик, горение начнется в самой игле, которая от этого быстро
разогреется и оплавится.
Надежным заслоном от распространения пламени по
подводящей трубке внутрь электролизера является простейший водяной затвор,
который сделан из двух порожних баллончиков для заправки газовых зажигалок.
Достоинства их те же, что и у материала плат: легкость механической обработки,
химическая стойкость и полупрозрачность, позволяющая контролировать уровень
жидкости в водяном затворе. Промежуточная емкость исключает возможность
смешивания электролита и состава водяного затвора в режимах интенсивной работы
или под действием разряжения, возникающего при выключении электропитания. А
чтобы этого избежать наверняка, по окончании работы следует сразу же отсоединять
трубку от электролизёра. Штуцеры емкостей сделаны из медных трубок 4 и 6 мм,
устанавливаются в верхней стенке баллончиков на резьбе. Через них же
осуществляется заливка состава водяного затвора и слив конденсата из
разделительной емкости. Отличная воронка для этого получится из еще одного
пустого баллончика, разрезанного. пополам и с установленной на месте клапана
тонкой трубкой.
Соедините короткой полихлорвиниловой трубкой 5 мм
электролизер с промежуточной емкостью, последнюю — с водяным затвором, а его
выходной штуцер более длинной трубкой — с форсункой-иглой (В качестве форсунки
можно использовать медицинский шприц с иглой). Внутрь рукоятки (шприца)
помещается огнегасительная набивка — латунная сетка, свернутая в спираль.
Рис. 2. Устройство электролизера:
1 — изолирующая
полихлорвиниловая трубка 10 мм, 2 — шпилька М8 (4 шт.), 3 — гайка М8 с шайбой (4
шт.), 4 — левая плата, 5 — пробка-болт М10 с шайбой, 6 — пластина, 7 — резиновое
кольцо, 8 — штуцер, 9 — шайба, 10 — полихлорвиниловая трубка 5 мм, 11 — правая
плата, 12 — короткий штуцер (3 шт.), 13 — промежуточная емкость, 14 — основание,
15 — клеммы, 16 — барботажная трубка, 17 — форсунка-игла, 18 — корпус водяного
затвора.
Включите выпрямитель, подрегулируйте напряжением
или количеством подключаемых пластин номинальный ток и подожгите выходящий из
форсунки газ.
Если вам необходима большая производительность — увеличьте
количество пластин и примените более мощный блок питания — с ЛАТРом и простейшим
выпрямителем. Температура пламени также поддается некоторой корректировке
составом водяного затвора. Когда в нем только вода, в смеси содержится много
кислорода, что в некоторых случаях нежелательно. Залив в водяной затвор
метиловый спирт, смесь можно обогатить и поднять температуру до 2600° С. Для
снижения температуры пламени водяной затвор заполняют смесью ацетона и воды в
соотношении 1 : 1. Однако в последних случаях следует не забывать пополнять и
содержимое водяного затвора.