Чертежи электролизера: Электролизер своими руками чертежи

Содержание

Химики собрали дешевый электролизер на солнечных батареях

Микрофотография наностержней оксида кобальта

Liang et al / ACS Nano, 2020

Американские и китайские химики разработали новый солнечный электролизер — устройство для получения водорода из воды при помощи солнечной энергии. Ученые намеренно отказались от использования дорогостоящих материалов: в основе электролизера — катализаторы из наностержней оксида кобальта и перовскитный солнечный элемент, которые заключены в упаковочную пленку. Эффективность преобразования солнечной энергии в водород — 6,7 процента. Результаты исследования опубликованы в журнале

ACS Nano.

Один из главных недостатков солнечных элементов — прерывистый характер работы. Мощность, выдаваемая солнечной электростанцией, зависит от сезона, времени суток и погоды. Поэтому для эффективного использования солнечной энергетики нужно научиться запасать энергию в светлое время суток, чтобы затем использовать ее, например, ночью. 

Проблему можно решить совмещением двух технологий: фотовольтаики и электрокаталитического получения водорода. В таком устройстве электричество, которое выработала солнечная батарея, сразу же используется для выделения водорода из воды путем электролиза. Далее водород можно использовать для получения электричества в темное время суток, а также хранить и перевозить. 

Энергия в таком устройстве преобразуется дважды: сначала энергия падающих фотонов переходит в электрическую энергию, а затем — в энергию химических связей молекулы водорода. Потери происходят на обоих этапах, поэтому эффективность таких устройств пока не очень высока: лучшие показывают эффективность в 16–19 процентов.

Обычно такие устройства изготавливают из кремниевых солнечных элементов, а в качестве катализаторов используют металлы платиновой группы — платину, иридий и рутений — и их соединения. Все эти материалы достаточно дороги, что затрудняет дальнейшее масштабирование солнечно-водородных систем.

Химики под руководством Цзюнь Лоу (Jun Lou) из Университета Райса впервые разработали солнечный электролизер, в котором не используются дорогостоящие материалы: солнечный элемент сделан из свинцово-галогенидного перовскита CH3NH3PbI3, а катализатор для электролиза воды — из наностержней оксида кобальта.

Схема электролизера

Liang et al / ACS Nano, 2020

Перовскит выбрали еще и потому, что такие элементы демонстрируют более высокие значения напряжения холостого хода, чем кремниевые — в случае электролиза воды это преимущество очень важно. Наностержни оксида кобальта, в свою очередь, — это материал с большой удельной площадью поверхности, который наносят на электроды для улучшения эффективности электролиза. 

Наностержни синтезировали гидротермальным методом из раствора нитрата кобальта и мочевины, а затем дополнительно допировали фосфором: для этого их нагрели в печи вместе с гидрофосфатом натрия при 300 градусах Цельсия. Добавка фосфора улучшает электрокаталитическую активность стержней, позволяя проводить электролиз при более низких значениях потенциала.

Авторы намеренно отказались от использования дорогостоящих и редких материалов везде, где это было возможно. Например, в перовскитном солнечном элементе они заменили золотой катод на катод из угля, а также отказались от полимерного слоя между активным слоем и катодом. Этот слой изготавливают из полимера, который пропускает только дырки, но не пропускает электроны. Синтез подобных полимеров очень сложен, поэтому отказ от них делает устройство значительно дешевле.

Кроме того авторы впервые поместили перовскитный солнечный элемент непосредственно в раствор электролита. Это позволило снизить омические потери и добиться лучшей эффективности устройства. Вода для перовскитных солнечных элементов очень опасна — даже небольшие ее количества воды приводят к необратимой деградации таких устройств. Поэтому солнечный элемент нужно было надежно инкапсулировать — здесь авторы тоже не отступили от своих принципов и использовали коммерчески доступную упаковочную пленку Surlyn. Их эксперименты показали, что, нагрев такую пленку до 150 градусов Цельсия в течение нескольких секунд, можно получить полностью герметичное покрытие, которое надежно предохраняет солнечный элемент от влаги.

Эффективность преобразования солнечного света в электричество составила 10,6 процентов, а суммарная эффективность электролизера — 6,7 процентов. Это пока меньше, чем у лучших электролизеров на кремнии и металлах платиновой группы, однако авторы полагают, что в будущем их электролизер можно будет улучшить — например, используя другой состав перовскитного материала или экспериментируя с составом катализатора. 

Фотоэлектролиз планируют использовать в том числе для обеспечения энергией космических кораблей. Для этих целей голландские химики разработали и испытали ячейку, которая может работать в условиях микрогравитации.

Наталия Самойлова

0529-2021-00104. Поставка запчастей для ремонта электролизера — Закупка вх.№ 140275

Название поляЗначениеОбязательность
Официальный сайт заказчика www.rt-ci.ru Нет
Организатор закупки АО «НПП «КОНТАКТ» Нет
Специализированная организация Не привлекается Нет
Mесто подачи заявок «Электронная торговая площадка» в информационно-коммуникационной сети «Интернет» по адресу: www.etprf.ru Да
Обеспечение заявки Не требуется. Да
Место и дата рассмотрения, оценки и сопоставления заявок 21 апреля 2021 г. «Электронная торговая площадка» в информационно-коммуникационной сети «Интернет» по адресу: www.etprf.ru Нет
Место и дата рассмотрения, оценки и сопоставления заявок (подведения итогов закупки) 26 апреля 2021 г. «Электронная торговая площадка» в информационно-коммуникационной сети «Интернет» по адресу: www.etprf.ru Да
Срок заключения договора Не ранее 10 дней и не позднее 20 дней со дня официального размещения протокола, которым были подведены итоги закупки Да
Срок отказа от проведения закупки Организатор закупки вправе отказаться от проведения закупки без каких-либо последствий в любой момент до окончания срока подачи заявок Да
Дополнительные комментарии Остальные и более подробные условия проведения закупки содержатся в документации о закупке. Да
Закупка с целью заключения договора с единичными расценками без фиксированного объема продукции Нет Да

Водород из воды своими руками. Использование водородного генератора для отопления

В современном обществе бытует мнение, что наиболее доступным по цене топливом является природный газ. На самом деле, ему существует альтернатива — водород. Его можно получить при расщеплении воды. Причем этот вид топлива будет бесплатным, если не учитывать тот факт, что придется собрать водородный генератор, компоненты которого нужно покупать.

Теоретическая основа

Водород является очень легким газообразным веществом. У него высокая химическая активность. Окисляясь, он дает большое количество тепловой энергии и при этом образует воду.

Водород обладает следующими свойствами:

Стоит отметить, что hydrogen и oxygen соединяются очень легко, а вот разделить их непросто. Для этого придется использовать электричество для запуска непростой химической реакции.

Простейший газогенератор для добычи водорода представляет собой емкость с жидкостью, внутри которой располагаются две пластины с подключением к электрической сети. Поскольку вода хорошо проводит ток, электроды вступают в контакт с малым сопротивлением. При прохождении электричества через пластины возникает химическая реакция, сопровождающаяся появлением водорода.

Водород. Учебный фильм для школьников по химии

Лучше всего собирать устройство для получения , которую называют классической. Здесь электролизер состоит из нескольких ячеек. В каждой из них находятся контактные пластины. Производительность установки определяется площадью поверхности электродов.

Ячейки следует поместить в хорошо изолированный корпус с заранее подключенными патрубками для водоснабжения и отведения водорода. Кроме того, на емкость должен иметься разъем для подключения электрической энергии.


Также нужно будет установить водяной затвор и обратный клапан. Они предотвратят поступление газа Брауна назад в резервуар. По такой съеме можно собрать гидролизер как для отопления дома, так и для автомобиля.

Собрать водородный электрогенератор для дома можно, но рентабельной затею назвать сложно. Дело в том, что для получения достаточных объемов газа придется использовать мощную электрическую установку. Она будет потреблять много дорогой энергии. Однако это не останавливает энтузиастов.

Чтобы собрать электролизер для получения водорода своими руками в домашних условиях, понадобится специализированный инструмент. Например, не обойтись без осциллографа и частотомера.

Вооружившись чертежами, первым делом нужно собрать ячейку гидролизера. Ее ширина и длина должны быть чуть меньше габаритов корпуса. Высота — не более 2/3 основной емкости.

Ячейку обычно делают из толстого текстолита с помощью эпоксидного клея. При сборке нижняя часть корпуса остается открытой.

На верхней стороне емкости насверливаются отверстия. Через них наружу выводятся хвостовики электродов. Также понадобится 2 дополнительных отверстия. Первое совсем маленькое для датчика уровня жидкости. Второе диаметром в 15 мм для штуцера. Последний следует закрепить механически. Все отверстия для пластин после установки последних заливаются эпоксидной смолой. Модуль размещается внутри корпуса и основательно герметизируется все той же эпоксидной смолой.

Перед установкой ячеек корпус водогенератора следует подготовить:

После загрузки топливных ячеек, подключения питания, соединения штуцера с приемником и установки крышки на корпус, сборку генератора можно считать завершенной. Остается заполнить емкость жидкостью и подключить дополнительные модули.

Собрать генератор кислорода своими руками — половина дела. Нужно подключить к нему дополнительные устройства, без которых он работать не будет. Например, датчик уровня жидкости нужно соединить с помпой для подачи воды через контроллер. Последний отслеживает сигналы датчика и при необходимости запускает подачу жидкости внутрь топливных ячеек.

Не обойтись и без устройства, позволяющего регулировать частоту тока на клеммах ННО генератора. Кроме того, вся электрическая часть должна иметь защиту от перегрузки. Для этого обычно используется стабилизатор напряжения.

Как сделать генератор водорода своими руками/How to make a DIY hydrogen generator

Что касается коллектора оксиводорода, то его простейший вариант представляет собой трубку, на которой закреплены: запорная арматура, обратный клапан и манометр.

По идее газ из коллектора можно сразу закачивать в печь системы отопления. На практике это невозможно, так как водород выделяет слишком много тепла. Поэтому перед использованием его смешивают с другим топливом.

Своими руками собрать такое устройство не так уж и сложно. Помогут в этом чертежи с пошаговыми инструкциями. Также нужно будет приготовить необходимые материалы: контейнер из пластика или корпус от старого аккумулятора, трубку длиной не менее метра, крепежные болты и гайки, герметик, лист нержавеющей стали, несколько штуцеров, фильтры и обратный клапан.

