Самодельный электролизер для получения кислород-водородной смеси (гремучего газа) из водного раствора щелочи предназначен для домашней лаборатории-мастерской – высокотемпературный нагрев мелочей, в том числе и пайка твердыми припоями, подмешивание гремучего газа в газовоздушное пламя стеклодувных горелок для замены баллонного кислорода. Даже крохотный кислород-водородный факел крайне полезен в стеклодувном деле и вкупе с низкотемпературным широким подогревным пламенем, хотя бы и вульгарной инжекционной горелки нахлобученной на баллончик, позволяет вполне аккуратно и надежно спаивать стекло даже начинающему мастеру.
Мой стационарный электролизер в основном был готов еще лето назад и опробован в нескольких работах, для конструктивной пайки латунью и серебром. Электролизер был снабжен упрощенным импровизированным водяным затвором для предотвращения проскока пламени в случае обратного удара.
Фото 2. Исходный вариант прибора. Водяной затвор из 5-л ПЭТ бутылки с вклеенными в крышку патрубками.
Бутылочный водяной затвор - классической системы, с погруженным в жидкость нетолстым шлангом и кроме простоты никаких преимуществ не имеет. Зато потенциально опасен, при включении прибора с хрустом расправляется надуваясь, после работы его следует отсоединять от реактора иначе тот насосется технической воды. К счастью, плотная медная набивка в ручке горелки предохраняет от обратного удара вполне надежно и аварий не было.
Авария случилась в другом месте – потек реактор.
Фото 3. Дырявое место - белёсые подтеки с края набора пластин. Избыточное давление в реакторе выдавливает электролит - крепкую щелочь через малейшие неплотности. Здесь, виноват сам – применил наряду с хорошим новым листом резины для прокладок, и пяток их вырезанных из старой тракторной камеры. Несколько изъянов, как предположил, сожмутся при сборке, уплотняться. Ой где были мои глаза! Электролит на основе едкого натра сочится по стыкам и высыхая, и реагируя с СО2 воздуха превращается в соду. Все попытки залепить снаружи, через время, так или иначе, текли. Придется действовать радикально, делать нечего.
Что потребовалось для работы.
Набор слесарных инструментов, емкости, кисть, ветошь, мелочи, набор электромонтажного инструмента.
К делу.
Фото 4. Мой электролизер состыкован из блоков в относительно компактную передвижную конструкцию, вполне ремонтопригодную. Отсоединил силовые провода блока питания (БП) от реактора, отключил датчик давления. Снял БП на собственной раме, убрал деревянную изолирующую прокладку (на фото, зеленого цвета) и получил доступ к реактору.
Фото 5. Взгромоздив реактор на возвышение, слил остатки щелочи-электролита через отсоединенный сверху шланг-уровнемер.
Фото 6. Устроил опорожненному реактору этакое промывание желудка от едкой щелочи. На все про все ушло три ведра чистой теплой воды. Заливал через крупный шланг восходящего канала с пристроенной воронкой. Наливал полный реактор с лишком и подержав порцию воды с часик-полтора, взболтав сливал, заливал следующую порцию чистой воды. Можно было воду чуть подкислить для нейтрализации щелочи. Например, уксусом или серной кислотой.
Фото 7. Для удобной разборки набора пластин, свою замысловатую конструкцию положил на два упора. Можно развинчивать.
Фото 8. Заглянуть внутрь б/у реактора интересно и полезно. Несмотря на невеликую наработку, все-таки можно оценить износ пластин их коррозию и загрязнение. В целом, все обстоит благополучно. На фото – удаленные дефектные «тракторные» уплотнители. Много неприятной очистки и отмывки, но душу греет будущая работоспособность полезного прибора.
Фото 9. Вот они дефектные места. Старая жесткая резина, надо полагать, не позволила их полностью и навсегда «задавить».
