Forschung & Innovative Technologie
Heizen mit Knallgas
Inhalt
1. Grundlagen
2. Versuch - Strom versus Knallgas
3. Gastherme
4. KAT-Heizung
4.1 Rekombinator
4.2 KAT-Heizung Aufbau
4.3 Gefahren der KAT-Heizung
4.4 Verpuffung verhindern durch Erdung
5. Quellen
1. Grundlagen
Knallgas eignet sich zum schneiden von Metallen, entwickelt eine große Hitze und kann sogar unter Wasser brennen. Was liegt näher als darüber nachzudenken, damit auch zu heizen?
Welche Möglichkeiten es gibt, Knallgas zum heizen einzusetzen finden sie in den weiteren Kapiteln mit dem Thema Gastherme und KAT-Heizung.
Wie schon einmal erwähnt, gab es bereits zu Beginn des 19. Jahrhunderts erste Überlegungen von Henry Paine, das reaktionsfreudige Knallgas reaktionsärmer zu machen um so die Gefahren zu minimieren: Appendix3 - Seite 79
Die nachfolgenden Versuche und Aufbauten nutzen das reine Knallgas, das bei der Elektrolye entsteht.
Ob es sich rentiert aus Strom Knallgas zu erzeugen und dies als Heizgas zu nutzen soll ein Versuch zeigen der nachfolgend im Kapitel 2. beschrieben wird.
2. Versuch - Strom versus Knallgas
In einem Versuch möchte ich herausfinden ob es möglicherweise sinnvoll ist, Wasser nicht direkt über eine E-Herdplatte zu ernitzen, sondern erst mit Strom Knallgas herzustellen und mit dem Knallgas das Wasser zu erhitzen.
Eine theoretische Berechnung hierzu finden Sie im Downloadbereich im Dokument
"Wasserheizen - Strom versus HHO - Theoretische Berechnung"
Bei dem Versuch soll ein Topf einmal mit 1 Liter Wasser bei einer vorgegebenen Wassertemperatur auf einem E-Herd erhitzt werden, bis 80°C erreicht sind.
Danach wird der Topf wieder auf die gleiche Temperatur abgekühlt und mit 1 Liter Wasser gleicher Temperatur wie beim ersten mal befüllt. Dieser wird dann auf einen Knallgasbrenner gestellt und nun auch gemessen wie lange das Wasser braucht um auf 80°C erhitzt zu werden.
Bei beiden Heizvorgängen wird mit einem Energiemessgerät nachgemessen wieviel kWh benötigt wurden. So kann später ein direkter Vergleich des Stromverbrauches Heizen direkt mit Strom zu Knallgas ermittelt werden.
Nachfolgend ein einfacher Prinzipaufbau zu dem Versuch, ohne Bubbler und Flammenarrestor, die später im Versuch mit aufgebaut werden.
3. Gastherme
Die einfachste Möglichkeit Knallgas direkt zum heizen zu nutzen, ist eine Gastherme umzubauen. Gasthermen erhitzen direkt über eingebaute Brenner das Wasser.
Um eine Gastherme auf Knallgas umzustellen, müssten wahrscheinlich die vorhandenen Brennerdüsen durch andere ausgetauscht werden. Weiterhin müsste sichergestellt werden, das es beim abschalten der Knallgasproduktion nicht zu einen Backflash (Rückschlag) in den Brenner und in den Bubbler kommt. Zu guter letzt muss so eine Gastherme im Knallgasverbrauch regelbar sein. Sobald mehr heisses Wasser benötigt wird, müsste über Sensoren und ein steuerbares Netzteil die Gasproduktion variabel erhöht werden.
Abgas entsteht bei einer Gastherme die mit Knallgas arbeitet nicht, da das entstehende Wasse direkt wieder aus dem Brennraum dem Wassserkreislauf hinzugefügt werden kann.
Zur Sicherheit wäre lediglich noch ein Wasserstoffsensor nötig, der den Wasserstoffgehalt im Brennraum misst. Sobald dieser einen höheren Wert als 4% erreicht, könnte die Anlage aus Sicherheitgründen ausgeschaltet werden. Ab diesem Wert kann es zu einer Knallgasreaktion kommen.
4. KAT-Heizung
Eine andere Methode Knallgas zu verbrennen, ist der Weg über die Kathalyse. Ohne offene Flamme wird hier der Wasserstoff mit Sauerstoff wieder verbunden, unter Abgabe von Hitze.