Процесс изготовления водородного генератора для автомобиля выглядит следующим образом:

Простейший гидролизатор для авто готов. Но перед установкой в транспортное средство нужно его проверить. Для этого устройство заполняется водой до уровня крепежных болтов на пластинах. К штуцеру подключается полиэтиленовый шланг. Его свободный конец опускается в заранее подготовленную емкость с жидкостью.

После подачи энергии на электроды поверхность воды во втором контейнере должна покрыться пузырьками газа. Если это произошло, то генератор готов к эксплуатации. Остается жидкость в нем заменить на щелочной электролит для повышения объемов производимого газа.

Следует понимать,что самодельный генератор водорода не является заменой традиционному топливу. Его устанавливают на автомобили в основном для экономии бензина. Она может достигать 50%. Кроме того, при использовании HHO снижаются вредные выхлопы, повышаются эксплуатационные сроки, уменьшается температура силового агрегата. И все это при ощутимом повышении мощности мотора.

Всеми любимая нержавейка — доступное, но недолговечное решение. Топливные ячейки на них довольно быстро выйдут из строя.

Также при сборке гидролизатора нужно соблюдать монтажные размеры. Чтобы их получить, нужно произвести сложные расчеты с учетом качества воды, необходимой мощности на выходе и т. д.

При изготовлении устройства значение имеет даже сечение проводов, по которым на электроды подается ток. Речь идет не о производительности генератора, а о безопасности его эксплуатации, но и этот важный нюанс нужно учитывать.

Главная проблема таких приборов — большие затраты электричества для получения оксиводорода. Они превышают энергию, которую можно получить от сжигания такого топлива.

Из-за низкого КПД цена водородной установки для дома делает производство этого газа и его последующее использование для отопления невыгодным. Чем впустую расходовать электричество, проще установить любой электрокотел. Он будет эффективнее.


Что касается автомобильного транспорта, то здесь картина не сильно отличается. Да, можно сделать гидролизер для экономии топлива, но при этом снижается безопасность и надежность.

Единственное, где водород можно эффективно применять как топливо, — газосварка. Аппараты на hydrogen весят меньше, они компактнее, чем кислородные баллоны, но намного эффективнее. К тому же стоимость получения смеси здесь не играет никакой роли.

Электролиз широко используется в производственной сфере, например, для получения алюминия (аппараты с обожженными анодами РА-300, РА-400, РА-550 и т.д.) или хлора (промышленные установки Asahi Kasei). В быту этот электрохимический процесс применялся значительно реже, в качестве примера можно привести электролизер для бассейна Intellichlor или плазменный сварочный аппарат Star 7000. Увеличение стоимости топлива, тарифов на газ и отопление в корне поменяли ситуацию, сделав популярной идею электролиза воды в домашних условиях. Рассмотрим, что представляют собой устройства для расщепления воды (электролизеры), и какова их конструкция, а также, как сделать простой аппарат своими руками.

Что такое электролизер, его характеристики и применение

Так называют устройство для одноименного электрохимического процесса, которому требуется внешний источник питания. Конструктивно это аппарат представляет собой заполненную электролитом ванну, в которую помещены два или более электродов.

Основная характеристика подобных устройств – производительность, часто это параметр указывается в наименовании модели, например, в стационарных электролизных установках СЭУ-10, СЭУ-20, СЭУ-40, МБЭ-125 (мембранные блочные электролизеры) и т.д. В данных случаях цифры указывают на выработку водорода (м 3 /ч).

Что касается остальных характеристик, то они зависят от конкретного типа устройства и сферы применения, например, когда осуществляется электролиз воды, на КПД установки влияют следующие параметры:


Таким образом, подавая на выходы 14 вольт, мы получим 2 вольта на каждой ячейке, при этом на пластинах с каждой стороны будут разные потенциалы. Электролизеры, где используется подобная система подключения пластин, называются сухими.

  1. Расстояние между пластинами (между катодным и анодным пространством), чем оно меньше, тем меньше будет сопротивление и, следовательно, больший ток пройдет через раствор электролита, что приведет к увеличению выработки газа.
  2. Размеры пластины (имеется в виду площадь электродов), прямо пропорциональны току, идущему через электролит, а значит, также оказывают влияние на производительность.
  3. Концентрация электролита и его тепловой баланс.
  4. Характеристики материала, используемого для изготовления электродов (золото – идеальный материал, но слишком дорогой, поэтому в самодельных схемах используется нержавейка).
  5. Применение катализаторов процесса и т.д.

Как уже упоминалось выше, установки данного типа могут использоваться как генератор водорода, для получения хлора, алюминия или других веществ. Они также применяются в качестве устройств, при помощи которых осуществляется очистка и обеззараживание воды (УПЭВ, VGE), а также проводится сравнительный анализ ее качества (Tesp 001).


Нас, прежде всего, интересуют устройства, производящие газ Брауна (водород с кислородом), поскольку именно эта смесь имеет все перспективы для использования в качестве альтернативного энергоносителя или добавок к топливу. Их мы рассмотрим чуть позже, а пока перейдем к конструкции и принципу работы простейшего электролизера, расщепляющего воду на водород и кислород.

Устройство и подробный принцип работы

Аппараты для производства гремучего газа, в целях безопасности, не предполагают его накопление, то есть газовая смесь сжигается сразу после получения. Это несколько упрощает конструкцию. В предыдущем разделе мы рассмотрели основные критерии, влияющие на производительность аппарата и накладывающие определенные требования к исполнению.

Принцип работы устройства демонстрирует рисунок 4, источник постоянного напряжения подключен к погруженным в раствор электролита электродам. В результате через него начинает проходить ток, напряжение которого выше точки разложения молекул воды.

Рисунок 4. Конструкция простого электролизера

В результате этого электрохимического процесса катод выделяет водород, а анод – кислород, в соотношении 2 к 1.

Виды электролизеров

Кратко ознакомимся с конструктивными особенностями основных видов устройств для расщепления воды.

Сухие

Конструкция прибора данного типа была показана на рисунке 2, ее особенность заключается в том, что манипулируя количеством ячеек, можно запитать устройство от источника с напряжением, существенно превышающим минимальный электродный потенциал.

Проточные

С упрощенным устройством приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 5. Как видим, конструкция включает в себя ванну с электродами «A», полностью залитую раствором и бак «D».


Рис 5. Конструкция проточного электролизера

Принцип работы устройства следующий:

  • входе электрохимического процесса газ вместе с электролитом выдавливается в емкость «D» через трубу «В»;
  • в баке «D» происходит отделение от электролитного раствора газа, который выводится через выходной клапан «С»;
  • электролит возвращается в гидролизную ванну через трубу «Е».

Мембранные

Основная особенность устройств этого типа – использование твердого электролита (мембраны) на полимерной основе. С конструкцией приборов этого вида можно ознакомиться на рисунке 6.

Рис 6. Электролизер мембранного типа

Основная особенность таких устройств заключается в двойном назначении мембраны, она не только переносит протоны и ионы, а и на физическом уровне разделяет как электроды, так и продукты электрохимического процесса.

Диафрагменные

В тех случаях, когда не допустима диффузия продуктов электролиза между электродными камерами, используют пористую диафрагму (что и дало название таким приборам). Материалом для нее может служить керамика, асбест или стекло. В некоторых случаях для создания такой диафрагмы можно использовать полимерные волокна или стеклянную вату. На рисунке 7 показан простейший вариант диафрагменного прибора для электрохимических процессов.


Пояснение:

  1. Выход для кислорода.
  2. U-образная колба.
  3. Выход для водорода.
  4. Анод.
  5. Катод.
  6. Диафрагма.

Щелочные

Электрохимический процесс невозможен в дистиллированной воде, в качестве катализатора применяется концентрированный раствор щелочи (использование соли нежелательно, так как при этом выделяется хлор). Исходя из этого, щелочными можно назвать большую часть электрохимических устройств для расщепления воды.

На тематических форумах советуют использовать гидроксид натрия (NaOH), который, в отличие от пищевой соды (NaHCO 3), не разъедает электрод. Заметим, что у последней имеются два весомых преимущества:

  1. Можно использовать железные электроды.
  2. Не выделяются вредные вещества.

Но, один существенный недостаток сводит на нет все преимущества пищевой соды, как катализатора. Ее концентрация в воде не более 80 грамм на литр. Это снижает морозостойкость электролита и его проводимость тока. Если с первым еще можно смириться в теплое время года, то второе требует увеличения площади пластин электродов, что в свою очередь, увеличивает размер конструкции.

Электролизер для получения водорода: чертежи, схема

Рассмотрим, как можно сделать мощную газовую горелку, работающую от смеси водорода с кислородом. Схему такого устройства можно посмотреть на рисунке 8.


Рис. 8. Устройство водородной горелки

Пояснение:

  1. Сопло горелки.
  2. Резиновые трубки.
  3. Второй водяной затвор.
  4. Первый водяной затвор.
  5. Анод.
  6. Катод.
  7. Электроды.
  8. Ванна электролизера.

На рисунке 9 представлена принципиальная схема блока питания для электролизера нашей горелки.


Рис. 9. Блок питания электролизной горелки

На мощный выпрямитель нам понадобятся следующие детали:

  • Транзисторы: VT1 – МП26Б; VT2 – П308.
  • Тиристоры: VS1 – КУ202Н.
  • Диоды: VD1-VD4 – Д232; VD5 – Д226Б; VD6, VD7 – Д814Б.
  • Конденсаторы: 0,5 мкФ.
  • Переменные резисторы: R3 -22 кОм.
  • Резисторы: R1 – 30 кОм; R2 – 15 кОм; R4 – 800 Ом; R5 – 2,7 кОм; R6 – 3 кОм; R7 – 10 кОм.
  • PA1 – амперметр со шкалой измерения не менее 20 А.

Краткая инструкция по деталям к электролизеру.

Ванну можно сделать из старого аккумулятора. Пластины следует нарезать 150х150 мм из кровельного железа (толщина листа 0,5 мм). Для работы с вышеописанным блоком питания потребуется собрать электролизер на 81 ячейку. Чертеж, по которому выполняется монтаж, приведен на рисунке 10.

Рис. 10. Чертеж электролизера для водородной горелки

Заметим, что обслуживание такого устройства и управление им не вызывает трудностей.

