Водородный котел это еще одна попытка найти альтернативный способ отопления, позволяющий получать тепло без образования двуокиси углерода и загрязнения атмосферы.
Как следует из названия, в качестве топлива в водородном котле используется водород, продуктом горения которого является вода.
Идея разработки водородного котла принадлежит итальянской фирме Giacomini, представившей его в качестве опытной модели. Увы, никаких достоверных данных о работе водородного котла, его эффективности и особенностей эксплуатации пока нет.
Почему именно водород? Ответ прост: по мнению многих ученых именно водород на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных видов топлива, способных заменить привычные углеводороды. Основных достоинств несколько:
- Удельная теплота сгорания водорода почти в три раза превышает удельную теплоту сгорания природного газа
- Продуктом сгорания водорода является вода
- Водород является одним из самых распространенных на нашей планете химических элементов. Правда, находится он на земле в связанном состоянии, в виде воды и углеводородов.
На первый взгляд, кажется, что все просто: достаточно сжечь водород, подобно природному газу, собрать образовавшуюся воду и насладиться полученным теплом. Но так ли это на самом деле?
Как происходит горение водорода?
На практике оказывается, что процесс сжигания водорода имеет свои характерные особенности. Формально реакция горения описывается формулой:
H2 + 0,5 O2 ? H2O
В действительности ход химической реакции между этими двумя химическими элементами состоит из двух десятков промежуточных реакций. Подобный тип взаимодействия в химии называется цепной реакцией. Процесс развивается стремительно. Именно по этой причине горение водорода сопровождается резким хлопком. Если газа много этот хлопок уместнее назвать взрывом.
Реакция действительно сопровождается одномоментным выделением большого количества тепла, но использовать его сложно именно из-за скоротечности процесса. Следует отметить, что для возникновения цепной реакции горения водорода обязательно необходимо наличие искры иди пламени. При его отсутствии смесь водорода и кислорода может храниться длительное время. Правда, при определенной концентрации при соотношении один моль кислорода к двум молям водорода возможна детонация.
Это значит, что в привычном понимании процесс сжигания водорода для получения тепловой энергии, используемой в дальнейшем на отопление, использоваться не может (по крайней мере, на сегодняшний день)
Наиболее приемлемой для отопления является каталитическая (беспламенная) реакция горения водорода. Для исключения возможности разогрева смеси водорода с воздухом и начала цепной реакции, ход каталитической реакции регулируется таким образом, чтобы выделяемого тепла хватало только на нагрев теплоносителя до температуры 40-50 С.
Сделать это можно регулируя подачу водорода и ограничив площадь контакта воздушной смеси с пластиной-катализатором. (В качестве катализатора в данном случае используется платина.) Именно по этой причине водородный котел является низкотемпературным теплотехническим оборудованием.
Устройство водородного котла
Конструкция водородного котла модульная. В ее основе несколько каталитических пластин с автономными каналами, по которым поступает газ. Делается это для предотвращения образования большого объема смеси водорода и кислорода, способной к детонации.
Выделенное тепло поступает в теплообменник, а затем используется для нагрева теплоносителя и отопления.
Преимущество водородного котла состоит в том, что для отопления потребуется меньший объем водорода, а в качестве продукта сгорания будет получена обычная дистиллированная вода, которую, затем можно использовать на хозяйственные нужды.
Минус один: водород в природе в свободном виде не содержится. Прежде, чем его сжечь, газ нужно получить.
Следует отметить, что компания Giacomini, представившая на обозрение свой альтернативный способ отопления с использованием водорода не ведет речи о получении газа, а просто предлагает вариант его использования.
В тоже время сторонники этого вида оборудования, пытаясь найти достоинства в водородном отоплении, заверяют, что найти этот вид топлива несложно. Так ли это на самом деле?
Как получают водород?
Водород можно получить различными способами. Например, он может быть выделен в ходе химической реакции, или при электролизе воды. Считается, что для отопления проще всего использовать именно второй способ получения газа.
Для электролиза в качестве исходного вещества используется вода (Напомним, что именно вода является конечным продуктом горения водорода). Для расщепления воды потребуется электрическая энергия. Помня о законе сохранения энергии, нетрудно предположить, что для расщепления воды и получения водорода потребуется столько же энергии, сколько ее выделится при обратной реакции горения газа.
Это значит, что получать водород электролизом, тратя на это электрическую энергию, а затем сжигать полученный таким непростым путем газ, не имеет никакого смысла, ведь электричество можно напрямую использовать на отопление. Покупать или делать для этого водородный котел нет никакого смысла.
Следует отметить, что электрические котлы также не наносят вреда природе: работают они без дыма, высокоэффективны, да к тому же еще и могут нагревать воду до 95 С.
Подведем итоги - водород или электричество?
Водородный котел это, несомненно, новое слово в теплотехнике. Для его использования нужно иметь запас водород.
Идея получения водорода с помощью электролиза и одновременное его использование для отопления абсурдна. Для получения водорода из воды нужно столько же энергии, сколько ее выделится при последующем сжигании газа. Проще сразу же отапливать дом электричеством.