Самодельный озонатор — генератор озона

В какой-то момент в прошлом году из кондиционера моего автомобиля начал исходить неприятный запах, что является признаком того, что на испарителе образовалась плесень. К сожалению, эта часть труднодоступна, поэтому очистка змеевиков испарителя является большой проблемой. Я просмотрел набор коммерческих чистящих средств для климат-контроля и обнаружил, что большинство из них довольно бесполезны.

В разговоре с механиком я узнал, что некоторые мастерские используют озонаторы для дезодорации таких автомобилей. Они также используют его для удаления запаха сигарет или других неприятных запахов. Из-за своего газообразного состояния, короткого времени жизни и исключительной реакционной способности озон может достигать радиатора, вступать в реакцию с плесенью (убивая ее) и бесследно исчезать через несколько часов. Поскольку профессиональные генераторы озона и услуги по очистке довольно дороги, я решил собрать простой генератор озона из доступных дешевых деталей.

Так что, если у вас есть вонючая комната, или машина, просто соберите свой собственный самодельный генератор озона.

Предупреждение!

Озон является очень агрессивным веществом, которое раздражает и повреждает глаза, горло и дыхательную систему уже при очень низких концентрациях 1 ppm (0,0001 об.% или 2 мг/м³). К счастью, у вещества очень характерный запах, а порог запаха для человека ниже 0,1 промилле. Это означает, что вы почувствуете запах газа задолго до того, как он достигнет опасной концентрации. НИКОГДА не запускайте генератор в закрытом помещении вместе с живыми животными (включая себя, домашних животных и т. д.) и проветривайте помещение в течение нескольких часов, прежде чем снова войти в него.

Этот проект генерирует озон с помощью коронного разряда. Это включает в себя создание электрического разряда высокого напряжения, а затем продувку воздуха мимо него. Когда воздух проходит через корону, молекулы кислорода временно разделяются на отдельные атомы кислорода, и когда они покидают корону, они начинают рекомбинировать обратно в кислород (O2) и озон (O3). Поскольку озон нестабилен, он легко отдает лишний атом кислорода всему, что его принимает, и это приводит к сильному окислительному эффекту, который может разрушить запахи и убить переносимые по воздуху вирусы и плесень.
Озон имеет очень короткое время жизни, обычно он снова превращается в кислород в течение часа.

Самый эффективный способ получения озона — коронный разряд. Чтобы создать управляемый коронный разряд, вы помещаете изолятор между двумя высоковольтными электродами. Без изолятора ток будет образовывать дугу между электродами и выделять некоторое количество озона, но также выделять много тепла. С установленным изолятором ток не может пересекать дугу, вместо этого заряд передается туда и обратно в стиле конденсатора, при этом заряд проявляется в виде фиолетового коронного разряда. Это требует использования переменного тока, и вы можете получить больше короны на меньшей площади, используя высокочастотный переменный ток.

Очень распространенным методом производства короны в очень компактной форме является использование коронирующей пластины. Это кусок тонкой керамики или стекла с электродом на каждой стороне, который зеркально отражает другую сторону без какого-либо значительного перекрытия. Когда на электроды подается высокое напряжение, в точках, где верхний и нижний электроды соприкасались бы, если бы изолятор не мешал, образуется линия короны. Такое расположение чрезвычайно эффективно, поскольку изолятор может быть очень тонким, что позволяет использовать гораздо более низкое напряжение, обычно от одного до двух киловольт на миллиметр.
Изоляционный материал должен выдерживать высокое напряжение, коронный разряд и озон, поэтому, как правило, это стекло или керамика, причем наиболее распространенным выбором является керамика. Электроды также должны выдерживать суровые условия короны и озона и в идеале должны быть из нержавеющей стали, а алюминий также вполне подходит.

Это пример типичной изготовленной коронной пластины. Нижний электрод зеркально расположен сзади, чтобы было минимальное перекрытие, а высокое напряжение подключается к пластине теми же пружинными зажимами, которые удерживают ее на месте.

Как видите, керамика очень тонкая, менее миллиметра. Одним из основных преимуществ керамических пластин является то, что они обладают очень высокой диэлектрической прочностью, что в основном означает, что они могут выдерживать гораздо более высокое напряжение без образования дуги.

Это результат эксперимента, который я провел с очень тонким ламинатом печатной платы с медными электродами, протравленными с обеих сторон. Он работал в течение нескольких часов, при этом корона заметно разрушала смолу, скрепляющую стекловолокно, пока внезапно не образовалась дуга. Когда пластина выйдет из строя, весь ток будет иметь тенденцию проходить через одну маленькую точку и вызывать много тепла в этой области.

В поисках подходящего тонкого изоляционного материала для изготовления дешевых коронирующих пластин мне совершенно не удалось найти тонкий керамический лист по доступной цене. Вместо этого я обнаружил, что стеклянные предметные стекла микроскопа довольно хороши при толщине около 1 мм. Я также попробовал большие слайд-крышки, которые были очень хрупкими толщиной 0,2 мм, но к ним было очень трудно приложить электроды, не сломав их, а также они вышли из строя при электрическом напряжении около 2 кВ.