Электролизер для автомобиля своими руками

В интернете можно найти много схем HHO систем, которые, если верить авторам, позволяют экономить от 30% до 50% топлива. Такие заявления слишком оптимистичны и, как правило, не подтверждаются никакими доказательствами. Упрощенная схема такой системы продемонстрирована на 11 рисунке.


Упрощенная схема электролизера для автомобиля

По идее, такое устройство должно снизить расход топлива за счет его полного выгорания. Для этого в воздушный фильтр топливной системы подается смесь Брауна. Это водород с кислородом, полученные из электролизера, запитанного от внутренней сети автомобиля, что повышает расход топлива. Замкнутый круг.

Безусловно, может быть задействована схема шим регулятора силы тока, использован более эффективный импульсный блок питания или другие хитрости, позволяющие снизить расход энергии. Иногда в интернете попадаются предложения приобрести низкоамперный БП для электролизера, что вообще является нонсенсом, поскольку производительность процесса напрямую зависит от силы тока.

Это как система Кузнецова, активатор воды которой утерян, а патент отсутствует и т.д. В приведенных видео, где рассказывают о неоспоримых преимуществах таких систем, практически нет аргументированных доводов. Это не значит, что идея не имеет прав на существование, но заявленная экономия «слегка» преувеличена.

Электролизер своими руками для отопления дома

Делать самодельный электролизер для отопления дома на данный момент не имеет смысла, поскольку стоимость водорода, полученного путем электролиза значительно дороже природного газа или других теплоносителей.

Также следует учитывать, что температуру горения водорода не выдержит никакой металл. Правда имеется решение, которое запатентовал Стен Мартин, позволяющее обойти эту проблему. Необходимо обратить внимание на ключевой момент, позволяющий отличить достойную идею от очевидного бреда. Разница между ними заключается в том, что на первый выдают патент, а второй находит своих сторонников в интернете.

На этом можно было бы и закончить статью о бытовых и промышленных электролизерах, но имеет смысл сделать небольшой обзор компаний, производящих эти устройства.

Обзор производителей электролизеров

Перечислим производителей, выпускающих топливные элементы на базе электролизеров, некоторые компании также выпускают и бытовые устройства: NEL Hydrogen (Норвегия, на рынке с 1927 года), Hydrogenics (Бельгия), Teledyne Inc (США), Уралхиммаш (Россия), РусАл (Россия, существенно усовершенствовали технологию Содерберга), РутТех (Россия).

Устройство, которое позволяет получать водород из воды – это водородный генератор. Зачастую их применяют в автомобилях. Применение подобного устройства в авто оправдано. Выработанный водород поступает во впускной коллектор движка. Это позволяет сэкономить топливо и иногда увеличить его мощность. В США такие генераторы выпускают на заводах. Стоят они не дешево — от 300 до 800 долларов. В нашей стране предпочтительно сделать генератор самостоятельно.

Принцип работы водородного генератора

Молекула воды — это соединение из водорода и кислорода. Атомы имеют возможность создавать ионы. Если вы наблюдали за экспериментами, в которых используется катушка Теслы, то должны знать, что атомы ионизуются под воздействием электрического поля. При этом водород будет образовывать положительные, а кислород отрицательные ионы. В водородных генераторах электрическое поле используется для отсоединения молекул воды друг от друга.

Итак, расположив два электрода в воде нам нужно создать электрическое поле среди них. Для этого их необходимо подключить к клеммам аккумулятора или любого другого источника питания. Анод является положительным, а катод отрицательным электродами. Ионы, которые образовались в воде, будут подтянуты к электроду, чья полярность противоположна. Когда ионы соприкасаются с электродами, то их заряд нейтрализуется из-за добавления или удаления электронов. Когда появившийся между электродами газ выходит на поверхность, то его нужно обязательно послать в двигатель.

Водородные ячейки для авто включают в себя сосуд с водой, который располагается под капотом. Обычная водопроводная вода наливается в сосуд и туда добавляют чайную ложку катализатора и соды. Внутрь погружены пластины, подключенные к аккумулятору. При включении в авто зажигания, конструкция (водородный генератор) производит выработку газа.

Какие электроды лучше использовать?

Первые в мире электроды были изготовлены из меди, но выяснилось, что они далеки от идеала. К тому же медь дает сильную реакцию при контакте с водой. Происходит выделение большого числа загрязнителей, поэтому использование меди далеко не лучший вариант. Мы рекомендуем вам использовать электроды, которые выполнены из нержавеющей стали. Для сокращения вероятности коррозии нужно выбирать нержавеющую сталь высокого качества . Толщина листов должна быть около 2 мм, для уменьшения сопротивления.

Описание процесса сборки генератора водорода

Разобравшись в тонкостях действия водородного генератора, перейдем к его созданию. Для того чтобы собрать водородный генератор своими руками нам будет нужно:

  • канистра из полиэтилена;
  • провода для соединения;
  • резина из силикона;
  • специальный герметик;
  • шланги с хомутами.

Подобрав все необходимое, приступим к изготовлению генератора своими руками.

Сделать своими руками генератор водорода оказалось довольно просто. К тому же благодаря «работе своими руками» получилось значительно сэкономить. Генератор, сделанный подобным образом, не будет стоить дороже 100 долларов. В современных условиях можно найти массу приспособлений, которые используют водород. Поскольку запасы водорода в воде почти безграничны, то это позволяет увидеть перспективу массового применения подобных или модернизированных установок в будущем.

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Устройство и принцип работы генератора водорода

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H 2 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H 2 , да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H 2 надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

  • Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
  • При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
  • В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
  • При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор:

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

  • Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
  • Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
  • Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
  • Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
  • Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
  • Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

Электрическая схема ШИМ-регулятора Схема единичной пары электродов, используемых в топливной ячейке Мейера Схема ячейки Мейера Электрическая схема ШИМ-регулятора Чертёж топливной ячейки
Чертёж топливной ячейки Электрическая схема ШИМ-регулятора Электрическая схема ШИМ-регулятора

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

  1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

    Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

    При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

  2. Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
    — диаметр внешней трубки — 25.317 мм;
    — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.

    От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

  3. ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.

    Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.

  4. Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
  5. Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.

    Конструкция бабблера

  6. Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
  7. Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
  8. Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
  9. Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

  • ножовку по металлу;
  • дрель с набором свёрл;
  • набор гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвёртки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Обратите внимание на статью, в которой приведены другие источники энергии, которую можно использовать для обустройства отопления дома:

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Схема топливной ячейки «сухого» типа

  1. Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм.
  2. В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой.

    Изготовление боковых стенок

  3. Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению.
  4. Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон.
  5. В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков.

    Вот такой комплект деталей необходимо подготовить перед сборкой топливной ячейки

  6. Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.
  7. После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов.

    Укладку электродов начинают с уплотняющего кольца

    Обратите внимание: плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы с разноимёнными зарядами будут касаться, вызывая короткое замыкание!

  8. Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора.

    При сборке пластин важно правильно ориентировать выходные отверстия

  9. После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.

    При финальной затяжке обязательно контролируют параллельность боковых стенок. Это позволит избежать перекосов

  10. При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру.
  11. Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания.

    Собрав несколько топливных ячеек и включив их параллельно, можно получить достаточное количество газа Брауна

  12. На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Видео: Сборка устройства

Видео: Работа конструкции «сухого» типа

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

В процессе работы установки важно не перегревать генератор. При повышении температуры до 65 градусов Цельсия и более электроды аппарата будут загрязняться побочными продуктами реакции, из-за чего производительность электролизёра уменьшится. Если же это всё-таки произошло, то водородную ячейку придётся разобрать и удалить налёт при помощи наждачной бумаги.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Поделитесь статьей с друзьями:

Похожие статьи

Используя принцип получения водорода с помощью электролиза водного раствора щелочи, описанный в журнале «Моделист-конструктор» № 7 за 1980 год, я решил сделать более 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 электропитания стандартного выпрямителя для подзарядки аккумуляторных батарей облегчает изготовление установки и делает работу с ней безопасной. Относительно небольшая, но вполне достаточная для нужд моделиста производительность аппарата позволила предельно упростить конструкцию водяного затвора и гарантировать пожаро- и взрывобезопасность.

Для тех, кто незнаком с предыдущей публикацией, напомню устройство электролизера. Между двумя платами, соединёнными четырьмя шпильками, размещена батарея стальных пластин-электродов, разделенных резиновыми кольцами. Внутренняя полость батареи наполовину заполнена водным раствором КОН или NaOH. 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. 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.

Для плат электролизера я использовал толстое оргстекло. 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, и все же идеальный для этого инструмент — «кругорез-универсал», описанный в «М-К» № 4 за 1985 год.

Четыре стальные шпильки М8, соединяющие детали, изолированы кембриком Ø10 мм и пропущены в соответствующие отверстия Ø11 мм.

Количество пластин в батарее — 9. Оно определяется параметрами блока электропитания: его мощностью и максимальным напряжением — из расчета 2В 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 4-5-процентный 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 5А обеспечивает необходимую производительность горючей смеси для форсунки — иглы С внутренним Ø0,6 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 электролизера. Штуцеры емкостей сделаны из медных трубок Ø4 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 Ø 5 мм электролизер с промежуточной емкостью, последнюю — с водяным затвором, а его выходной штуцер более длинной трубкой — с форсункой-иглой. 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 кем 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.

Ю. ОРЛОВ, г. Троицк, Московская обл.

Изделия огнеупорные шамотные барьерные марки БШИ, БШИ-2

Применение: для футеровки электролизеров алюминиевой промышленности и других тепловых агрегатов.

 

Физико — химические показатели БШИ, БШИ-2 Изделия огнеупорные шамотные барьерные для футеровки алюминиевых электролизеров соответствуют:

БШИ-1 ТУ 1549-058-05802299-2006

БШИ-2 ТУ 1549-066-05802299-2008

 

Технические характеристики

 

№ п/п

Наименование показателя

БШИ

БШИ-2

1

Массовая доля, %:

 

Al2 O3, в пределах 28-34 28-34

SiO2, не менее

60

2

Огнеупорность, 0С, не ниже

1650

1650

3

Открытая пористость, %, не более

18

12

4

Предел прочности при сжатии, Н/мм2, не менее

60

60

5

Температура начала размягчения, 0С, не ниже

1300

1350

6

Криолитоустойчивость, мм, не более

3 (факультативно)

3

7

Теплопроводность при 9000С (по горячей стороне образца), Вт/(м·К), не более

1,5 (факультативно)

1,5 (факультативно)

8

Кажущаяся плотность, г/см3, не менее

2,10

2,20

Примечание: Криолитоустойчивость, теплопроводность определяют факультативно для набора статистических данных, не является браковочным признаком.

