Générateur à oxyhydrogène Oxyhydrogen Generator

Contexte Context

Un jour, en regardant YouTube, je suis tombé sur une vidéo d'Integza dans laquelle il transformait de l'eau en un carburant très puissant : de l'oxyhydrogène. Cela m'a énormément intrigué et je voulais en savoir plus, j'ai donc regardé des dizaines d'autres vidéos et lu plusieurs articles sur l'hydrogène et les générateurs à hydrogène. J'ai notamment appris qu'on peut utiliser ce gaz pour alimenter une flamme allant jusqu'à 2 800°C, flamme qui peut par la suite être utilisée pour la découpe de métal et la soudure (cependant la combustion de ce dernier, produit de l'eau, donc ce n'est pas idéal) ou encore pour créer une lumière légèrement jaunâtre et très intense nommée lumière oxhydrique, notamment utilisée dans plusieurs théâtres parisiens lors des années 1830. Cependant, ce gaz est extrêmement explosif. Stocké en proportions stœchiométriques, il contient l'oxygène et l'hydrogène en quantités exactes pour sa combustion, ce qui signifie qu'à la moindre étincelle, il crée une explosion très bruyante et rapide afin de se reconvertir en eau. Il est donc très important d'être prudent et de ne surtout pas le mettre sous pression. Après avoir découvert tout ce qu'il était possible de faire avec ce gaz, j'ai décidé de me lancer dans sa production, mais connaissant les dangers associés, j'ai commencé par énormément me renseigner. One day, while watching YouTube, I came across a video by Integza in which he transformed water into a very powerful fuel: oxyhydrogen. This intrigued me enormously, and I wanted to know more. I watched dozens of other videos and read several articles about hydrogen and hydrogen generators. I learned in particular that this gas can be used to fuel a flame reaching up to 2,800°C, a flame that can then be used for metal cutting and welding (however, the combustion of this gas produces water, so it is not ideal), or to create a slightly yellowish and very intense light called Limelight, notably used in several Parisian theaters during the 1830s. However, this gas is extremely explosive. When stored in stoichiometric proportions, it contains the exact amounts of oxygen and hydrogen for its combustion, which means that at the slightest spark, the gas creates a very loud and rapid explosion to turn back into water. It is therefore very important to be careful with it and, above all, not to put it under pressure. After discovering everything that could be done with this gas, I decided to start producing it myself. But knowing the associated dangers, I started by doing a massive amount of research.