Фото 10. Разложение воды из электролита идет при напряжении на ячейке 1,8…2,4 В. В изначальном наборе реактора БП обеспечивал напряжение несколько выше максимальной границы, и лишнее уходило в тепло. Пользуясь случаем, не только заменил дефектные прокладки, но и добавил в набор ячеек. Привез из города метр резинового листа ТМКЩ (тепло-морозо-кислото-щелочестойкий – ах, ах! - поцеловав кончики пальцев) нарезал из него и имеющихся обрезков дополнительные уплотнители.
Фото 11. Плотную нетонкую резину резал острым строительным ножом, смачивая лезвие водой. Внутренний контур прокладки вырезал под металлический шаблон из оцинкованной кровельной стали выпиленный ювелирным лобзиком.
Фото 12. Дополнительные пластины-электроды разметил и вырезал из остатков стального листа небольшой УШМ, зачистил от заусенцев и притупил острые кромки. Отшлифовал каждую заготовку некрупной наждачкой.
Фото 13. Отверстия для перетекания между ячейками электролита и газа однообразно разметил по бумажному шаблону накернив их центры.
Фото 14. Точнее удаются отверстия небольшого диаметра, затем рассверлил их до нужного (на фото). Зенковал отверстия сверлом большого диаметра.
Фото 15. Сборка реактора в обратном порядке. Старые б/у резинки-уплотнители из-за сжатия слипаются с металлическими пластинами, но оторвать их без повреждений можно. Ряд пластин с резинками не разбирал – слипшимся блоком переставил в новый набор. Весь набор разделен на две параллельные секции – «+» в середине, «-» на крайних замыкающих пластинах-швеллерах. Ряд пластин с выводами изначально предполагались для питания реактора от каскада импульсных БП и не пригодились. В новом наборе пластины с выводами объединены в две одинаковые группы для возможной настройки – по 4 ячейки в каждой секции. При очень большой необходимости их можно закоротить при настройке (увеличится падение напряжения на каждой ячейке). При сборке б/у пластины слегка зачищал в местах герметизации, резинки очищал от мусора. Из-за дополнительных ячеек высота набора возросла, но к счастью, шпильки имели запас и его хватило. В собранном и хорошо стянутом реакторе заглушил открытые шланги, приспособил ручной автомобильный насос и тщательно проверил мыльной водой все стыки и уплотнения при рабочем давлении.
Фото 16. Собрал электролизер – установил на реактор деревянную площадку-изолятор, пристыковал и подключил БП и шланги. Шланг восходящего канала из-за утолщения набора пластин стал короток. Несколько удлинил его проставкой из куска стальной водопроводной трубы (отмечено). Этот временно отсоединенный шланг удобно использовать для первичной заправки реактора щелочью (на фото).
Фото 17. Проверил мыльной водой и новый водяной затвор – стальной толстостенный вариант, работающей в обе стороны, склянки Тищенко.
Фото 18. Снаряжение водяного затвора. Специальной заливочной горловины аппарат не имеет. Воду удобно заливать шлангом из сосуда расположенного выше. Через второй патрубок выходит воздух. Чтобы затвор правильно работал в обе стороны, на 5л баллон нужно ~1,5…2 л воды.
Фото 19. Бельевая прищепка на силиконовом шланге-уровне помогает удобно следить за расходом электролита.
Фото 20. Отремонтированный электролизер. Вид сбоку.
Фото 21. Восстановленный электролизер с водяным затвором и самодельной микрогорелкой. Вид сверху.
Фото 22. Электролизер с водяным затвором и горелкой, вид сбоку.
Отремонтированный и восстановленный аппарат сохраняет избыточное давление, по крайней мере, трое-четверо суток, воздух в систему не попадает (полезно для щелочи), аппарат быстро готов к работе. На каждой ячейке падает - 2.2 В при сетевом ~230 В. От сети электролизер потребляет 1 кВт, но можно настроить (концентрацией щелочи) больший ток в реакторе, при этом несколько снизится долговечность пластин, увеличится пенообразование.
Babay Mazay, январь, 2023 г.