Изготовление изделий возможно по чертежам заказчика.

Форма и размеры изделий соответствуют ГОСТ 8691.

 

Предельные отклонения размеров изделий в мм

 

Размер

Предельные отклонения, мм

Прямые изделия нормальных размеров:
длина

±1

ширина

±1

толщина

±1

Фасонные изделия:

 

до 250 мм включ.

±1

свыше 250 до 400 мм включ.

±2

До настоящего времени производство огнеупоров в России было ориентированно на потребности черной металлургии. Предполагается, что жесткие условия службы огнеупоров в черной металлургии смогут удовлетворить требования, предъявляемые к службе огнеупоров в цветной металлургии, где режим температур и агрессивность сред ниже. Однако, в большинстве случаев потенциальные возможности этих огнеупоров в печах предприятий цветной металлургии не реализуются.

Главным потребителем огнеупоров в цветной металлургии является алюминиевая промышленность. Наибольший объем огнеупорных материалов приходится на производство первичного алюминия, в частности, на футеровку катодной части электролизера и на футеровку вращающихся печей глиноземного производства.

Причиной раннего выхода ванн электролизеров из строя часто заключается в проникновении агрессивных компонентов электролита или расплава металла в изоляцию подины, поэтому при попытках затруднить проникновение или снизить скорость данного процесса применяют различные типы барьерных материалов. Любое проникновение фторидов алюминия в изоляционные материалы является вредным и приводит к избыточным тепловым потерям или уменьшения срока службы ванны.

Преимущества применения огнеупоров в изоляции алюминиевых электролизеров:
Снижение тепловых потерь в окружающую среду, что позволит использовать более низкое рабочее напряжение в ванне теплового агрегата.
Поддержание оптимального температурного режима процесса электролиза.
Компенсация температурных деформаций, возникающих при разогреве электролизеров, без нарушения целостности футеровки.
Защита стального кожуха электролизеров от локальных перегревов при создании физического или химического барьера, препятствующего выходу паров натрия и фтора.
Повышение срока службы электролизеров.

Обычно огнеупорные изделия используются непосредственно под катодными блоками для защиты изоляции, также они могут использоваться в качестве барьера против фильтрации, поскольку они во время реакции с компонентами электролита образуют твердые или высоковязкие монолитные барьеры, которые останавливают и сильно ограничивают дальнейшее впитывание расплавов.

На сегодняшний день технология производства барьерных шамотных изделий освоена на Богдановичском ОАО «Огнеупоры» с выпуском изделий не менее шести типоразмеров. На Уральском алюминиевом заводе цоколь электролизера был смонтирован из этих изделий, и при исследовании электролизера после службы были зафиксированы положительные показатели его работы. Одним из основных свойств огнеупоров, определяющих их поведение в конструкции электролизера, является температурный коэффициент линейного расширения. Изделия марки БШИ выпускаются с очень низким температурным коэффициентом линейного расширения (ТКРЛ), что позволяет снизить аварийность катодных блоков при розжиге до 15%. В настоящее время работает 7 опытных электролизеров, электролизер №704 на 330КА.

Технические показатели барьерных шамотных изделий марки БШИ (в соответствии с ТУ 1549-058-05802299-2006)

Разработка комплексной футеровки для цоколя катодной части электролизера.
Проведение лабораторных испытаний образцов барьерных материалов.
Освоение методов испытаний, например, «методом чаши» для исследования степени проникновения электролита в изделия.
Выпуск опытно-промышленной партии, подготовка производства к выпуску изделий марки БШИ, разработка и утверждение нормативной документации.
Разработка новых видов огнеупоров для электролизера проводилась по трем направлениям:
Выпуск компактных барьерных изделий разных типоразмеров с ужесточенными допусками по геометрическим размерам, более низкой пористостью, высокой механической прочностью, высокой стойкости к расплаву криолита.
Выпуск сухой барьерной смеси.
Производство барьерного мертеля, который может использоваться в сухом виде и в виде раствора для кладки барьерных изделий.

Главной задачей при разработке новых изделий являлось снижение проникновения расплава электролита в сравнении с шамотными изделиями.

Комплектация цоколя электролизера огнеупорными материалами и их подбор с требуемыми свойствами играет важную роль в долговечности и поддержании стабильности теплового равновесия футеровки в целом. Основными показателями, по которым отечественные огнеупоры ранее уступали зарубежным изделиям известных торговых марок (АТ-21, ВВ-20 Cilgard, Alubar-1100), являются отклонения по геометрическим размерам, более высокая пористость, меньшая механическая прочность, низкая стойкость к криолиту.

В зависимости от функций и положения в катоде неугольная часть обычной подины может быть подразделена на следующие три типа материала:
мягкие материалы, являющиеся подстилкой для катодных блоков и обеспечивающих их выравнивание (слой сухой барьерной смеси).
плотные огнеупорные материалы, действующие как основа, на которой размещаются блоки. Эти огнеупоры составляют основной фронт сопротивления для фторидов и позволяют уменьшить температуру в изоляционных материалах, расположенных ниже.
материалы с низкой теплопроводностью, уменьшающие теплопотери из электролизера.

Барьеры, применяемые в электролизерах, могут быть физическими, химическими и комбинированными из указанных. Физические барьеры работают только по принципу герметичности, т.е. они не взаимодействуют с фильтрующими материалами и непроницаемы для них. Большинство физических барьеров замедляют проникновение или останавливают его на определенный промежуток времени. Если такой барьер разрушен, то в дальнейшем его функции ограничены. Химические барьеры производятся из специальных огнеупорных материалов, которые замедляют дальнейшее проникновение за счет реакций с внедряемой жидкостью таким образом, что образуется либо твердое вещество, либо очень вязкая жидкость.

Катодную ячейку электролизера можно представить как химический реактор со сложным набором физико-химических процессов, многие из которых до конца не изучены.

Первичной реакцией разрушения футеровки катода является образование паров натрия:

Al (расплав) + 6NaF (в криолите) = 3 Na + Na 3 AlF6 (расплав)
В дальнейшем химические процессы в огнеупоре протекают по-разному.
В огнеупорных материалах с высоким содержанием SiO2 протекает следующая реакция:
4Na + 13 SiO2 (в огнеупоре) + 2Al2O3 (в огнеупоре) = 4NaAlSi3O8 (альбит) + Si (ж)

Вязкий расплав с высоким содержанием Si резко снижает скорость диффузионных процессов и, следовательно, скорость износа футеровки. Согласно последним исследованиям, содержание кремнезема в исходном огнеупоре не должно быть менее 53%.

В огнеупорных материалах с высоким содержанием Al2O3 протекает следующая реакция:

4Na + 5SiO2 (в огнеупоре) + 2Al2O3 (в огнеупоре) = 4NaAlSiO4 (нефелин) + Si (ж)

Огнеупор взаимодействует не только с парами натрия, но и с фтористым натрием с образованием альбита, нефелина и β-глинозема:

6NaF + 9SiO2 + 2Al2 O3 = 3NaAlSi3O8 (альбит) + Na3AlF6 (↑ содержанием SiO2)
6NaF + 3SiO2 + 2Al2 O3 = 3NaAlSiO4 (нефелин) + Na3AlF6 (↑ содержанием Al2O3)
12NaF + 34Al2O3 = 3(Na2O * 11Al2O3) (β-глинозем) + 2Na3AlF6 (↑ содержанием SiO2)

Однако, любая кладка из барьерных изделий имеет швы, через которые расплав паров натрия и фтора проникает очень быстро, даже если не образовались большие отверстия в угольной подине. В этом случае огнеупор не имеет времени для реакции образования «естественного» барьерного слоя. Использование кладки с применением барьерного мертеля будет улучшать ситуацию, но швы все равно останутся слабым местом, т.к. некоторые из них могут раскрываться (особенно во время операций обжига и пуска).

При исследовании характера повреждения катодных блоков стало очевидным, что до 4-х трещин, пересекающие катодные блоки подины, проходят через одну точку. Также, были проведены сравнения по показателю ТКРЛ огнеупорных изделий марок ШБ и БШИ. Изделия марки БШИ имеют стабильный показатель термического коэффициента линейного расширения (ТКРЛ), который составляет 0,5; изделия марки ШБ — в пределах 1,5-7. Специалисты ООО «РусКерамика» предполагают, что эти факторы являются одной из причин аварийного выхода из строя катодных блоков, при устранении которой будет увеличиваться срок службы электролизеров.

В процессе исследований, а также по наблюдениям при сухой выбойке цоколей было отмечено, что большинство методов испытания огнеупоров на стойкость к расплаву электролита не дают достоверной оценки барьерных изделий.

ООО «РусКурамика» разработало новые методики по испытаниям стойкости к расплаву электролита сухих барьерных смесей и компактных барьерных блоков, которые были рассмотрены и одобрены ведущими специалистами ОАО «СибВАМИ» и признаны правильными и достоверными.

НАБОР

ЯЧЕЕК от Techie Teacher

Цифровые направленные рисунки — отличный способ для учащихся практиковать , следуя указаниям , одновременно изучая, как использовать цифровые инструменты для создания дизайнов . Этот ресурс представляет собой набор моих рисунков, ориентированных на ячейки, которые потребуют от студентов создания диаграммы растительной и животной клетки. Набранные направления доступны для редактирования. Словарный запас охватывает следующие термины: цитоплазма, органеллы, клеточная стенка, клеточная мембрана, вакуоль, ядро, ядрышко, митохондрии, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, рибосомы, лизосомы.

Преподаватель спроецирует на доску презентацию с инструкциями в Google Slides ™. Учащиеся откроют новый шаблон Google Drawing ™ на своем Chromebook, ноутбуке или компьютере. (Google Drawing недоступен на iPad). На слайдах презентации учащиеся проходят каждый этап создания растительной клетки. Каждый шаг анимирован (в режиме презентации), поэтому учащиеся могут читать инструкции, выполнять инструкции на своем устройстве, а затем проверять, правильно ли они выполнили шаг, когда продвигается основная презентация (просто щелкните!). Я даже включил анимированные гифки, чтобы показать студентам, как использовать инструмент полилинии для рисования определенных частей. Шаги рассматривают определения важных терминов словаря. Последний шаг упражнения является необязательным, и учащиеся могут маркировать части своих растительных и животных клеток. Они также могут сохранить свою ячейку как файл png и загрузить ее в цифровой блокнот, презентацию или любой другой проект, над которым они могут работать.