Существует несколько вариантов размещения электродов, которые определяют количество линий коронирования и, следовательно, выходную мощность коронного разряда, хотя это также будет определяться выходным током вашего высоковольтного источника питания.
Я показал два расположения электродов: желтая лента представляет нижний электрод, а синяя — верхний. Я еще раз упомяну, что не должно быть чрезмерного перекрытия, поскольку любое перекрытие будет просто пропускать переменный ток, как конденсатор, не создавая коронного разряда.
В приведенных выше конструкциях версия из двух частей создает две линии коронного разряда (одну верхнюю и одну нижнюю), в то время как расположение электродов из трех частей создает четыре линии коронного разряда. Сначала попробуйте простую версию с двумя электродами, так как ее намного проще сделать.

Я использовал самоклеящуюся алюминиевую фольгу для своего прототипа. Я начал с нанесения кусочка на половину стеклянной пластины, как показано выше.

Затем я использовал острый нож, чтобы обрезать и отделить концы с обеих сторон, чтобы не было риска дугового разряда по бокам стекла, если электроды были слишком близко к краю.

Затем я использовал нож, чтобы обрезать лишнюю фольгу, надрезав ее по стеклу. (Довольно удовлетворительное действие по нарезке, которое я должен добавить.)

Затем я помещаю идентичный электрод на другую сторону, убедившись, что края точно выровнены с обеих сторон без слишком большого наложения.

К алюминию очень трудно присоединить провода, поэтому я просто снял несколько тонких многожильных проводов и сформировал петли.

Затем приклеил их к электродам алюминиевой лентой. это должно быть достаточно надежным, так как ток очень низкий.

Самым простым источником питания умеренно высокого напряжения был комплект с холодным катодом, который продается для модификации корпусов ПК. Я купил свой на онлайн-сайте ebuyer в Великобритании, и он поставлялся с двумя довольно аккуратными 12-дюймовыми (300 мм) синими лампами с холодным катодом.

Большинство этих 12-вольтовых источников питания с холодным катодом очень похожи внутри. Они имеют простой драйвер двухтактного трансформатора с обмотками обратной связи и высоковольтный выход, который обычно делится на два выхода с помощью последовательных высоковольтных конденсаторов, которые также служат для ограничения тока через каждую трубку.

Я отключил два выходных конденсатора, так как они мешали работе.

И подключил мою самодельную коронирующую пластину прямо через выход высоковольтного трансформатора.

При включении питания с обеих сторон, где встречаются электроды, должна появиться тонкая линия пурпурного венца. Если это всего лишь несколько пятен короны, вы можете попробовать повысить напряжение питания с 12 В до 14 В, хотя повышение может привести к внутреннему отказу высоковольтного трансформатора. Эти маленькие блоки питания не предназначены для работы с разомкнутой цепью, поэтому не давите на них слишком сильно.
В этот момент вы должны ощутить свежий запах озона, немного напоминающий хлорный отбеливатель (также сильный окислитель).

И вот готовый агрегат. В нем используется стандартный корпусной вентилятор на 12 В, который проталкивает воздух через корону и смешивает полученный озон с воздухом в помещении. Пластина короны прикреплена к вентилятору двумя кусочками переплетной ленты, обычно используемой для скрепления документов. Я вставил в него пустую стеклянную пластину, чтобы выровнять два кусочка, а затем приклеил их к вентилятору смолой. (Спасибо Адаму Аглионби за предложение по монтажу.) Было бы неплохо использовать правильный монтажный зажим, особенно тот, который также обеспечивает соединение с пластиной.
Я питал всю сборку от обычного линейного блока питания на 12В 500мА. Я намеренно использовал нестабилизированный источник питания, работающий не при полной нагрузке, чтобы попытаться немного поднять выходное напряжение для улучшения коронного разряда.
Он работает хорошо и вскоре заставляет сильный запах озона проникать в мою большую квартиру, что означает, что на самом деле вырабатывается слишком много озона для занятой площади. Выход можно приручить, если немного уменьшить напряжение. Вы должны быть в состоянии измерить выход озона, глядя на корону в темной комнате. Для низких уровней это может быть даже несколько небольших пятен здесь и там на пластине.
В качестве альтернативы вы можете включить устройство по таймеру, чтобы включать и выключать его в разные моменты в течение дня.

Я добавил резистор 100 Ом 1 Вт последовательно с вентилятором, который использовал, чтобы он работал тише за счет воздушного потока. Это необходимо только в том случае, если вы хотите использовать сборку в тихом месте, где свист вентилятора может вызвать раздражение.
Хотя это устройство использует высокое напряжение, оно работает при низком токе и высокой частоте, поэтому, если вы вступите в контакт со стороной высокого напряжения, это не очень опасно. Имейте в виду, что если что-то пойдет не так, то высокое напряжение может вызвать дугу и привести к устойчивому тлению того, что вышло из строя. Поэтому следите за тем, чтобы устройство не использовалось рядом с легковоспламеняющимися предметами.