Approche technique Technical approach

Ma première approche a été de regarder comment on pouvait produire de l'hydrogène. J'ai vu qu'il était possible d'en produire avec des réactions chimiques ou par électrolyse. L'électrolyse étant plus accessible, j'ai creusé ce sujet. J'y ai découvert deux rivaux : les générateurs "wet cell" et "dry cell", ce dernier étant plus efficace mais aussi plus difficile à concevoir. Néanmoins, ces deux designs ont plusieurs points communs : premièrement, ils disposent tous deux d'un bulleur, un petit dispositif empêchant la flamme de remonter jusqu'au générateur, ce qui pourrait provoquer son explosion. Aussi, ils utilisent un électrolyte afin d'augmenter la conductivité de l'eau ; les plus connus étant le bicarbonate de soude, le sel, l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium. Je me suis donc renseigné sur ces derniers, et j'y ai notamment appris que le sel, lorsqu'il est électrolysé, produisait un gaz de chlore extrêmement toxique. J'ai donc décidé de l'ignorer. Pour ce qui est du bicarbonate de soude, il est beaucoup moins efficace que l'hydroxyde de sodium ou de potassium, je l'ai donc lui aussi ignoré. Enfin, le choix était plus simple, il revenait à une question de coût : en effet, ces deux composés chimiques ont des propriétés chimiques similaires, leur seule différence intéressante étant que l'hydroxyde de potassium est plus conducteur mais aussi plus cher. Cet écart de prix n'étant que de quelques euros à mon échelle, j'ai décidé d'utiliser l'hydroxyde de potassium. Et pour finir, le dernier point commun de ces rivaux était la matière utilisée pour les électrodes ; les plus courantes étant l'acier inoxydable 316L (inox marine) pour son rapport qualité/prix et le platine pour ses performances proches de la perfection. Le platine étant extrêmement cher, je me suis donc rabattu sur l'acier inoxydable 316L. À ce stade, je connaissais les risques, comment les contourner, quels matériaux et quels produits utiliser, mais surtout je savais comment produire de l'oxyhydrogène de manière sécurisée. Tout ce qu'il me restait à faire était de concevoir le générateur lui-même. J'avais le choix entre un générateur "wet cell", qui a la particularité de plonger ses électrodes dans un contenant rempli de solution électrolytique (ce qui facilite son étanchéité, cependant cela signifie aussi que pour un même volume, une "dry cell" produira plus de gaz), et une "dry cell". En effet, une "dry cell", contrairement à la "wet cell", utilise ses électrodes comme contenant en alternant des plaques de métal et des anneaux de caoutchouc (les plaques de métal intérieures étant trouées afin de laisser circuler le gaz et l'eau). Pour le design, j'ai décidé de faire un mélange des deux : je voulais l'étanchéité d'une "wet cell" avec la production d'une "dry cell". À l'aide de FreeCAD, j'ai donc modélisé un gros cube creux avec 6 murs indépendants, tous paramétrables, la face supérieure contenant un grand trou pour la sortie de gaz et deux plus petits pour y faire passer des vis qui serviront de passerelle pour que l'électricité puisse circuler dans le générateur sans laisser fuiter le gaz. À l'intérieur de cette boîte, j'ai ajouté une alternance d'anodes et de cathodes séparées par des plaques neutres (le nombre de plaques neutres étant dynamiquement calculé en fonction du voltage de la batterie utilisée afin d'augmenter la production de gaz sans augmenter la consommation d'électricité). Chaque plaque, anode, cathode ou neutre, peut être entièrement paramétrée afin de convenir à tout usage. J'ai conçu ce générateur de manière à ce que la modification du moindre élément adapte l'entièreté du modèle en conséquence. Par exemple, agrandir la dimension des plaques augmentera aussi celle des murs adjacents, ou encore augmenter le voltage utilisé pour alimenter le générateur rajoutera des plaques neutres et agrandira la boîte, etc. La solution électrolytique viendra par la suite recouvrir les plaques. Cela me garantit une grande surface de production associée à une étanchéité plus robuste. My first approach was to look into how hydrogen could be produced. I found that it was possible to produce it through chemical reactions or by electrolysis. Since electrolysis is more accessible, I dug deeper into this subject. I discovered two rivals: the "wet cell" and "dry cell" generators, the latter being more efficient but also harder to design. Nevertheless, these two designs share several similarities. First, they both feature a bubbler, a small device preventing the flame from traveling back to the generator, which could cause it to explode. They also use an electrolyte to increase the water's conductivity; the most well-known being baking soda, salt, sodium hydroxide, and potassium hydroxide. So I researched these options. I learned that salt, when electrolyzed, produces a very toxic gas known as chlorine, so I decided to ignore it. As for baking soda, it is much less efficient than sodium or potassium hydroxide, so I ignored that one as well. Finally, the choice came down to cost: these two chemical compounds have similar properties, the only notable difference being that potassium hydroxide is more conductive but also more expensive. Since the price difference was only a few euros at my scale, I decided to use potassium hydroxide. The last common point between these rivals was the material used for the electrodes; the most common being 316L stainless steel (Marine Grade Stainless Steel) for its price-performance ratio, and platinum for its near-perfect performance. Platinum being extremely expensive, I fell back on 316L stainless steel. At this stage, I knew the risks, how to mitigate them, which materials and chemicals to use, and above all, I knew how to produce oxyhydrogen safely. All that was left was to design the generator itself. I had the choice between a "wet cell" generator, which immerses its electrodes in a container filled with an electrolytic solution (making waterproofing easier, but meaning a "dry cell" of the same volume would produce more gas), and a "dry cell". Indeed, a "dry cell", unlike a "wet cell", uses its electrolyte as the container by alternating metal plates and rubber rings (the inner metal plates having holes to let the gas pass). For the design, I decided to make a hybrid of the two: I wanted the leak resistance of a "wet cell" with the production capacity of a "dry cell". Using FreeCAD, I modeled a large hollow box with 6 independent, fully parametric walls. The top face contains a large hole for the gas outlet and two smaller ones to pass screws through, which act as a bridge for electricity to flow into the generator without letting the gas leak. Inside this box, I added an alternating pattern of anodes and cathodes separated by neutral plates (the number of neutral plates being dynamically calculated based on the voltage of the battery used, to increase gas production without increasing electricity consumption). Each plate—anode, cathode, or neutral—can be fully parameterized to suit any use. I designed this generator in such a way that modifying any single element adapts the entire model accordingly. For example, enlarging the dimensions of the plates will also enlarge the adjacent walls, or increasing the voltage used to power the generator will add neutral plates and expand the box, etc. The electrolytic solution will then cover the plates. This guarantees a large production surface combined with a robust seal.

Fonctionnalités Features

Ce projet n'est pas encore terminé... This project is not yet finished...

Captures d'écran Screenshots

Résultats Results

Je suis en ce moment à la recherche d'acier inoxydable 316L afin de fabriquer les électrodes, ce projet n'a donc pas encore abouti. Si vous êtes une entreprise ou un particulier travaillant dans le métal, contactez-moi, je suis intéressé par le rachat de vos chutes d'acier inoxydable 316L (rayées ou non) d'un millimètre d'épaisseur et d'au moins 100 mm par 100 mm, idéalement 120 mm par 100 mm ou plus. I am currently looking for 316L stainless steel to manufacture the electrodes, so this project is not yet complete. If you are a company or an individual working with metal, please contact me! I am interested in buying your scratched or unscratched 316L stainless steel scraps, 1 millimeter thick and at least 100mm by 100mm, ideally 120mm by 100mm or more.