Охваченные технологические навыки:

★ Отменить
★ Инструмент «Фигуры»
★ Толщина линии
★ Инструмент заливки
★ Создание прозрачных фигур
★ Рисование линий
★ Инструмент полилинии
★ Наклон фигур
★ Изменение размера фигур
★ Инструмент рисования
★ Группирование фигур вместе
★ Дублирование фигур
★ Добавление текстовых полей
★ Изменение шрифта
★ Изменение размер шрифта
★ Изменение цвета шрифта

Другие навыки рисования в Google можно найти в моих ОСНОВНЫХ ЧАСТЯХ ЦИФРОВОГО РИСУНКА ЦИФРОВЫХ ЦВЕТОВ, ЦИФРОВОГО РИСУНКА БАБОЧКИ и ЦИФРОВОГО РИСУНКА БАБОЧКИ!

Этот продукт представлен в виде ссылки в файле PDF.Во-первых, убедитесь, что вы вошли в свою учетную запись Google. Щелкните ссылку, и вам будет предложено «Сделать копию». Переименуйте файл как хотите. Презентация будет отправлена ​​прямо на ваш Диск!

© 2015 Google и Google Apps являются зарегистрированными товарными знаками Google Inc.

Сопутствующие продукты
• Создайте свой собственный смайлик на Google Drive ™
• СОЗДАЙТЕ СОВМЕСТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОЕКТ ДЛЯ GOOGLE DRIVE ™
• СОЗДАЙТЕ T- КОЛЛАБОРАТИВНЫЙ ЦИФРОВОЙ ПРОЕКТ ДЛЯ GOOGLE DRIVE ™
• РАЗРАБОТКА ОБЛОЖКИ КНИГИ ПРОЕКТ ДЛЯ СОТРУДНИЧЕГО КЛАССА
• РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА
ДЛЯ СОВМЕСТНОГО КЛАССА ПРИЛОЖЕНИЯ • ПРОЕКТЫ ЦИФРОВОГО СОЗДАНИЯ ДЛЯ GOOGLE DRIVE ™

************* ************************************************ ***********

Следуй за мной, чтобы получать уведомления о моих последних ресурсах! (Щелкните звездочку рядом со значком Techie Teacher)

Вы также можете подписаться на меня на:

FACEBOOK
Pinterest
Instagram
Twitter
YouTube
The Techie Teacher®

Как нарисовать клетку животного

Легко, шаг за шагом Учебник по рисованию клеток животных

Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы сохранить учебник в Pinterest!

Если вы учитель или студент, наше руководство по рисованию клеток животных станет прекрасным дополнением к вашему уроку биологии.Студенты могут познакомиться с частями клетки, когда они начертят подробную схему.

Органеллы уже отмечены для вас. Самое приятное, что наш урок рисования делает обучение увлекательным!

Клетки животных называются эукариотическими клетками или эукариотами. Они отличаются от бактерий или прокариотических клеток, также известных как прокариоты, тем, что имеют четко выраженное ядро ​​и органеллы.

Ваше тело состоит примерно из 30 триллионов эукариотических клеток, но эти клетки слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.Ученые могут изучать анатомию клеток, помещая их на предметное стекло микроскопа.

Вы также можете изучить их с помощью этого урока рисования мультфильмов структуры клеток животных!

Если вам понравился этот урок, см. Также следующие руководства по рисованию: Cartoon Scientist, Doctor и DNA.

Пошаговые инструкции по рисованию клетки животного

Рисование клетки животного — шаг 1

1. Начните с обрисовки поперечного сечения клетки. Поскольку это поперечное сечение, кажется, что часть ячейки была вырезана, чтобы вы могли заглянуть внутрь.Изогнутой линией очертите большую фигуру в форме сердца. Затем нарисуйте еще одну фигуру в форме сердца внутри первой.

Наконец, нарисуйте изогнутую линию, параллельную нижней части внутренней формы сердца, позволяя ей присоединиться к внешней форме. Теперь у вас есть клеточная мембрана, трехмерный край, где она срезана, и цитоплазма внутри клетки.

Рисование клетки животного — шаг 2

2. Нарисуйте круглую форму в центре клетки, чтобы сформировать ядро. Внутри него используйте изогнутые линии, чтобы заключить последовательно две круглые формы меньшего размера, каждая из которых слегка заострена на концах.Самая большая форма — это ядро. Внутри вы видите вырез ядра. Самая маленькая форма — ядрышко.

Затем проведите прямую линию через поперечное сечение клетки и ядра, чтобы обозначить угол вырезанного участка.

Рисование клетки животного — шаг 3

3. Затем вы нарисуете эндоплазматический ретикулум выше и ниже ядра. Используйте серию изогнутых линий, чтобы заключить неправильную форму. Затем детализируйте изгибы и повороты сетки с помощью изогнутых линий.

Рисование животной клетки — шаг 4

4. Нарисуйте внешнюю поверхность ядерной мембраны маленькими кружками. Затем начните рисовать митохондрии в форме бобов, электростанцию ​​клетки. Текстурируйте митохондрии волнистой линией.

Рисунок клетки животного — шаг 5

5. Обведите контуром другой тип органелл — гладкую эндоплазматическую сеть. Используйте изогнутые линии, чтобы обвести шарообразные формы.

Рисунок клетки животного — шаг 6

6. Обведите контуром более неправильные структуры. Нарисуйте их все изогнутыми линиями.Некоторые из них представляют собой гладкую эндоплазматическую сеть, а другие — аппарат Гольджи.

Рисование клетки животного — шаг 7

7. Затем нарисуйте лизосомы и рибосомы. Нарисуйте большие овалы для лизосом и группы маленьких для рибосом. Нарисуйте еще одну неправильную структуру, но не текстурируйте ее. Это не сетка; это центриоль.

Рисование клеток животных — шаг 8

8. Начните маркировать органеллы и другие клеточные структуры. Вы помните, как каждый называется? Лизосомы — большие овалы.Грубый эндоплазматический ретикулум расположен выше и ниже ядра . Маленькие овалы на поверхности ядра — это ядерных пор , а структура в его центре — ядрышко . Каждая бобовидная структура представляет собой митохондрию , а пространство между структурами представляет собой жидкость, называемую цитоплазмой .

Рисование клетки животного — шаг 9

9. Завершите маркировку клетки. Неправильные структуры с линиями внутри — это гладкая эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи .Неправильная форма без текстуры — центриоль . Группы маленьких овалов — это рибосом , а внешний край фигуры — клеточная мембрана .

Полный рисунок клетки животного

Раскрасьте свою мультипликационную диаграмму анатомии клетки животных. Хотя цвета на нашей иллюстрации не отражают естественную окраску, они помогают различать разные части.

Прокрутите вниз, чтобы загрузить этот учебник в формате PDF.

Печатное руководство по рисованию

УСТРАНЕНИЕ НЕПОЛАДОК УЧАСТНИКА

Все еще видите рекламу или не можете загрузить PDF-файл?

Сначала убедитесь, что вы вошли в систему.Вы можете войти в систему на странице входа в систему.

Если вы по-прежнему не можете загрузить PDF-файл, наиболее вероятным решением будет перезагрузка страницы.

Это можно сделать, нажав кнопку перезагрузки браузера.

Это значок в виде круглой стрелки в верхней части окна браузера, обычно в верхнем левом углу (вы также можете использовать сочетания клавиш: Ctrl + R на ПК и Command + R на Mac).

Микроскоп и клеточная теория. Четкие рисунки ячеек появляются в …

Контекст 1

… Два коллеги, Маттиас Якоб Шлейден (1804–1881) и Теодор Шванн (1810–1882), заложили основы клеточной теории, признав, что живые организмы в основном состоят из клеток (рис. 6). Эта точка зрения была впервые высказана в 1838 году Матиасом Шлейденом, исследования которого с помощью простых микроскопов привели его к открытию, что растения состоят из клеток (Schleiden, 1838). …

Context 2

… панцири долгое время считались тестовыми объектами для микроскопа, и мы можем видеть, насколько хорошо эти образцы разрешаются одними и теми же линзами.С помощью линзы № 1 микроскопа Брауна мы можем различить немного больше, чем контур панциря диаметром 25 мкм и наличие мелких деталей (рис. 16). Линза № 2 позволяет визуализировать детали в виде круглых пор (рис. 17). …

Context 3

… увеличение увеличивается, мы можем начать различать все более мелкие детали внутри панциря диатомовых водорослей. Этот образец имеет размер 25 мкм в поперечнике, и под линзой № 1 с увеличением 170 × мы уже можем начать различать, что более темные детали, показанные на Рисунке 16, на самом деле являются круглыми структурами.Некоторая структура также появляется по направлению к периферии, где мы теперь можем видеть, что край клетки образует полупрозрачный ободок. …

Контекст 4

… ручные микроскопы были сделаны грубо, с достаточным вниманием к деталям, чтобы гарантировать их правильное функционирование (рис. 25). Конструкция микроскопов была простой, но очень эффективной (рис. 26), а детали, которые он наблюдал, кажутся настолько детализированными для такого бесхитростного прибора, что недоброжелатели сомневались в его утверждениях с того дня, как они были сделаны.Профессор Р. В. Джонс однажды рассказал мне, как он руководил экзаменом для студентов-медиков, в ходе которого в одном вопросе требовалось объяснить, почему Левенгук теоретически не мог наблюдать бактерии с помощью простого микроскопа. …