4.1 Rekombinator
Bekannt sind solche Anlagen aus Kernkraftwerken. Sie werden als Rekombinator oder umgangssprachlich auch als "Töpfer-Kerze" bezeichnet. Ihre Aufgabe im Kernkraftwerk ist es, den entstehenden Wasserstoff im System wieder im Wasser zu binden, um so die Gefahr einer Wasserstoffexplosion zu verhindern. Sie finden tiefergehende Informationen zum Thema Rekombinator im Internet und in verschiedenen Blogseiten
4.2 KAT-Heizung Aufbau
Wie ein Rekombinator, besteht auch ein Autokat aus Metallen, mit denen die Katalyse von Wasserstoff möglich ist. Es scheint so zu sein das der bekannte Oxi-Kat der gerade für das nachrüsten älterer Autos verwendet wird, ideal ist um als KAt-Heizung verwendet zu werden.
Ich kenne andere Forscher, die mit neuen Katalysatoren gearbeitet haben und diese vor dem einleiten von Knallgas erst erhitzen mussten, bevor der KAT das Knallgas katalythisch zu Wasser rekombiniert hat. Beim Oxi-Kat ist das vorherige erhitzen des Katalysators nicht mehr nötig, da der Anteil an den benötigten Kathalysemetallen höher ist.
Das nachfolgende Bild zeigt einen prinzipiellen Aufbau solch einer KAT-Heizung mit möglichen Wasserkreislauf.
Hier wird kein offener, sondern ein geschlossener Kreislauf dargestellt. Da nach dem Katalysator kein Wasserstoff mehr in der Luft vorhanden sein sollte, sondern nur noch erhitze Luft und Wasserdampf, kann beides direkt zum Wärmetauscher gelenkt und danach dem KAT wieder zugeführt werden.
4.3 Gefahren der KAT-Heizung
Da bei diesem Aufbau das Knallgas NICHT direkt verbrannt wird, kann es bei nicht vorhandenen Lüfter oder Zugluft durch den KAT, zu einer Knallgasverpuffung in den vorderen Teil des Kalatysators
kommen. Hierbei besteht die Gefahr von Hörschäden und mehr. Daher ist der Ventilator ein wichtiger Bestandteil des Aufbaus. Wie bei allen HHO-Versuchen gilt auch hier, das auf die richtige
Schutzbekleidung geachtet werden sollte, um körperlichen Schaden vorzubeugen. Bei einem Versuch mit dem Notstromaggregat kam es zu eine Verpuffung im Auspuff und das Abgasrohr wurde weggeschleudert. Damals war der Hör- und Augenschutz sehr hilfreich.
4.4 Verpuffung verhindern durch Erdung
Abgas-Engel ein Freund und Knallgasforscher, hat einen einfachen Kat-Aufbau mit einem Platinkalatalysator umgesetzt, und hatte trotz Ventilator, nach kurzer Betriebszeit immer wieder eine Knallgasverpuffung im KAT. Er gab mir folgenden Hinweis:
Die Kat-Heizung hat immer wieder Verpuffungen produziert. Woher kommt der Funke dafür? Alleine das verwenden eines Ventilators hilft hier wohl nicht.
Wenn man sich den Katalyse-Prozess von Wasserstoff an Platin genau ansieht, fällt auf, dass das Platin zwei Elektronen aufnimmt, wenn es das H2-Molekül aufspaltet in zwei H-Atome. Viele
H2-Moleküle könnten auch viele Elektronen bedeuten und damit irgendwann den Funkenschlag, der vorher nicht erklärbar war.
Daher wurde der Kat per Kabel an die Erdung der Steckdose angeschlossen und das Ergebnis: Keine einzige Verpuffung in 2 Stunden Betrieb!
Für weitere Versuche könnte man die Erdung des KAT wieder entfernen und ein Spannungsmessgerät dazwischenschalten, um so zu prüfen ab welches Spannung am KAT die Verpuffung im inneren
stattfindet.
Was dringend bei allen Knallgas und Wasserstoffforschungen benötigt wird, ist ein einfacher und günstiger Sensor oder ein Messgerät, um kontinuierlich den Wasserstoffanteil im System zu überprüfen. Falls Ihnen solch ein Sensor oder Messgerät bekannt ist, wäre ich Ihnen dankbar, wenn sie sich mit mir in Verbindung setzen könnten.
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