Контекст 5

… Многим ранним микроскопам не хватало такой прочности. Некоторые из них, например инструмент, разработанный Уильямом Уизерингом (1741–1799), были сделаны из дерева. Другие, такие как микроскоп с винтовым цилиндром, усовершенствованный Джеймсом Уилсоном (1665–1730), имели форму цилиндра, в который объект можно было вставить через прорези с обеих сторон (рис. 3).У других был корпус микроскопа и линзы, установленные на штативе, конструкция, популяризированная молодым Эдмундом Калпепером (1670–1738). Все это были прекрасные конструкции в своем роде и подробно обсуждались в другом месте (Clay & Court, 1932), но ни один из них нельзя рассматривать как конструкцию, которая является наследницей сегодняшних микроскопов. Однако простой микроскоп, которым пользовались Чарльз Дарвин и его современники, указывает путь. Он имел прочную вертикальную опорную ножку, установленную на прочном основании, а под прямым углом к ​​ней находилась рука, удерживающая лупы.С точки зрения дизайна, это был предшественник оптических микроскопов, которые мы видим сегодня. Микроскопы Чарльза Дарвина были нескольких типов (Burnett & Martin, 1992), и его более поздние инструменты совершили скачок от простой портативной конструкции к тяжелому, сложному ахроматическому микроскопу, который стал настолько популярным во второй половине девятнадцатого века. Среди других сотрудников, чья активная карьера охватывала время, когда простой микроскоп был вытеснен составными микроскопами, были Джордж Бентам (1800–1884) и сэр Джозеф Далтон Хукер (1817–1911).Мы видели, что Дарвин рекомендовал простой микроскоп еще в 1848 году, и даже в 1860 году он писал Дэниелу Оливеру, говоря: «Поместите [растущий Drosera rotundifolia] лист под простой микроскоп и посмотрите, равномерно ли покрыты чувствительные волоски. 2 И даже позже, в 1864 году, он написал Асе Грею следующее (Дарвин, 1864): Я приложу несколько образцов, и, если вы сочтете это целесообразным, вы можете поместить их под простой микроскоп. В своих знаменитых «Очерках ботаники» Бентам (рис. 4) писал (Бентам, 1877): «Дома удобнее иметь установленную линзу или простой микроскоп со столиком, вмещающим стеклянную пластину, на которую можно класть цветы; и пара рассекателей, один из которых должен быть узким и заостренным, или просто острием, как толстая игла, на рукоятке; у другого должно быть заостренное лезвие с острым краем, чтобы делать чистые срезы через яичник.Сложный микроскоп нужен редко, за исключением криптогамной ботаники и анатомии растений. Для простого микроскопа достаточно линз с фокусом 1 4, 1 2, 1 и 1 2 дюйма. Для большинства ученых было откровением признать, что однообъективный микроскоп оставался столь популярным еще долгое время после того, как наступила эра ахроматических микроскопов. Безусловно верно, что наш нынешний взгляд на микроскопическую природу жизни был получен из усилий пионеров микроскопистов в хроматическую эру, точно так же, как консолидация того, что мы могли бы назвать общепринятым взглядом на понимание жизни, была явно обусловлена ​​ахроматическим, составные микроскопы, конструкция которых более прочно основана на принципах оптической физики.Клетки были обнаружены с помощью простого микроскопа, а повсеместность клеточного деления была установлена ​​польским микроскопистом Робертом Ремаком (1815–1865) в Берлине в 1841 году (Ремак, 1852, 1855). Это решающее явление было дополнительно исследовано многими другими в 1850-х годах. Ремак сделал серьезные шаги в нашем понимании роли клетки. Карл Эрнст фон Бэр считал, что в эмбрионе четыре зародышевых листка, а Ремак признал, что их всего три: эктодерма, мезодерма и энтодерма.Уже к середине девятнадцатого века научное понимание того, как устроена жизнь, вступало в эпоху, которую мы признаем сегодня. Глобулярные теории, предшественники клеточной теории, были довольно популярны в начале девятнадцатого века и предполагали, что живая материя в конечном итоге состоит из небольших глобул. Эффекты дифракции при наблюдении за небольшими структурами с ограниченным конусом освещения приводят к тому, что частицы имеют «шаровидный» вид, а полосы, которые могут появиться, когда одна линза используется немного не в фокусе, могут создавать аналогичное впечатление.Многие исследователи, по мере улучшения понимания микроскопов, точно описали различные типы и структуры клеток (включая ядро ​​и потоки цитоплазмы, наблюдаемые Брауном), но идея о том, что клетки являются универсальными единицами, связана с Шлейденом в 1838 году и Шванном в 1839 году (рис. ). Эта работа, однако, последовала за крупными открытиями, сделанными с помощью простых микроскопов, которые побудили Рудольфа Вирхова в 1855 году воскликнуть: «Все живые клетки возникают из ранее существовавших клеток» (omnis cellula e celulla), которые стали известный как биогенный закон.Два коллеги, Маттиас Якоб Шлейден (1804–1881) и Теодор Шванн (1810–1882), заложили основы клеточной теории, признав, что живые организмы в основном состоят из клеток (рис. 6). Эта точка зрения была впервые высказана в 1838 году Матиасом Шлейденом, исследования которого с помощью простых микроскопов привели его к открытию, что растения состоят из клеток (Schleiden, 1838). Легенда гласит, что Шлейден пил кофе после обеда вместе с Теодором Шванном, когда два микроскописта обнаружили, что их результаты в микроскопии растений и животных имеют много общего.Они перебрались в лабораторию Шванна, чтобы Шлейден мог наблюдать структуры, описанные Шванном, и из этого возникла клеточная теория. В следующем году Теодор Шванн опубликовал свое мнение о том, что все животные тоже состоят из клеток (Matile, 1998), хотя он ошибочно полагал, что клетки могут образовываться de novo. Шлейден необычайно хорошо познакомился с науками о жизни (старый Норденски, ̈ 1928 г.), поскольку начал взрослую жизнь в качестве адвоката. Он родился в Гамбурге в семье врача, изучал юриспруденцию и стал доктором юридических наук.Он не был хорош в этом и стал известен как неудачливый адвокат, что угнетало его до такой степени, что он решил положить конец своей меланхолии и выстрелил себе в голову. Он был не лучше в самоубийстве, чем на практике закона, так как он выжил при попытке и остался с раной на лбу, которая вскоре зажила. Он обратился к естественным наукам, получил докторскую степень по медицине и философии и закончил свою карьеру профессором ботаники в Йене. Хотя клеточная теория (Wolpert, 1995) является синонимом имен Шлейдена и Шванна (Schwann, 1839) 3, эти два исследователя не были первыми, кто осветил основные концепции.Людольф Христиан Тревиранус (1779–1864) опубликовал статью о внутренней структуре сосудистых растений (Treviranus, 1806) и четко признал, что ткани делятся на отдельные клетки. За ним внимательно следил Иоганн Якоб Пол Молденхауэр (1766–1827), занимавший должность außerordentlicher профессора f ur ̈ Botanik und Obstbau (экстраординарный профессор ботаники и фруктовых деревьев) в Кейле, и чья великая работа раскрыла большую часть микроскопической природы сосудистых тканей растений (Moldenhawer, 1812).Молденхауэр продемонстрировал истинную природу устьиц (окруженных двумя замыкающими клетками, а не одной клеткой с отверстием) и паренхимы. Он также является исследователем, который первым понял значение кольцевых колец в стволах деревьев. Все его работы выполнялись с помощью простых микроскопов, физика которых в то время была неизведанной наукой. Простой микроскоп был использован французским самоучкой Феликсом Дюжарденом (1801–1860) в своих исследованиях живых клеток, что привело его в 1835 году к распознаванию во всех таких клетках того, что стало известно как протоплазма (Matile, 1998).Это не первое наблюдение за действием цитоплазмы. Тонкие цитоплазматические нити в живых клетках уже были идентифицированы и изучены шотландским врачом и ботаником Робертом Брауном (1773–1858) в его исследованиях паутинного червя (Tradescantia virginiana) в 1828 году (рис. 7). В то время как Браун исследовал цветковые структуры этого привлекательного растения с помощью своего простого микроскопа, он изучал большие фиолетовые клетки, из которых состоят тычиночные волоски, характерные для каждого цветка.Пробегая через вакуоль, составляющую основную часть каждой клетки, Браун различил тонкие нити цитоплазмы, в которых можно было ясно видеть поток полувязкой жидкости. Браун провел много времени, наблюдая за этим захватывающим явлением, хотя нельзя сказать, что он из этого сделал. Он дразнил Чарльза Дарвина по этому поводу. Когда Браун впервые показал это явление изумленному Дарвину, Браун описал это явление только как «мой маленький секрет!» (Форд, 1992а). В настоящее время известно, что поток цитоплазмы широко распространен в клетках и является основным средством перемещения питательных веществ и компонентов отходов внутри живых клеток (Shimmen & Yokota, 2004).Роберт Браун также использовал свой простой микроскоп, чтобы выявить наличие ядра в живых клетках. В то время он изучал ткани орхидеи и отметил то, что он описал как круговую «ареолу» внутри каждой клетки, добавив, что он вспомнил, что наблюдал такую ​​же структуру в других растительных тканях, которые он изучал. Возможно, размышлял Браун, эту структуру лучше было бы назвать «ядром» (King, 1827). Именно это открытие 1827 года дало нам концепцию, имеющую фундаментальное значение в современную эпоху бионаук.Брауна лучше всего помнят за его описания броуновского движения, концепции, важной в теоретической физике. Это непрерывное беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости, связанное с молекулярной бомбардировкой, которую частицы испытывают в суспендирующей среде. С тех пор, как он сделал свои наблюдения в 1827 году, они были неправильно занесены в анналы науки. Типичным из этих резюме является запись с веб-сайта года Эйнштейна (Институт физики, 2009): В 1827 году биолог Роберт Браун заметил, что если вы посмотрите на пыльцевые зерна в воде через микроскоп, пыльца будет колебаться.Он назвал это …

Диаграммы ячеек — Химия LibreTexts

Типичное расположение полуэлементов, соединенных в гальванический элемент.

Используя расположение компонентов, соберем ячейку вместе.

Один стакан содержит 0,15 M Cd (NO 3 ) 2 и металлический электрод из Cd. Другой стакан содержит 0,20 M AgNO 3 и металлический электрод Ag. Итоговое ионное уравнение реакции записывается:

В реакции ион серебра восстанавливается за счет получения электрона, а твердый Ag является катодом.Кадмий окисляется за счет потери электронов, и твердый Cd является анодом.

Правила обозначения ячеек

  1. Сначала описывается анодный полуэлемент; следует катодная полуячейка. В пределах данной полуячейки сначала указываются реагенты, а последними — продукты. Описание реакции окисления идет первым, а реакция восстановления — последним; когда вы ее читаете, ваши глаза движутся в направлении потока электронов. Ионы зрителя не включены.
  2. Одна вертикальная линия (|) проведена между двумя химическими соединениями, которые находятся в разных фазах, но находятся в физическом контакте друг с другом (например,г., твердый электрод | жидкость с электролитом). Двойная вертикальная линия (||) представляет собой солевой мостик или пористую мембрану, разделяющую отдельные полуячейки.
  3. Фаза каждого химического вещества (s, l, g, aq) указана в скобках. Если электролиты в ячейках не соответствуют стандартным условиям, концентрациям и / или давлению, они заключаются в скобки с обозначением фазы. Если концентрация или давление не указаны, предполагается, что электролиты в ячейках находятся в стандартных условиях (1.00 М или 1,00 атм и 298 К).

Используя эти правила, мы составили обозначение ячейки:

Cd (s) | Cd 2+ (водн., 0,15 M) || Ag + (водн., 0,20 M) | Аг (т)

Поделитесь с нами своим мнением об этом контенте:

Назначить концептуальное чтение

Назначьте классу только эту концепцию или целые главы бесплатно.

Редактировать это содержание

ПРЕДЫДУЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Ячейки электролитические

Стандартные понижающие потенциалы

СЛЕДУЮЩАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Упомянутый в 3 вопроса викторины

Учитывая следующую информацию, предоставьте соответствующее обозначение электрохимической ячейки для следующей реакции: ZnSO4 (водн.) + Mn (s) Zn (s) + MnSO4 (водн.), Предполагая, что все растворы имеют значение 1.0M, 1.0 атм и 298 К

Zn (ов) | Zn 2+ || Mn 2+ | Mn (s), Mn (s) | Mn 2+ || Zn 2+ | Zn (s), Zn 2+ | Zn (s) || Mn (s) | Mn 2+ или Mn 2+ | Mn (s) || Zn (s) | Zn 2+

Какие из следующих условий считаются стандартными при записи обозначений электрохимических ячеек? A. Объем 1 литр раствора b. Давление 1 атм. 1,00 молярная концентрация раствора d. 298 кельвинов температура

а, б и г, а, в и г, а.b и c или b, c и d

Каково обозначение ячейки для гальванической ячейки со следующим уравнением? Pb2 + (водн.) + Cd (s) → Pb (s) + Cd2 + (водн.)

Pb | Pb2⁺ || Cd2⁺ | Cd, Pb2⁺ | Pb || CD | Cd2⁺, Cd | Cd2⁺ || Pb2⁺ | Pb или Cd | Pb2⁺ || Pb | Cd2

Сводка

  • Анод и катод ячейки (полуэлементы) разделены двумя полосами или косыми чертами, которые представляют собой солевой мостик.
  • Анод расположен слева, а катод — справа.
  • Отдельные твердые, жидкие или водные фазы в каждой полуячейке написаны разделенными одной полосой.
  • Концентрации растворенных веществ могут быть указаны в скобках после обозначения фазы (s, l, g или aq).

Источник: Без границ. «Обозначение электрохимической ячейки». Безграничная химия. Boundless, 21 июля 2015 г. Получено 11 апреля 2016 г. с сайта www.boundless.com/chemistry/…tion-513-3688/

Чертеж и маркировка схемы гальванического элемента

Окислительно-восстановительные реакции

Давайте быстро рассмотрим, что такое окислительно-восстановительная реакция (восстановление и окисление).Это когда одно соединение отдает электроны другому соединению. Таким образом, соединение, которое отдает электроны, — это окисленное , в то время как соединение, которое принимает электроны, — восстановленное , что делает его реакцией восстановления и окисления.

Обычно, когда это происходит в растворе, передача энергии просто теряется в тепле. Но если бы мы могли улавливать эту энергию, у нас мог бы быть альтернативный источник энергии. Один из способов создания энергии — это создание токов или перемещение электронов.Когда происходит окислительно-восстановительная реакция, мы можем думать о ней как о двух реакциях, двух полуреакциях.

В первой реакции окисляемое соединение отдает 2 электрона, образуя дополнительные электроны на стороне продуктов. А во второй реакции восстанавливаемое соединение принимает 2 электрона, что требует дополнительных электронов на стороне реагента. Эти типы реакций называются полуреакциями .

Основная диаграмма

Итак, если бы мы могли разделить эти две половинные реакции, которые происходят в окислительно-восстановительной реакции, то мы могли бы заставить электроны двигаться по проводу, создавая ток, который производит энергию.Гальванический элемент — это метод разделения этих двух реакций и создания этих токов от движущихся электронов.

Гальванический элемент требует восстановителя, окислителя, солевого мостика, катода, анода и провода, соединяющего катод и анод.

Принципиальная схема гальванического элемента

Чтобы нарисовать любой гальванический элемент, нам понадобится каждый из этих элементов на основной схеме. Нам нужно будет знать, что входит в окислительную сторону и на восстанавливающую сторону ячейки, чтобы заполнить ее.Нам также нужно нарисовать, какие ионы будут двигаться в каждом направлении.

Электроны всегда движутся со стороны анода (окисленная сторона) на катодную сторону (восстановленная сторона).

Стандартные электродные потенциалы

Мы можем найти полуреакции окисления и восстановления, просмотрев Таблицу выбранных стандартных электродных потенциалов. В этой таблице перечислены реакции половинного восстановления. Итак, если нам нужны реакции окисления, нам нужно просто изменить направление реакции, и мы получим полуреакцию окисления.

Допустим, мы смотрим на следующую реакцию:

Мы знаем, что в этой реакции участвуют железо (II) и натрий; из Таблицы выбранных стандартных электродных потенциалов видно, что полуреакция для железа (II) равна:

Так как натрий окисляется, а не восстанавливается, нам нужно обратить реакцию вспять, получив полуреакцию для натрия:

Пример

Когда у нас есть основная диаграмма и известны два периода полураспада уравнения, мы можем начать заполнять диаграмму.Основываясь на наших двух полуреакциях, мы знаем, что железо будет восстанавливаться, а натрий окисляться. Итак, железо попадает на катод, а натрий — на анод:

Гальваническая ячейка

Электроны натрия движутся по проводу (показанному стрелками от натриевого стержня к железному стержню), создавая ток, который можно использовать для получения энергии. Эти электроны переходят в раствор ионов железа и восстанавливают эти ионы железа в твердое железо.

Аккумулятор

Скорее всего, у вас дома есть гальванический элемент! Этот вид энергии заставляет батареи работать. В вашей типичной неперезаряжаемой батарее диоксид марганца находится на катодной стороне, а цинк — на анодной стороне. Таким образом, он использует эту окислительно-восстановительную реакцию:

В этой реакции происходит восстановление марганца и окисление цинка. Диоксид марганца используется, потому что он начинается с заряда (до восстановления).Таким образом, это должна быть соль, чтобы справиться с этим зарядом. Две половинные реакции:

Итак, гальванический элемент внутри бытовой батареи имеет марганец на катодной стороне и цинк на анодной стороне:

Гальванический элемент батареи

Краткое изложение урока

Гальванический элемент берет окислительно-восстановительную реакцию и разделяет ее на две полуреакции .Это создает ток электронов, движущихся по проводу, который можно использовать для получения энергии.

Чтобы нарисовать и обозначить диаграмму гальванического элемента, мы начинаем с окислительно-восстановительной реакции и записываем ее в две полураакции. Мы определяем, какое соединение окисляется, а какое восстанавливается. Затем мы можем нанести окисленное соединение на анод, а восстановленное соединение на катод. Затем мы рисуем стрелки, показывающие электроны, движущиеся от анода к катоду.

Анатомия животных клеток — зачарованное обучение

Клетка — основная единица жизни.Все организмы состоят из клеток (или, в некоторых случаях, из одной клетки). Большинство ячеек очень маленькие; на самом деле, большинство из них невидимы без использования микроскопа. Клетки покрыты клеточной мембраной и бывают разных форм. Содержимое клетки называется протоплазмой.

Глоссарий терминов, связанных с клетками животных:

Клеточная мембрана
Тонкий слой белка и жира, окружающий клетку. Клеточная мембрана полупроницаема, что позволяет одним веществам проникать внутрь клетки и блокировать другие.
Центросома (Центр организации микротрубочек)
Небольшое тело, расположенное рядом с ядром — оно имеет плотный центр и расходящиеся канальцы. В центросомах образуются микротрубочки. Во время деления клетки (митоза) центросома делится, и две части перемещаются на противоположные стороны делящейся клетки. Центриоль — плотный центр центросомы.
Цитоплазма
Желеобразный материал вне ядра клетки, в котором расположены органеллы.
Тело Гольджи (Аппарат Гольджи / Комплекс Гольджи)
Уплощенная, слоистая, мешковидная органелла, которая выглядит как стопка блинов и расположена рядом с ядром.Он производит мембраны, окружающие лизосомы. Тело Гольджи упаковывает белки и углеводы в мембраносвязанные везикулы для «экспорта» из клетки.
Лизосома (клеточные везикулы)
Круглые органеллы, окруженные мембраной и содержащие пищеварительные ферменты. Здесь происходит переваривание питательных веществ клетки.
Митохондрия
Органеллы сферической или палочковидной формы с двойной мембраной. Внутренняя мембрана многократно вздута, образуя серию выступов (называемых кристами).Митохондрия преобразует энергию, запасенную в глюкозе, в АТФ (аденозинтрифосфат) для клетки.
Ядерная мембрана
Мембрана, окружающая ядро.
Nucleolus
Органелла внутри ядра — это место, где вырабатывается рибосомная РНК. Некоторые клетки имеют более одного ядрышка.
Ядро
Сферическое тело, содержащее множество органелл, включая ядрышко. Ядро контролирует многие функции клетки (контролируя синтез белка) и содержит ДНК (в хромосомах).Ядро окружено ядерной мембраной.
Рибосома
Маленькие органеллы, состоящие из богатых РНК цитоплазматических гранул, которые являются местами синтеза белка.
Грубый эндоплазматический ретикулум (Rough ER)
Обширная система взаимосвязанных, перепончатых, складчатых и извитых мешков, расположенных в цитоплазме клетки (ER непрерывно с внешней ядерной мембраной). Грубый ER покрыт рибосомами, которые придают ему грубый вид. Грубый ER транспортирует материалы через клетку и производит белки в мешках, называемых цистернами (которые отправляются в тело Гольджи или вставляются в клеточную мембрану).
Гладкая эндоплазматическая сеть (Smooth ER)
Обширная система взаимосвязанных, перепончатых, складчатых и извитых трубок, расположенных в цитоплазме клетки (ER является непрерывной с внешней ядерной мембраной). Пространство внутри ER называется просветом ER. Smooth ER транспортирует материалы через ячейку. Он содержит ферменты, вырабатывает и переваривает липиды (жиры) и мембранные белки; гладкие отростки ER отделяются от грубого ER, перемещая новообразованные белки и липиды в тело Гольджи, лизосомы и мембраны.
Vacuole
Заполненные жидкостью, окруженные мембраной полости внутри ячейки. Вакуоль заполняется перевариваемой пищей и отходами, выходящими из клетки.

Модель интерактивной эукариотической клетки

Органеллы растений и животных

Эукариоты (простейшие, растения и животные) имеют высокоструктурированные клетки. Эти клетки, как правило, больше, чем клетки бактерий, и для них разработаны специальные механизмы упаковки и транспорта, которые могут быть необходимы для поддержания их большего размера.Используйте следующую интерактивную анимацию растительных и животных клеток, чтобы узнать об их органеллах.

Подключения

Ядро : Ядро — наиболее очевидная органелла в любой эукариотической клетке. Он заключен в двойную мембрану и сообщается с окружающим цитозолем через многочисленные ядерные поры. В каждом ядре находится ядерный хроматин, содержащий геном организма.Хроматин эффективно упакован в небольшом ядерном пространстве. Гены в хроматине состоят из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). ДНК хранит всю закодированную генетическую информацию организма. ДНК одинакова во всех клетках тела, но в зависимости от конкретного типа клеток некоторые гены могут быть включены или выключены — вот почему клетка печени отличается от мышечной клетки, а мышечная клетка отличается от жировой клетки. . Когда клетка делится, ядерный хроматин (ДНК и окружающий белок) конденсируется в хромосомы, которые легко увидеть под микроскопом.Для более глубокого понимания генетики посетите наш сопутствующий сайт GeneTiCs Alive!

Ядрышко : Наиболее заметной структурой ядра является ядрышко. Ядрышко производит рибосомы, которые выходят из ядра и занимают позиции на шероховатом эндоплазматическом ретикулуме, где они имеют решающее значение для синтеза белка.

Цитозоль : Цитозоль — это «суп», в котором находятся все другие клеточные органеллы и где происходит большая часть клеточного метаболизма.Хотя в основном это вода, цитозоль полон белков, которые контролируют клеточный метаболизм, включая пути передачи сигналов, гликолиз, внутриклеточные рецепторы и факторы транскрипции.

Цитоплазма : это собирательный термин для цитозоля и органелл, взвешенных в цитозоле.

Центросома : Центросома, или ЦЕНТР ОРГАНИЗАЦИИ МИКРОТРУБОЧЕК (MTOC), представляет собой область в клетке, где образуются микротрубочки. Центросомы клеток растений и животных играют сходную роль в делении клеток, и обе включают коллекции микротрубочек, но центросомы растительных клеток проще и не имеют центриолей.

Во время деления клеток животных центриоли реплицируются (создают новые копии), и центросома делится. В результате получаются две центросомы, каждая со своей парой центриолей. Две центросомы перемещаются к противоположным концам ядра, и из каждой центросомы микротрубочки вырастают в «веретено», которое отвечает за разделение реплицированных хромосом на две дочерние клетки.

Центриоль (только клетки животных): Каждая центриоль представляет собой кольцо из девяти групп слитых микротрубочек.В каждой группе по три микротрубочки. Микротрубочки (и центриоли) являются частью цитоскелета. В полной центросоме животной клетки две центриоли расположены так, что одна перпендикулярна другой.

Гольджи : Аппарат Гольджи представляет собой мембраносвязанную структуру с единственной мембраной. На самом деле это стопка мембраносвязанных везикул, которые важны для упаковки макромолекул для транспортировки в другое место клетки. Пачка более крупных везикул окружена множеством более мелких везикул, содержащих эти упакованные макромолекулы.Ферментативное или гормональное содержимое лизосом, пероксисом и секреторных везикул упаковано в мембраносвязанные везикулы на периферии аппарата Гольджи.

Лизосома : Лизосомы содержат гидролитические ферменты, необходимые для внутриклеточного пищеварения. Они обычны в клетках животных, но редко в клетках растений. Гидролитические ферменты растительных клеток чаще встречаются в вакуоли.

Пероксисома : Пероксисомы представляют собой мембранные пакеты окислительных ферментов.В клетках растений пероксисомы играют множество ролей, включая преобразование жирных кислот в сахар и помощь хлоропластам в фотодыхании. В клетках животных пероксисомы защищают клетку от собственного производства токсичной перекиси водорода. Например, белые кровяные тельца производят перекись водорода для уничтожения бактерий. Окислительные ферменты в пероксисомах расщепляют перекись водорода на воду и кислород.

Секреторный пузырь : Секреции клеток — например, гормоны, нейротрансмиттеры — упакованы в секреторные пузырьки на аппарате Гольджи.Затем секреторные везикулы переносятся на поверхность клетки для высвобождения.

Клеточная мембрана : Каждая клетка заключена в мембрану, двойной слой фосфолипидов (липидный бислой). Открытые головки бислоя являются «гидрофильными» (любящими воду), что означает, что они совместимы с водой как внутри цитозоля, так и вне клетки. Однако скрытые хвосты фосфолипидов являются «гидрофобными» (водобоязненными), поэтому клеточная мембрана действует как защитный барьер для неконтролируемого потока воды.Мембрана усложняется наличием множества белков, которые имеют решающее значение для жизнедеятельности клеток. Эти белки включают рецепторы запахов, вкусов и гормонов, а также поры, отвечающие за контролируемый вход и выход таких ионов, как натрий (Na +), калий (K +), кальций (Ca ++) и хлорид (Cl-).

Митохондрии : Митохондрии обеспечивают клетку энергией, необходимой для движения, деления, выработки секреторных продуктов, сокращения — короче говоря, они являются энергетическими центрами клетки.Они размером с бактерии, но могут иметь разную форму в зависимости от типа клеток. Митохондрии представляют собой мембраносвязанные органеллы и, как и ядро, имеют двойную мембрану. Наружная мембрана довольно гладкая. Но внутренняя мембрана сильно извилистая, образуя складки (кристы), если смотреть в поперечном сечении. Кристы значительно увеличивают площадь поверхности внутренней мембраны. Именно на этих кристах пища (сахар) соединяется с кислородом для производства АТФ — основного источника энергии для клетки.

Вакуоль : Вакуоль представляет собой мембранно-связанный мешок, который играет роль во внутриклеточном пищеварении и высвобождении продуктов жизнедеятельности клеток. В клетках животных вакуоли обычно имеют небольшие размеры. Вакуоли, как правило, имеют большие размеры в растительных клетках и играют несколько ролей: накапливают питательные вещества и продукты жизнедеятельности, помогают увеличивать размер клеток во время роста и даже действуют во многом как лизосомы клеток животных. Вакуоль растительной клетки также регулирует тургорное давление в клетке. Вода собирается в клеточных вакуолях, давит наружу на клеточную стенку и придает растению жесткость.Без достаточного количества воды падает тургорное давление и растение увядает.

Клеточная стенка (только для растительных клеток) : Растительные клетки имеют жесткую защитную клеточную стенку, состоящую из полисахаридов. В клетках высших растений этим полисахаридом обычно является целлюлоза. Клеточная стенка обеспечивает и поддерживает форму этих клеток и служит защитным барьером. Жидкость собирается в вакуоли растительной клетки и отталкивается от клеточной стенки. Это тургорное давление отвечает за хрусткость свежих овощей.

Хлоропласт (только клетки растений) : Хлоропласты — это специализированные органеллы, обнаруженные во всех клетках высших растений. Эти органеллы содержат хлорофилл растительной клетки, ответственный за зеленый цвет растения и способность поглощать энергию солнечного света. Эта энергия используется для преобразования воды и атмосферного углекислого газа в метаболизируемые сахара посредством биохимического процесса фотосинтеза. Хлоропласты имеют двойную наружную мембрану. Внутри стромы находятся другие мембранные структуры — тилакоиды.Тилакоиды появляются в стеках, называемых «грана» (единственное число = гранум). Общественный колледж Estrella Moumtain представляет собой хороший источник информации о фотосинтезе.

Гладкая эндоплазматическая сеть : По всей эукариотической клетке, особенно ответственной за выработку гормонов и других секреторных продуктов, находится обширная сеть мембраносвязанных везикул и канальцев, называемая эндоплазматической сетью, или сокращенно ЭР. ER является продолжением внешней ядерной мембраны, и его разнообразные функции предполагают сложность эукариотической клетки.
Гладкая эндоплазматическая сеть названа так потому, что при электронной микроскопии кажется гладкой. Smooth ER выполняет разные функции в зависимости от конкретного типа клеток, включая синтез липидов и стероидных гормонов, расщепление жирорастворимых токсинов в клетках печени и контроль высвобождения кальция при сокращении мышечных клеток.

Шероховатый эндоплазматический ретикулум : Шероховатый эндоплазматический ретикулум при электронной микроскопии кажется «шершавым» из-за наличия на его поверхности множества рибосом.Белки, синтезируемые на этих рибосомах, собираются в эндоплазматическом ретикулуме для транспортировки по клетке.

Рибосомы : Рибосомы представляют собой пакеты РНК и белка, которые играют решающую роль как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. Они являются местом синтеза белка. Каждая рибосома состоит из двух частей: большой субъединицы и малой субъединицы. Информационная РНК из ядра клетки систематически перемещается по рибосоме, где транспортная РНК добавляет отдельные молекулы аминокислот к удлиняющейся белковой цепи.

Цитоскелет : Как следует из названия, цитоскелет помогает поддерживать форму клетки. Но главное значение цитоскелета — в подвижности клеток. Внутреннее движение клеточных органелл, а также перемещение клеток и сокращение мышечных волокон не могли происходить без цитоскелета. Цитоскелет представляет собой организованную сеть из трех первичных белковых нитей:

  • микротрубочки
  • актиновых филаментов (микрофиламентов)
  • промежуточных волокна

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *