نحن نحرق الماء. اكتشف العلماء طريقة بسيطة للحصول على الهيدروجين من الماء بتحليل الماء باستخدام المغناطيس

ترا. تمت مناقشة هذه التقنية أعلاه في الفقرة الخاصة بتنقية أول أكسيد الكربون الهيدروجيني CO. على الرغم من أن هذه الطريقة للحصول على الهيدروجين قد تبدو جذابة للوهلة الأولى، إلا أن تنفيذها العملي معقد إلى حد ما.

تخيل مثل هذه التجربة. في وعاء أسطواني تحت p shn يوجد 1 كيلومترول من بخار الماء النقي. يخلق وزن المكبس ضغطًا ثابتًا في cocj يساوي 1 atm. يتم تسخين البخار الموجود في الوعاء إلى درجة حرارة> 3000 كلفن. وقد تم اختيار قيم الضغط ودرجة الحرارة المشار إليها بشكل تعسفي. ولكن كمثال.

إذا كان هناك جزيئات H2O فقط في الوعاء، فيمكن تحديد كمية الطاقة الحرة للنظام باستخدام جداول TeD المقابلة للخصائص الديناميكية للماء وبخار الماء، ومع ذلك، في الواقع، على الأقل بعض جزيئات بخار الماء وتتحلل إلى العناصر الكيميائية المكونة لها، أي الهيدروجين والأكسجين:

ولذلك، فإن الخليط الناتج، الذي يحتوي على الجزيئات H20، H2، وO2، سيكون شار. يتم تحديدها بقيمة مختلفة للطاقة الحرة. إذا انفصلت جميع جزيئات بخار الماء، فسيحتوي الوعاء على خليط غاز يحتوي على 1 كمول من الهيدروجين و0.5 كمول من الأكسجين. وتبين أن كمية الطاقة الحرة لهذا الخليط الغازي عند نفس الضغط (1 a ودرجة الحرارة (3000 K)) أكبر من كمية الطاقة الحرة لبخار الماء النقي. لاحظ أنه تم تحويل 1 كيلومترول من بخار الماء بمقدار 1 كمول من الهيدروجين و 0.5 كمول من الأكسجين، أي الكمية الإجمالية للمادة me: هي A "oG) | | (= 1.5 كمول. وبالتالي، فإن الضغط الجزئي للهيدروجين b> هو 1 / 1.5 atm، والضغط الجزئي لـ الأكسجين 0.5 / 1.5 ATM. عند أي قيمة واقعية لدرجة الحرارة، سيكون تفكك الماء n غير مكتمل. دعونا نشير إلى نسبة جزيئات التغير المنفصلة F. إذن فإن كمية بخار الماء (كمول) التي لم تتحلل ستكون مساوية (1 - F) (نفترض أنه كان هناك 1 كمول من بخار الماء في الوعاء). كمية الهيدروجين المتكونة (كمول) ستكون مساوية لـ F، والأكسجين - F. سيكون للخليط الناتج التركيبة (l-F)n20 + FH2 + ^F02. إجمالي خليط الغاز (كمول) أرز. 8.8. اعتماد الطاقة الحرة لخليط بخار الماء والهيدروجين والأكسجين على الجزء المولي من بخار الماء المنفصل تعتمد الطاقة الحرة لمكون الخليط على الضغط حسب العلاقة 8i = 8i +RTnp()، (41) حيث g - هي الطاقة الحرة للمكون / -th من الخليط لكل 1 كيلومول قدم وضغط 1 ATM (انظر "اعتماد الطاقة الحرة على درجة الحرارة في الفصل 7). يظهر في الشكل 8.8 اعتماد الطاقة الحرة للخليط على F، والتي تحددها المعادلة (42)، وكما يتبين من الشكل، فإن الطاقة الحرة لخليط من بخار الماء والأكسجين والهيدروجين عند درجة حرارة 3000 كلفن وضغط 1 ATM: الحد الأدنى إذا كانت نسبة جزيئات الماء المنفصلة في تكوين الزوجين 14.8%. عند هذه النقطة، معدل التفاعل العكسي n، + - SU، -\u003e H-، 0 يساوي المعدل 1 2 sti من التفاعل المباشر H20 -» ​​​​H2 + - 02 ، أي يتحقق التوازن. لتحديد نقطة التوازن، من الضروري إيجاد قيمة F عند حيد SP11X لديه الحد الأدنى. د جمجي -$ -$1 -$ -^ \u003d - Jan2o + Ru2 + 2^o2 + Sh2o "Sn2 ~ 2 go2 يعتمد ثابت التوازن Kp على درجة الحرارة وعلى المعاملات المتكافئة في معادلة التفاعل الكيميائي. قيمة Kp للتفاعل H-0 -» H2 + ^02 تختلف عن قيمة التفاعل 2H20 -» ​​​​2H2 + 02. علاوة على ذلك، فإن ثابت التوازن لا يعتمد على الضغط. وبالفعل، إذا انتقلنا إلى الصيغة (48)، يمكننا أن نرى أن قيم الطاقة الحرة g* تتحدد عند ضغط 1 atm ولا تعتمد على الضغط في النظام. علاوة على ذلك، إذا كان بخار الماء يحتوي على خليط من غاز خامل، مثل الأرجون، فلن يغير ذلك أيضًا قيمة ثابت التوازن، لأن قيمة g "Ar تساوي 1 *. يمكن الحصول على العلاقة بين ثابت التوازن Kp ونسبة بخار الماء المنفصل /' من خلال التعبير عن الضغوط الجزئية لمكونات الخليط كدالة F، كما حدث في الصيغ (38)، 39) و (40). لاحظ أن هذه الصيغ صالحة فقط لحالة معينة، عندما يكون الضغط الإجمالي 1 ATM. في الحالة العامة، عندما يكون خليط الغاز عند ضغط اعتباطي ما p، يمكن حساب الضغوط الجزئية باستخدام العلاقات التالية: على النحو التالي من المعلومات المذكورة أعلاه، فإن التحلل الحراري المباشر للمياه ممكن فقط في درجات حرارة عالية جدا. كما يظهر في الشكل. 8.9 عند نقطة انصهار البلاديوم (1825 كلفن) عند الغلاف الجوي. فقط جزء صغير من بخار الماء يخضع للتفكك، وهذا يعني أن الضغط الجزئي للهيدروجين الناتج عن التحلل الحراري للماء سيكون منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن استخدامه في التطبيقات العملية. إن زيادة ضغط بخار الماء لن يصحح الوضع، لأن درجة التفكك تنخفض بشكل حاد عند (الشكل 8.10). يمكن توسيع تعريف ثابت التوازن ليشمل حالة التفاعلات الأكثر تعقيدًا. لذلك، على سبيل المثال، لرد الفعل القيمة -246 ميجا جول/كمول هي قيمة طاقة تكوين الماء، والتي يتم متوسطها على مدى درجة حرارة تتراوح من صفر إلى 3000 كلفن. والنسبة المذكورة أعلاه هي مثال آخر لمعادلة بولتزمان.

تم اكتشاف ودراسة تأثير جديد للدخان الكهربائي "البارد" عالي الجهد للتبخر وتفكك السوائل عالي الجهد ومنخفض التكلفة، وبناءً على هذا الاكتشاف، اقترح المؤلف وحصل على براءة اختراع تقنية جديدة عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة للحصول على الوقود. الغاز من بعض المحاليل المائية المعتمدة على الدخان الكهربائي الشعري عالي الجهد.

مقدمة

تتناول هذه المقالة اتجاهًا علميًا وتقنيًا واعدًا جديدًا للطاقة الهيدروجينية. ويفيد أنه تم اكتشاف تأثير كهروفيزيائي جديد للتبخر "البارد" المكثف وتفكك السوائل والمحاليل المائية إلى غازات الوقود واختباره تجريبيًا في روسيا دون أي استهلاك للكهرباء - التناضح الكهربائي الشعري عالي الجهد. يتم تقديم أمثلة حية على ظهور هذا التأثير المهم في الطبيعة الحية. التأثير المفتوح هو الأساس المادي للعديد من التقنيات "الاختراقية" الجديدة في مجال الطاقة الهيدروجينية والكيمياء الكهربائية الصناعية. على أساسه، قام المؤلف بتطوير تكنولوجيا جديدة عالية الأداء وموفرة للطاقة، وحصل على براءة اختراع، ويبحث بنشاط عنها للحصول على غازات الوقود القابلة للاحتراق والهيدروجين من الماء، والمحاليل المائية المختلفة والمركبات العضوية المائية. يكشف المقال عن جوهرها المادي، وتقنية التنفيذ العملي، ويرد تقييم فني واقتصادي لآفاق مولدات الغاز الجديدة. تقدم المقالة أيضًا تحليلاً للمشاكل الرئيسية للطاقة الهيدروجينية وتقنياتها الفردية.

باختصار عن تاريخ اكتشاف التناضح الكهربي الشعري وتفكك السوائل إلى غازات وتطوير تقنية جديدة تم اكتشاف التأثير بواسطتي في عام 1985. تجارب وتجارب على التبخر والتحلل الكهربي الشعري "البارد" "تم تنفيذ عملية إنتاج السوائل مع إنتاج غاز الوقود دون استهلاك الطاقة بواسطتي في الفترة من 1986 إلى 96. ولأول مرة عن العملية الطبيعية للتبخر "البارد" للمياه في النباتات، كتبت في عام 1988 المقال " النباتات - المضخات الكهربائية الطبيعية" /1/. لقد أبلغت عن تقنية جديدة عالية الكفاءة للحصول على غازات الوقود من السوائل والحصول على الهيدروجين من الماء بناءً على هذا التأثير عام 1997 في مقالتي “تقنية الحرائق الكهربائية الجديدة” (قسم “هل من الممكن حرق الماء”) /2/. تم تزويد المقالة بالعديد من الرسوم التوضيحية (الشكل 1-4) مع الرسوم البيانية والرسوم البيانية للمنشآت التجريبية، التي تكشف عن العناصر الهيكلية الرئيسية وأجهزة الخدمة الكهربائية (مصادر المجال الكهربائي) لمولدات غاز الوقود الكهروضوئي الشعري التي اقترحتها. الأجهزة عبارة عن محولات أصلية للسوائل إلى غازات وقود. وقد تم توضيحها في الشكل 1-3 بطريقة مبسطة، مع تفاصيل كافية لشرح جوهر التقنية الجديدة لإنتاج غاز الوقود من السوائل.

وترد أدناه قائمة بالرسوم التوضيحية والشروحات الموجزة لها. على الشكل. يوضح الشكل 1 أبسط إعداد تجريبي لتغويز وتفكك السوائل "الباردة" بتحويلها إلى غاز الوقود عن طريق مجال كهربائي واحد. يوضح الشكل 2 أبسط إعداد تجريبي لتغويز وتفكك السوائل "الباردة" باستخدام مصدرين للمجال الكهربائي (مجال كهربائي ذو إشارة ثابتة للتبخر "البارد" لأي سائل عن طريق التناضح الكهربي ومجال نبضي ثانٍ (متناوب) للسحق جزيئات السائل المتبخر وتحويلها إلى وقود يُظهر الشكل 3 مخططًا مبسطًا للجهاز المدمج، والذي، على عكس الأجهزة (الشكل 1، 2)، يوفر أيضًا تنشيطًا كهربائيًا إضافيًا للسائل المتبخر. من السوائل (مولد الغاز القابل للاحتراق) على المعلمات الرئيسية للأجهزة. ويوضح بشكل خاص العلاقة بين أداء الجهاز على شدة المجال الكهربائي وعلى مساحة السطح الشعري المتبخر. يتم تقديم الأشكال وفك تشفير عناصر الأجهزة نفسها في التسميات التوضيحية الخاصة بها. الوصف: يتم عرض الترابط بين عناصر الأجهزة وتشغيل الأجهزة في الديناميكيات أدناه في النص في الأقسام ذات الصلة من المقالة.

آفاق ومشاكل الطاقة الهيدروجينية

إن الإنتاج الفعال للهيدروجين من الماء هو حلم قديم مغرٍ للحضارة. لأن هناك الكثير من الماء على هذا الكوكب، والطاقة الهيدروجينية تعد البشرية بالطاقة "النظيفة" من الماء بكميات غير محدودة. علاوة على ذلك، فإن عملية احتراق الهيدروجين في بيئة الأكسجين التي يتم الحصول عليها من الماء توفر احتراقًا مثاليًا من حيث القيمة الحرارية والنقاء.

ولذلك، فإن إنشاء وتطوير صناعي لتكنولوجيا عالية الكفاءة للتحليل الكهربائي للمياه المنقسمة إلى H2 وO2 كان منذ فترة طويلة إحدى المهام العاجلة وذات الأولوية في مجالات الطاقة والبيئة والنقل. هناك مشكلة أكثر إلحاحًا وإلحاحًا في قطاع الطاقة وهي تغويز الوقود الهيدروكربوني الصلب والسائل، وبشكل أكثر تحديدًا، إنشاء وتنفيذ تقنيات موفرة للطاقة لإنتاج غازات الوقود القابلة للاحتراق من أي هيدروكربونات، بما في ذلك النفايات العضوية. ومع ذلك، على الرغم من أهمية وبساطة مشاكل الطاقة والبيئة للحضارة، إلا أنها لم يتم حلها بشكل فعال بعد. فما هي أسباب ارتفاع استهلاك الطاقة وانخفاض إنتاجية تقنيات الطاقة الهيدروجينية المعروفة؟ المزيد عن ذلك أدناه.

تحليل مقارن موجز لحالة وتطوير طاقة الوقود الهيدروجيني

تعود أولوية اختراع الحصول على الهيدروجين من الماء عن طريق التحليل الكهربائي للماء إلى العالم الروسي لاتشينوف د.أ. (1888). لقد قمت بمراجعة مئات المقالات وبراءات الاختراع في هذا الاتجاه العلمي والتقني. هناك طرق مختلفة لإنتاج الهيدروجين أثناء تحلل الماء: الحرارية، التحليلية الكهربائية، الحفزية، الكيميائية الحرارية، الجاذبية الحرارية، النبضية الكهربائية وغيرها /3-12/. ومن ناحية استهلاك الطاقة فإن الطريقة الأكثر استهلاكاً للطاقة هي الطريقة الحرارية /3/، والأقل استهلاكاً للطاقة هي طريقة النبض الكهربائي للأمريكي ستانلي ماير /6/. تعتمد تقنية ماير /6/ على طريقة التحليل الكهربائي المنفصلة لتحلل الماء بواسطة نبضات كهربائية عالية الجهد عند ترددات رنانة لاهتزازات جزيئات الماء (خلية ماير الكهربائية). إنه، في رأيي، الأكثر تقدمًا وواعدًا سواء من حيث التأثيرات الفيزيائية التطبيقية أو من حيث استهلاك الطاقة، ومع ذلك، فإن إنتاجيته لا تزال منخفضة ومقيدة بالحاجة إلى التغلب على الروابط الجزيئية للسائل والمادة. عدم وجود آلية لإزالة غاز الوقود المتولد من منطقة عمل التحليل الكهربائي السائل.

الخلاصة: كل هذه الطرق والأجهزة المعروفة الأخرى لإنتاج الهيدروجين وغازات الوقود الأخرى لا تزال غير فعالة بسبب عدم وجود تقنية عالية الكفاءة لتبخر وتقسيم الجزيئات السائلة. المزيد عن هذا في القسم التالي.

تحليل أسباب ارتفاع كثافة الطاقة وانخفاض إنتاجية التقنيات المعروفة للحصول على غازات الوقود من الماء

يعد الحصول على غازات الوقود من السوائل ذات استهلاك الحد الأدنى من الطاقة مهمة علمية وتقنية صعبة للغاية. يتم إنفاق تكاليف الطاقة الكبيرة في الحصول على غاز الوقود من الماء في التقنيات المعروفة على التغلب على الروابط بين جزيئات الماء في حالته السائلة المتراكمة. لأن الماء معقد للغاية في البنية والتركيب. علاوة على ذلك، فمن المفارقة أنه على الرغم من انتشاره المثير للدهشة في الطبيعة، إلا أن بنية وخصائص الماء ومركباته لم تتم دراستها بعد في كثير من النواحي /14/.

التركيب والطاقة الكامنة للروابط بين الجزيئات للهياكل والمركبات في السوائل.

إن التركيب الفيزيائي الكيميائي لمياه الصنبور العادية معقد إلى حد ما، حيث يحتوي الماء على العديد من الروابط والسلاسل والهياكل الأخرى لجزيئات الماء بين الجزيئات. على وجه الخصوص، يوجد في مياه الصنبور العادية سلاسل مختلفة من جزيئات الماء المرتبطة والموجهة بشكل خاص مع أيونات الشوائب (التكوينات العنقودية)، ومركباتها الغروية المختلفة ونظائرها، والمعادن، بالإضافة إلى العديد من الغازات والشوائب الذائبة /14/.

شرح المشاكل وتكاليف الطاقة لتبخر الماء "الساخن" بالتقنيات المعروفة.

ولهذا السبب، في الطرق المعروفة لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين، من الضروري إنفاق الكثير من الكهرباء لإضعاف وكسر الجزيئات بالكامل، ثم الروابط الجزيئية للماء. لتقليل تكاليف الطاقة للتحلل الكهروكيميائي للمياه، غالبا ما يتم استخدام التدفئة الحرارية الإضافية (حتى تكوين البخار)، وكذلك إدخال الشوارد الإضافية، على سبيل المثال، المحاليل الضعيفة للقلويات والأحماض. ومع ذلك، فإن هذه التحسينات المعروفة لا تزال لا تسمح بتكثيف عملية تفكك السوائل (على وجه الخصوص، تحلل الماء) من حالتها السائلة المتراكمة. يرتبط استخدام تقنيات التبخر الحراري المعروفة بإنفاق ضخم للطاقة الحرارية. واستخدام المحفزات الباهظة الثمن في عملية الحصول على الهيدروجين من المحاليل المائية لتكثيف هذه العملية مكلف للغاية وغير فعال. أصبح السبب الرئيسي لارتفاع استهلاك الطاقة عند استخدام التقنيات التقليدية لتفكيك السوائل واضحًا الآن، حيث يتم إنفاقها على كسر الروابط بين جزيئات السوائل.

نقد التقنية الكهربائية الأكثر تقدمية للحصول على الهيدروجين من الماء بقلم س. ماير /6/

مما لا شك فيه أن تكنولوجيا الهيدروجين الكهربائي التي ابتكرها ستانلي ماير هي الأكثر اقتصادا من بين التقنيات المعروفة والأكثر تقدمية من حيث فيزياء العمل. لكن خليته الكهربائية الشهيرة /6/ غير فعالة أيضاً، لأنها في نهاية المطاف لا تملك آلية فعالة لإزالة جزيئات الغاز من الأقطاب الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، تتباطأ عملية تفكك الماء هذه بطريقة ماير بسبب حقيقة أنه أثناء الفصل الكهروستاتيكي لجزيئات الماء عن السائل نفسه، يجب إنفاق الوقت والطاقة للتغلب على الطاقة الكامنة الضخمة للروابط بين الجزيئات و هياكل الماء والسوائل الأخرى.

ملخص التحليل

لذلك، من الواضح تمامًا أنه بدون اتباع نهج أصلي جديد لمشكلة تفكك السوائل وتحويلها إلى غازات وقود، لا يستطيع العلماء والتقنيون حل مشكلة تكثيف تكوين الغاز. التنفيذ الفعلي للتقنيات الأخرى المعروفة في الممارسة العملية لا يزال "ينزلق"، لأنها كلها أكثر استهلاكا للطاقة من تكنولوجيا ماير. وبالتالي غير فعالة في الممارسة العملية.

صياغة مختصرة للمشكلة المركزية للطاقة الهيدروجينية

في رأيي، تكمن المشكلة العلمية والتقنية المركزية للطاقة الهيدروجينية على وجه التحديد في الحاجة إلى البحث عن تقنية جديدة وتطبيقها للتكثيف المتعدد لعملية الحصول على الهيدروجين وغاز الوقود من أي محاليل مائية و المستحلبات مع انخفاض حاد في وقت واحد في تكاليف الطاقة. لا يزال التكثيف الحاد لعمليات تقسيم السوائل مع انخفاض استهلاك الطاقة في التقنيات المعروفة مستحيلاً من حيث المبدأ، لأنه حتى وقت قريب لم يتم حل المشكلة الرئيسية المتمثلة في التبخر الفعال للمحاليل المائية دون توفير الطاقة الحرارية والكهربائية. إن الطريقة الرئيسية لتحسين تقنيات الهيدروجين واضحة. من الضروري معرفة كيفية تبخير السوائل وتغويزها بكفاءة. وبشكل مكثف قدر الإمكان وبأقل استهلاك للطاقة.

منهجية وميزات تنفيذ التكنولوجيا الجديدة

لماذا يعتبر البخار أفضل من الثلج لإنتاج الهيدروجين من الماء؟ لأن جزيئات الماء تتحرك فيه بحرية أكبر بكثير من المحاليل المائية.

أ) التغير في حالة تجمع السوائل.

من الواضح أن الروابط الجزيئية لبخار الماء أضعف من تلك الموجودة في الماء على شكل سائل، بل وأكثر من الماء على شكل جليد. تعمل الحالة الغازية للمياه على تسهيل عمل المجال الكهربائي على الانقسام اللاحق لجزيئات الماء نفسها إلى H2 و O2. ولذلك، فإن طرق تحويل حالة تجميع الماء بشكل فعال إلى غاز مائي (بخار، ضباب) هي طريق رئيسي واعد لتطوير الطاقة الكهروهيدروجينية. لأنه عن طريق نقل الطور السائل من الماء إلى الطور الغازي، يتم تحقيق إضعاف و (أو) تمزق كامل وتجمع بين الجزيئات والروابط والهياكل الأخرى الموجودة داخل سائل الماء.

ب) سخان المياه الكهربائي - مفارقة تاريخية للطاقة الهيدروجينية أو مرة أخرى حول مفارقات الطاقة أثناء تبخر السوائل.

ولكن ليس كل شيء بهذه البساطة. مع تحول الماء إلى الحالة الغازية . ولكن ماذا عن الطاقة اللازمة لتبخر الماء؟ الطريقة الكلاسيكية للتبخر المكثف هي التسخين الحراري للمياه. ولكنها أيضًا كثيفة الاستخدام للطاقة. تعلمنا من مكتب المدرسة أن عملية تبخر الماء، وحتى غليانه، تتطلب كمية كبيرة جدًا من الطاقة الحرارية. تتوفر المعلومات حول كمية الطاقة المطلوبة لتبخير 1 متر مكعب من الماء في أي كتاب مرجعي مادي. هذا هو العديد من كيلوجول من الطاقة الحرارية. أو عدة كيلووات/ساعة من الكهرباء، إذا تم التبخر عن طريق تسخين الماء من تيار كهربائي. أين هو الطريق للخروج من مأزق الطاقة؟

التحليل الكهربائي الشعري للمياه والمحاليل المائية من أجل "التبخر البارد" وتفكك السوائل إلى غازات الوقود (وصف التأثير الجديد ومظاهره في الطبيعة)

لقد كنت أبحث عن مثل هذه التأثيرات الفيزيائية الجديدة والأساليب منخفضة التكلفة لتبخر السوائل وتفككها لفترة طويلة، لقد جربت كثيرًا وما زلت أجد طريقة لتبخر الماء وتفككه "البارد" بشكل فعال إلى غاز قابل للاشتعال. لقد اقترحت عليّ الطبيعة نفسها هذا التأثير المذهل للجمال والكمال.

الطبيعة هي معلمنا الحكيم. إنه أمر متناقض، لكن اتضح أنه في الحياة البرية، بشكل مستقل عنا، كانت هناك منذ فترة طويلة طريقة فعالة للضخ الكهربائي والتبخر "البارد" للسائل مع نقله إلى حالة غازية دون أي إمدادات من الطاقة الحرارية والكهرباء. ويتم تحقيق هذا التأثير الطبيعي من خلال عمل المجال الكهربائي الثابت للأرض على السائل (الماء) الموجود في الشعيرات الدموية، أي من خلال التناضح الكهربائي الشعري.

النباتات طبيعية، مثالية للطاقة، ومضخات إلكتروستاتيكية وأيونية - مبخرات للمحاليل المائية، بدأت في البحث باستمرار عن تشبيهها ومظهر هذه الظاهرة في الطبيعة الحية. بعد كل شيء، الطبيعة هي معلمنا الأبدي والحكيم. ولقد وجدته في البداية في النباتات!

أ) التناقض وكمال طاقة مضخات المبخر النباتي الطبيعي.

تظهر التقديرات الكمية المبسطة أن آلية تشغيل مضخات مبخر الرطوبة الطبيعية في النباتات، وخاصة في الأشجار العالية، فريدة من نوعها في كفاءتها في استخدام الطاقة. في الواقع، من المعروف بالفعل، ومن السهل حساب أن المضخة الطبيعية لشجرة طويلة (يبلغ ارتفاع التاج حوالي 40 مترًا وقطر الجذع حوالي 2 متر) تضخ وتبخر مترًا مكعبًا من الرطوبة يوميًا. علاوة على ذلك، دون إمداد الطاقة الحرارية والكهربائية من الخارج. إن قدرة الطاقة المكافئة لمضخة مبخر الماء الكهربائية الطبيعية في هذه الشجرة العادية، قياسا على الأجهزة التقليدية التي نستخدمها لأغراض مماثلة في التكنولوجيا والمضخات وسخانات مبخر الماء الكهربائية لأداء نفس العمل، تبلغ عشرات الكيلووات. لا يزال من الصعب علينا أن نفهم مثل هذا الكمال النشط للطبيعة، وحتى الآن لا يمكننا نسخه على الفور. وقد تعلمت النباتات والأشجار كيفية القيام بهذا العمل بفعالية منذ ملايين السنين دون أي إمدادات وإهدار للكهرباء التي نستخدمها في كل مكان.

ب) وصف الفيزياء والطاقة لمضخة المبخر السائل النباتي الطبيعي.

فكيف تعمل المضخة الطبيعية لمبخر الماء في الأشجار والنباتات، وما هي آلية عمل طاقتها؟ اتضح أن جميع النباتات استخدمت منذ فترة طويلة وبمهارة هذا التأثير من التناضح الكهربائي الشعري الذي اكتشفته كآلية طاقة لضخ المحاليل المائية التي تغذيها بمضخاتها الشعرية الأيونية والكهروستاتيكية الطبيعية لتزويد المياه من الجذور إلى تاجها دون أي إمدادات الطاقة ودون مشاركة بشرية. تستخدم الطبيعة بحكمة الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي للأرض. علاوة على ذلك، في النباتات والأشجار، لرفع السائل من الجذور إلى الأوراق داخل جذوع النباتات والتبخر البارد للعصائر من خلال الشعيرات الدموية داخل النباتات، أنحف الألياف الطبيعية - الشعيرات الدموية من أصل نباتي، محلول مائي طبيعي - إلكتروليت ضعيف، الإمكانات الكهربائية الطبيعية يتم استخدام الكوكب والطاقة الكامنة للمجال الكهربائي للكوكب. وبالتزامن مع نمو النبات (زيادة ارتفاعه) تزداد أيضاً إنتاجية هذه المضخة الطبيعية، وذلك لأن فرق الجهد الكهربائي الطبيعي بين الجذر وقمة تاج النبات يزداد.

ج) لماذا تعمل إبر شجرة عيد الميلاد - حتى تعمل مضختها الكهربائية في الشتاء.

ستقول أن العصائر المغذية تنتقل إلى الطبقة الداخلية بسبب التبخر الحراري الطبيعي للرطوبة من الأوراق. نعم، هذه العملية موجودة أيضًا، لكنها ليست العملية الرئيسية. ولكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أن العديد من أشجار الإبر (الصنوبر والتنوب والتنوب) مقاومة للصقيع وتنمو حتى في فصل الشتاء. والحقيقة هي أنه في النباتات ذات الأوراق أو الأشواك التي تشبه الإبرة (مثل الصنوبر والصبار وما إلى ذلك)، تعمل مضخة المبخر الكهروستاتيكية في أي درجة حرارة محيطة، حيث تركز الإبر أقصى شدة للجهد الكهربائي الطبيعي عند أطراف النباتات. هذه الإبر. لذلك، بالتزامن مع الحركة الكهروستاتيكية والأيونية للمحاليل المائية المغذية من خلال الشعيرات الدموية، فإنها أيضًا تنقسم بشكل مكثف وتنبعث بشكل فعال (تحقن، تطلق في الغلاف الجوي من هذه الأجهزة الطبيعية من أقطابها الكهربائية الطبيعية التي تشبه الإبرة - مولدات الأوزون لجزيئات الرطوبة، بنجاح نقل جزيئات المحاليل المائية إلى غازات ولذلك فإن عمل هذه المضخات الطبيعية الكهروستاتيكية والأيونية لمحاليل الماء غير المتجمدة يحدث في الجفاف والبرد.

د) ملاحظاتي وتجاربي الكهربية مع النباتات.

من خلال سنوات عديدة من الملاحظات على النباتات في بيئتها الطبيعية والتجارب على النباتات في بيئة موضوعة في مجال كهربائي اصطناعي، قمت بدراسة شاملة لهذه الآلية الفعالة لمضخة الرطوبة الطبيعية والمبخر. كما تم الكشف عن اعتماد شدة حركة العصائر الطبيعية على طول جذع النباتات على معلمات المجال الكهربائي ونوع الشعيرات الدموية والأقطاب الكهربائية. وزاد نمو النبات في التجارب بشكل ملحوظ مع زيادة مضاعفة في هذه الإمكانية، وذلك بسبب زيادة إنتاجية مضخته الكهروستاتيكية والأيونية الطبيعية. في عام 1988، وصفت ملاحظاتي وتجاربي مع النباتات في مقالتي العلمية الشهيرة "النباتات هي مضخات أيونية طبيعية" /1/.

ه) نتعلم من النباتات إنشاء تقنية مثالية للمضخات - المبخرات. ومن الواضح تمامًا أن هذه التقنية المثالية للطاقة الطبيعية قابلة للتطبيق تمامًا في تقنية تحويل السوائل إلى غازات وقود. وقمت بإنشاء مثل هذه التركيبات التجريبية لتبخر السوائل الكهربائي الشعري من نوع هولون (الشكل 1-3) على غرار المضخات الكهربائية للأشجار.

وصف أبسط تركيب تجريبي للمضخة الكهربائية الشعرية - مبخر السائل

يظهر في الشكل 1 أبسط جهاز تشغيل للتنفيذ التجريبي لتأثير التناضح الكهربائي الشعري عالي الجهد للتبخر "البارد" وتفكك جزيئات الماء. يتكون أبسط جهاز (الشكل 1) لتنفيذ الطريقة المقترحة لإنتاج غاز قابل للاحتراق من حاوية عازلة 1، يُسكب فيها السائل 2 (مستحلب وقود الماء أو الماء العادي)، من مادة شعرية مسامية بدقة، على سبيل المثال، فتيل ليفي 3، مغمور في هذا السائل ومبلل فيه مسبقًا، من المبخر العلوي 4، على شكل سطح تبخيري شعري بمساحة متغيرة على شكل شاشة غير قابلة للاختراق (غير موضحة في الشكل 1). تشتمل تركيبة هذا الجهاز أيضًا على أقطاب كهربائية عالية الجهد 5، 5-1، متصلة كهربائيًا بأطراف متقابلة لمصدر منظم عالي الجهد لحقل كهربائي ذو إشارة ثابتة 6، أحد الأقطاب الكهربائية 5 مصنوع على شكل لوحة إبرة مثقوبة، ويتم وضعها بشكل متحرك فوق المبخر 4، على سبيل المثال، بالتوازي معه على مسافة كافية لمنع الانهيار الكهربائي على الفتيل المبلل 3، المتصل ميكانيكيًا بالمبخر 4.

قطب كهربائي آخر عالي الجهد (5-1)، متصل كهربائيًا عند الإدخال، على سبيل المثال، بالطرف "+" لمصدر المجال 6، يتم توصيله ميكانيكيًا وكهربائيًا مع خرجه إلى الطرف السفلي من المادة المسامية، الفتيل 3، تقريبا في الجزء السفلي من الحاوية 1. للحصول على عزل كهربائي موثوق، يتم حماية القطب من جسم الحاوية 1 بواسطة عازل كهربائي 5-2. لاحظ أن ناقل قوة هذا المجال الكهربائي يزود إلى يتم توجيه الفتيل 3 من الكتلة 6 على طول محور مبخر الفتيل 3. ويتم استكمال الجهاز أيضًا بمشعب غاز جاهز 7. في جوهره، الجهاز الذي يحتوي على الكتل 3، 4، 5، 6، هو جهاز مدمج من مضخة كهروسموتيكية ومبخر إلكتروستاتيكي للسائل 2 من الخزان 1. تتيح لك الوحدة 6 ضبط قوة الإشارة الثابتة ("+"، - ") المجال الكهربائي من 0 إلى 30 كيلو فولت / سم. يكون القطب 5 مثقوبًا أو مساميًا للسماح للبخار المتولد بالمرور عبر نفسه. يوفر الجهاز (الشكل 1) أيضًا إمكانية فنية لتغيير مسافة وموضع القطب 5 بالنسبة لسطح المبخر 4. من حيث المبدأ، لإنشاء قوة المجال الكهربائي المطلوبة، بدلاً من الكتلة الكهربائية 6 و القطب 5، يمكن استخدام احادية بوليمرية /13/. في هذا الإصدار بدون تيار من جهاز مولد الهيدروجين، يتم تصنيع أقطابه الكهربائية 5 و5-1 على شكل كهربيات أحادية ذات إشارات كهربائية معاكسة. ومن ثم، ففي حالة استخدام مثل هذه الأجهزة الكهربائية 5 ووضعها كما هو موضح أعلاه، فلا داعي لوحدة كهربائية خاصة 6 على الإطلاق.

وصف تشغيل المضخة الكهربائية الشعرية البسيطة - المبخر (الشكل 1)

تم إجراء التجارب الأولى للتفكك الشعري الكهربائي للسوائل باستخدام كل من الماء العادي ومحاليله المختلفة ومستحلبات الوقود المائي بتركيزات مختلفة كسوائل. وفي كل هذه الحالات تم الحصول على غازات الوقود بنجاح. صحيح أن هذه الغازات كانت مختلفة جدًا في التركيب والسعة الحرارية.

لاحظت لأول مرة تأثيرًا كهروفيزيائيًا جديدًا للتبخر "البارد" للسائل دون أي استهلاك للطاقة تحت تأثير المجال الكهربائي في أبسط جهاز (الشكل 1)

أ) وصف الإعداد التجريبي البسيط الأول.

يتم إجراء التجربة على النحو التالي: أولاً، يتم سكب خليط الوقود المائي (المستحلب) 2 في الحاوية 1، ويتم ترطيب الفتيل 3 والمبخر المسامي 4 به مسبقًا من حواف الشعيرات الدموية (الفتيل 3) -المبخر 4) يتم توصيل مصدر المجال الكهربائي من خلال الأقطاب الكهربائية 5-1 و5، ويتم وضع القطب الصفائحي المثقوب 5 فوق سطح المبخر 4 على مسافة كافية لمنع الانهيار الكهربائي بين الأقطاب الكهربائية 5 و5-1 .

ب) كيف يعمل الجهاز

نتيجة لذلك، على طول الشعيرات الدموية للفتيل 3 والمبخر 4، تحت تأثير القوى الكهروستاتيكية للمجال الكهربائي الطولي، انتقلت جزيئات السائل المستقطب ثنائي القطب من الحاوية نحو الجهد الكهربائي المعاكس للقطب الكهربائي 5 (السماوية الكهربائية). ، تنفصل بفعل هذه القوى الكهربائية للمجال عن سطح المبخر 4 وتتحول إلى ضباب مرئي، أي. ينتقل السائل إلى حالة أخرى من التجميع عند الحد الأدنى من استهلاك الطاقة لمصدر المجال الكهربائي (6)، ويبدأ الارتفاع الكهرأسموزي لهذا السائل على طولهم. في عملية الانفصال والاصطدام بين جزيئات السائل المتبخرة مع جزيئات الهواء والأوزون، تحدث الإلكترونات الموجودة في منطقة التأين بين المبخر 4 والقطب العلوي 5، تفككًا جزئيًا مع تكوين غاز قابل للاشتعال. علاوة على ذلك، يدخل هذا الغاز من خلال مجمع الغاز 7، على سبيل المثال، إلى غرف الاحتراق في محرك السيارة.

ج) بعض نتائج القياسات الكمية

يتضمن تكوين غاز الوقود القابل للاحتراق جزيئات الهيدروجين (H2) -35٪، والأكسجين (O2) -35٪ جزيئات الماء - (20٪) والـ 10٪ المتبقية عبارة عن جزيئات شوائب من غازات أخرى وجزيئات الوقود العضوي وما إلى ذلك. وقد تبين تجريبيا أن شدة عملية التبخر وتفكك جزيئات بخاره تتغير من تغير مسافة القطب 5 من المبخر 4 ، من تغير مساحة المبخر ، من تغير مساحة المبخر ، من نوع السائل، جودة المادة الشعرية للفتيل 3 والمبخر 4 ومعلمات المجال الكهربائي من المصدر 6. (القوة، الطاقة). تم قياس درجة حرارة غاز الوقود وشدة تكوينه (مقياس الجريان). ويعتمد أداء الجهاز على معلمات التصميم. عن طريق تسخين وقياس حجم التحكم في الماء أثناء احتراق حجم معين من غاز الوقود هذا، تم حساب السعة الحرارية للغاز الناتج اعتمادًا على التغير في معلمات الإعداد التجريبي.

شرح مبسط للعمليات والتأثيرات التي تم العثور عليها في التجارب التي أجريت على أول إعداد لي

لقد أظهرت تجاربي الأولى على هذا التركيب الأبسط في عام 1986 أن رذاذ الماء "البارد" (الغاز) ينشأ من سائل (ماء) في الشعيرات الدموية أثناء التناضح الكهربائي عالي الجهد دون أي استهلاك مرئي للطاقة على الإطلاق، أي باستخدام الطاقة الكامنة فقط. من المجال الكهربائي. هذا الاستنتاج واضح، لأنه خلال التجارب، كان التيار الكهربائي الذي يستهلكه مصدر المجال هو نفسه وكان مساويا لتيار عدم التحميل للمصدر. علاوة على ذلك، فإن هذا التيار لم يتغير إطلاقا، بغض النظر عما إذا كان السائل قد تبخر أم لا. ولكن ليس هناك معجزة في تجاربي للتبخر "البارد" وتفكك الماء والمحاليل المائية إلى غازات الوقود الموضحة أدناه. لقد تمكنت للتو من رؤية وفهم عملية مماثلة تحدث في الطبيعة الحية نفسها. وكان من الممكن استخدامه بشكل مفيد جدًا عمليًا للتبخر "البارد" الفعال للمياه وإنتاج غاز الوقود منه.

تظهر التجارب أنه في 10 دقائق، مع قطر أسطوانة شعرية يبلغ 10 سم، تبخر التناضح الكهربائي الشعري كمية كبيرة بما فيه الكفاية من الماء (1 لتر) دون أي استهلاك للطاقة على الإطلاق. لأن مدخلات الطاقة الكهربائية تستهلك (10 واط). مصدر المجال الكهربائي المستخدم في التجارب - محول الجهد العالي (20 كيلو فولت) لم يتغير عن طريقة عمله. وقد وجد تجريبيا أن كل هذه الطاقة المستهلكة من الشبكة، والتي تعتبر هزيلة مقارنة بطاقة تبخر السائل، تم إنفاقها على وجه التحديد لإنشاء مجال كهربائي. ولم تزداد هذه القوة أثناء التبخر الشعري للسائل بسبب تشغيل مضخات الأيونات والاستقطاب. ولذلك فإن تأثير التبخر البارد للسائل مذهل. بعد كل شيء، يحدث ذلك دون أي تكاليف طاقة مرئية على الإطلاق!

وكان نفاث من الماء والغاز (البخار) مرئيًا في بعض الأحيان، خاصة في بداية العملية. لقد انفصلت عن حافة الشعيرات الدموية بسرعة. يتم تفسير حركة السائل وتبخره، في رأيي، على وجه التحديد بسبب ظهوره في الشعيرات الدموية تحت تأثير مجال كهربائي من القوى الكهروستاتيكية الضخمة والضغط الكهروضوئي الضخم على عمود الماء المستقطب (السائل) في كل شعرية، وهي القوة الدافعة للحل من خلال الشعيرات الدموية.

تثبت التجارب أنه في كل من الشعيرات الدموية ذات السائل، تحت تأثير المجال الكهربائي، تعمل مضخة كهروستاتيكية قوية عديمة التيار وفي نفس الوقت مضخة أيونية، مما يؤدي إلى رفع عمود من المجال المستقطب والمتأين جزئيًا في الشعيرات الدموية للعمود ميكرون من السائل (الماء) بقطر من أحد إمكانات المجال الكهربائي المطبق على السائل نفسه والطرف السفلي من الشعيرات الدموية إلى الجهد الكهربائي المعاكس، مع وضع فجوة نسبة إلى الطرف المقابل لهذه الشعيرات الدموية. نتيجة لذلك، تقوم هذه المضخة الأيونية الكهروستاتيكية بتكسير الروابط بين جزيئات الماء بشكل مكثف، وتحرك بنشاط جزيئات الماء المستقطبة وجذورها على طول الشعيرات الدموية بالضغط، ثم تحقن هذه الجزيئات، جنبًا إلى جنب مع جذور جزيئات الماء المشحونة كهربائيًا، خارج الشعيرات الدموية. إلى الإمكانات المعاكسة للمجال الكهربائي. تظهر التجارب أنه بالتزامن مع حقن الجزيئات من الشعيرات الدموية، يحدث أيضًا تفكك جزئي (تمزق) لجزيئات الماء. وكلما زادت قوة المجال الكهربائي. في كل هذه العمليات المعقدة والمتزامنة للتناضح الكهربائي الشعري للسائل، يتم استخدام الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي.

حيث أن عملية مثل هذا التحول للسائل إلى رذاذ الماء وغاز الماء تتم قياساً بالنباتات، دون أي إمداد بالطاقة ولا يصاحبها تسخين الماء وغاز الماء. لذلك، أطلقت على هذا اسم العملية الطبيعية ثم العملية الفنية للتناضح الكهربائي للسوائل - التبخر "البارد". في التجارب، يحدث تحول السائل المائي إلى الطور الغازي البارد (الضباب) بسرعة ودون أي استهلاك مرئي للطاقة على الإطلاق. في الوقت نفسه، عند الخروج من الشعيرات الدموية، تمزق جزيئات الماء الغازية بواسطة القوى الكهروستاتيكية للمجال الكهربائي إلى H2 وO2. نظرًا لأن عملية التحول المرحلي للمياه السائلة إلى رذاذ الماء (الغاز) وتفكك جزيئات الماء تتم في التجربة دون أي إنفاق واضح للطاقة (الحرارة والكهرباء التافهة)، فمن المحتمل أن تكون الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي هي التي يتم استهلاكها بطريقة ما.

ملخص القسم

على الرغم من أن طاقة هذه العملية لا تزال غير واضحة تمامًا، إلا أنه لا يزال من الواضح تمامًا أن "التبخر البارد" وتفكك الماء يتم بواسطة الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي. بتعبير أدق، يتم تنفيذ العملية المرئية للتبخر وتقسيم الماء إلى H2 وO2 أثناء التناضح الكهربائي الشعري بدقة بواسطة قوى كولوم الكهروستاتيكية القوية لهذا المجال الكهربائي القوي. من حيث المبدأ، فإن مثل هذه المضخة التناضحية الكهربائية غير العادية - المبخر - الفاصل للجزيئات السائلة هي مثال على آلة الحركة الدائمة من النوع الثاني. وبالتالي، فإن التناضح الكهربائي الشعري عالي الجهد للسائل المائي يوفر، من خلال استخدام الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي، تبخرًا مكثفًا وموفرًا للطاقة وتقسيم جزيئات الماء إلى غاز الوقود (H2، O2، H2O).

الجوهر الفيزيائي للكهرباء الشعرية للسوائل

وحتى الآن، لم يتم تطوير نظريته بعد، ولكنها في مهدها فقط. ويأمل المؤلف أن يجذب هذا المنشور انتباه المنظرين والممارسين ويساعد في إنشاء فريق إبداعي قوي من الأشخاص ذوي التفكير المماثل. ولكن من الواضح بالفعل أنه على الرغم من البساطة النسبية للتنفيذ الفني للتكنولوجيا نفسها، فإن الفيزياء الحقيقية وعلم الطاقة للعمليات في تنفيذ هذا التأثير لا تزال معقدة للغاية وغير مفهومة بالكامل بعد. نلاحظ خصائصها المميزة الرئيسية:

أ) حدوث العديد من العمليات الكهربية في وقت واحد في السوائل في الشعيرات الدموية الكهربائية

نظرًا لأنه أثناء التبخر الكهروضوئي الشعري وتفكك السوائل، فإن العديد من العمليات الكهروكيميائية والكهروفيزيائية والكهروميكانيكية وغيرها من العمليات المختلفة تتم في وقت واحد وبالتناوب، خاصة عندما يتحرك المحلول المائي على طول الحقن الشعري للجزيئات من حافة الأنبوب الشعري في اتجاه المجال الكهربائي .

ب) ظاهرة الطاقة المتمثلة في التبخر "البارد" للسائل

ببساطة، الجوهر المادي للتأثير الجديد والتكنولوجيا الجديدة هو تحويل الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي إلى طاقة حركية لحركة الجزيئات والهياكل السائلة عبر الشعيرات الدموية وخارجها. في الوقت نفسه، في عملية تبخر وتفكك السائل، لا يتم استهلاك أي تيار كهربائي على الإطلاق، لأنه بطريقة غير مفهومة يتم استهلاك الطاقة المحتملة للمجال الكهربائي. إن المجال الكهربائي في التناضح الكهربائي الشعري هو الذي يحفز ويحافظ على حدوث وتدفق متزامن في السائل في عملية تحويل كسوره وحالاته التجميعية إلى جهاز العديد من التأثيرات المفيدة لتحويل الهياكل الجزيئية وجزيئات السائل إلى غاز قابل للاحتراق في وقت واحد. وهي: التناضح الكهربائي الشعري عالي الجهد يوفر في الوقت نفسه استقطابًا قويًا لجزيئات الماء وهياكله مع الكسر الجزئي المتزامن لروابط الماء بين الجزيئات في الشعيرات الدموية المكهربة، وتجزئة جزيئات الماء المستقطبة والمجموعات إلى جذور مشحونة في الشعيرات الدموية نفسها عن طريق الإمكانات طاقة المجال الكهربائي. نفس الطاقة الكامنة للمجال تثير بشكل مكثف آليات التكوين والحركة من خلال الشعيرات الدموية المصطفة "في صفوف" المرتبطة ببعضها كهربائيا في سلاسل من جزيئات الماء المستقطبة وتكويناتها (المضخة الكهروستاتيكية)، تشغيل المضخة الأيونية مع الخلق من الضغط الكهروضوئي الضخم على العمود السائل لتسريع الحركة على طول الشعيرات الدموية والحقن النهائي من الشعيرات الدموية للجزيئات غير المكتملة ومجموعات السائل (الماء) المكسورة جزئيًا بالفعل بواسطة المجال (المنقسمة إلى جذور). لذلك، عند إخراج حتى أبسط جهاز التناضح الكهربائي الشعري، يتم الحصول بالفعل على غاز قابل للاحتراق (بتعبير أدق، خليط من الغازات H2 وO2 وH2O).

ج) قابلية تطبيق وميزات تشغيل المجال الكهربائي المتناوب

ولكن من أجل تفكك جزيئات الماء بشكل كامل إلى غاز الوقود، من الضروري إجبار جزيئات الماء الباقية على الاصطدام ببعضها البعض والتفكك إلى جزيئات H2 وO2 في مجال متناوب عرضي إضافي (الشكل 2). لذلك، لزيادة تكثيف عملية التبخر وتفكك الماء (أي سائل عضوي) إلى غاز الوقود، فمن الأفضل استخدام مصدرين للمجال الكهربائي (الشكل 2). فيها، لتبخر الماء (السائل) ولإنتاج غاز الوقود، يتم استخدام الطاقة المحتملة لحقل كهربائي قوي (بقوة لا تقل عن 1 كيلو فولت / سم) بشكل منفصل: أولاً، المجال الكهربائي الأول هو تستخدم لنقل الجزيئات التي تشكل السائل من الحالة السائلة المستقرة عن طريق التناضح الكهربائي من خلال الشعيرات الدموية إلى الحالة الغازية (يتم الحصول على الغاز البارد) من السائل مع الانقسام الجزئي لجزيئات الماء، ثم في المرحلة الثانية، طاقة يتم استخدام المجال الكهربائي الثاني، وبشكل أكثر تحديدًا، يتم استخدام القوى الكهروستاتيكية القوية لتكثيف عملية الرنين التذبذبية "لتنافر الاصطدام" لجزيئات الماء المكهربة على شكل غاز مائي فيما بينها من أجل التمزق الكامل للجزيئات السائلة وتكوين جزيئات قابلة للاحتراق. جزيئات الغاز.

د) إمكانية التحكم في عمليات تفكك السوائل في التكنولوجيا الجديدة

يتم ضبط شدة تكوين ضباب الماء (شدة التبخر البارد) عن طريق تغيير معلمات المجال الكهربائي الموجه على طول المبخر الشعري و (أو) تغيير المسافة بين السطح الخارجي للمادة الشعرية والقطب الكهربائي المتسارع، مما يخلق مجالا كهربائيا في الشعيرات الدموية. يتم تنظيم إنتاج الهيدروجين من الماء عن طريق تغيير (تنظيم) حجم وشكل المجال الكهربائي، ومنطقة وقطر الشعيرات الدموية، وتغيير تكوين وخصائص الماء. تختلف هذه الشروط للتفكك الأمثل للسائل اعتمادًا على نوع السائل، وعلى خصائص الشعيرات الدموية، وعلى معلمات المجال، وتفرضها الإنتاجية المطلوبة لعملية التفكك لسائل معين. تظهر التجارب أن الإنتاج الأكثر كفاءة لـ H2 من الماء يتم تحقيقه عندما يتم تقسيم جزيئات ضباب الماء التي تم الحصول عليها عن طريق التناضح الكهربائي بواسطة مجال كهربائي ثانٍ، تم اختيار المعلمات العقلانية له بشكل تجريبي بشكل أساسي. على وجه الخصوص، اتضح أنه من المناسب إنتاج الانقسام النهائي لجزيئات ضباب الماء بدقة بواسطة مجال كهربائي نابض ثابت الإشارة مع ناقل مجال عمودي على متجه الحقل الأول المستخدم في التناضح الكهربائي للماء. يمكن تنفيذ تأثير المجالات الكهربائية على السائل في عملية تحوله إلى ضباب وكذلك في عملية تقسيم جزيئات السائل في وقت واحد أو بالتناوب.

ملخص القسم

بفضل هذه الآليات الموصوفة، مع التناضح الكهربائي المشترك وعمل مجالين كهربائيين على سائل (ماء) في أنبوب شعري، من الممكن تحقيق أقصى إنتاجية لعملية الحصول على غاز قابل للاحتراق والتخلص عمليًا من تكاليف الطاقة الكهربائية والحرارية عند الحصول على هذا الغاز من الماء من أي سوائل مائية وقودية. تنطبق هذه التقنية، من حيث المبدأ، على إنتاج غاز الوقود من أي وقود سائل أو مستحلباته المائية.

الجوانب العامة الأخرى لتطبيق التكنولوجيا الجديدة مفيدة في تنفيذها.

أ) التنشيط المسبق للماء (السائل)

لزيادة كثافة إنتاج غاز الوقود، يُنصح بتنشيط السائل (الماء) أولاً (التسخين المسبق، والفصل الأولي له إلى أجزاء حمضية وقلوية، والكهرباء والاستقطاب، وما إلى ذلك). يتم إجراء التنشيط الكهربائي الأولي للماء (وأي مستحلب مائي) مع فصله إلى كسور حمضية وقلوية عن طريق التحليل الكهربائي الجزئي باستخدام أقطاب كهربائية إضافية موضوعة في أغشية خاصة شبه منفذة لتبخرها المنفصل لاحقًا (الشكل 3).

في حالة الفصل الأولي للمياه المحايدة كيميائيًا في البداية إلى أجزاء نشطة كيميائيًا (حمضية وقلوية)، يصبح تنفيذ تقنية الحصول على غاز قابل للاحتراق من الماء ممكنًا حتى عند درجات حرارة أقل من الصفر (تصل إلى -30 درجة مئوية)، والتي مهم جداً ومفيد في الشتاء للمركبات. لأن مثل هذا الماء "الكسري" المنشط كهربيًا لا يتجمد على الإطلاق أثناء الصقيع. وهذا يعني أن مصنع إنتاج الهيدروجين من هذا الماء المنشط سيكون قادرًا أيضًا على العمل في درجات حرارة محيطة تحت الصفر وفي الصقيع.

ب) مصادر المجال الكهربائي

يمكن استخدام أجهزة مختلفة كمصدر للمجال الكهربائي لتنفيذ هذه التقنية. على سبيل المثال، مثل محولات الجهد العالي DC ومحولات الجهد النبضي المغناطيسية الإلكترونية المعروفة، والمولدات الكهروستاتيكية، ومضاعفات الجهد المختلفة، والمكثفات عالية الجهد المشحونة مسبقًا، بالإضافة إلى مصادر المجال الكهربائي التي لا يوجد بها تيار تمامًا - الأحادية الكهربائية العازلة.

ج) امتزاز الغازات المنتجة

يمكن تجميع الهيدروجين والأكسجين في عملية إنتاج الغاز القابل للاحتراق بشكل منفصل عن بعضهما البعض عن طريق وضع مواد ماصة خاصة في تيار الغاز القابل للاحتراق. من الممكن تمامًا استخدام هذه الطريقة لتفكيك أي مستحلب وقود مائي.

د) الحصول على غاز الوقود عن طريق التناضح الكهربائي من النفايات العضوية السائلة

تتيح هذه التقنية استخدام أي محاليل عضوية سائلة بكفاءة (على سبيل المثال، النفايات البشرية والحيوانية السائلة) كمواد خام لتوليد غاز الوقود. رغم أن هذه الفكرة تبدو متناقضة، إلا أن استخدام المحاليل العضوية لإنتاج غاز الوقود، وخاصة من البراز السائل، من وجهة نظر استهلاك الطاقة والبيئة، أكثر ربحية وأسهل من تفكك الماء العادي، وهو أمر من الناحية الفنية أكثر صعوبة في التحلل إلى جزيئات.

بالإضافة إلى ذلك، فإن غاز الوقود الهجين المشتق من مدافن النفايات يكون أقل قابلية للانفجار. لذلك، في الواقع، تتيح لك هذه التقنية الجديدة تحويل أي سوائل عضوية (بما في ذلك النفايات السائلة) بشكل فعال إلى غاز وقود مفيد. وبالتالي، فإن التكنولوجيا الحالية قابلة للتطبيق أيضًا بشكل فعال في المعالجة المفيدة والتخلص من النفايات العضوية السائلة.

وصف الحلول الفنية الأخرى للهياكل ومبادئ تشغيلها

يمكن تنفيذ التكنولوجيا المقترحة باستخدام أجهزة مختلفة. لقد تم بالفعل عرض أبسط جهاز لمولد التناضح الكهربائي لغاز الوقود من السوائل والكشف عنه في النص وفي الشكل 1. يتم عرض بعض الإصدارات الأخرى الأكثر تقدمًا من هذه الأجهزة، والتي اختبرها المؤلف تجريبيًا، بشكل مبسط في الشكل 2-3. يمكن تنفيذ أحد الخيارات البسيطة للطريقة المدمجة للحصول على غاز قابل للاحتراق من خليط وقود مائي أو ماء في جهاز (الشكل 2)، والذي يتكون أساسًا من مزيج من الجهاز (الشكل 1) مع جهاز إضافي جهاز يحتوي على أقطاب عرضية مسطحة 8.8-1 متصلة بمصدر مجال كهربائي متناوب قوي 9.

يوضح الشكل 2 أيضًا بمزيد من التفصيل الهيكل الوظيفي وتكوين المصدر 9 للمجال الكهربائي الثاني (المتناوب)، أي أنه يتكون من مصدر أولي للكهرباء 14 متصل عبر مدخلات الطاقة بالمجال الكهربائي الثاني العالي الجهد محول الجهد 15 من التردد والسعة القابلة للتعديل (يمكن تصنيع الكتلة 15 على شكل دائرة ترانزستور حثي مثل مذبذب Royer الذاتي) متصلة عند الخرج بالأقطاب الكهربائية المسطحة 8 و8-1. تم تجهيز الجهاز أيضًا بسخان حراري 10، يقع، على سبيل المثال، أسفل الجزء السفلي من الحاوية 1. في المركبات، يمكن أن يكون هذا مشعب عادم ساخن، والجدران الجانبية لمبيت المحرك نفسه.

في المخطط التفصيلي (الشكل 2)، يتم فك رموز مصادر المجال الكهربائي 6 و9 بمزيد من التفصيل. وهكذا، على وجه الخصوص، يتبين أن المصدر 6 للإشارة الثابتة، ولكن ينظمه حجم شدة المجال الكهربائي، يتكون من مصدر أولي للكهرباء 11، على سبيل المثال، بطارية على متن الطائرة متصلة عبر الطاقة الأولية دائرة إلى محول جهد عالي الجهد قابل للتعديل 12، على سبيل المثال، من نوع Royer autogenerator ، مع مقوم خرج عالي الجهد مدمج (مضمن في الكتلة 12) متصل عند الخرج بأقطاب كهربائية عالية الجهد 5، والطاقة يتم توصيل المحول 12 عبر مدخل التحكم إلى نظام التحكم 13، والذي يسمح لك بالتحكم في وضع التشغيل لمصدر المجال الكهربائي هذا. وبشكل أكثر تحديدًا، يشكل أداء الكتل 3 و4 و5 و6 معًا جهازًا مدمجًا مضخة كهروسموتيكية ومبخر سائل كهروستاتيكي. يتيح لك Block 6 ضبط شدة المجال الكهربائي من 1 كيلو فولت / سم إلى 30 كيلو فولت / سم. يوفر الجهاز (الشكل 2) أيضًا إمكانية تقنية لتغيير المسافة وموضع شبكة اللوحة أو القطب المسامي 5 بالنسبة للمبخر 4، وكذلك المسافة بين الأقطاب الكهربائية المسطحة 8 و8-1. وصف الجهاز المدمج الهجين في الإحصائيات (الشكل 3)

هذا الجهاز، على عكس تلك الموضحة أعلاه، يتم استكماله بمنشط سائل كهروكيميائي، وزوجين من الأقطاب الكهربائية 5.5-1. يحتوي الجهاز على حاوية 1 بها سائل 2، على سبيل المثال، ماء، وفتيلتين شعريتين مساميتين 3 مع مبخرات 4، وزوجين من الأقطاب الكهربائية 5.5-1. مصدر المجال الكهربائي 6 الذي ترتبط إمكاناته الكهربائية بالأقطاب الكهربائية 5.5-1. يحتوي الجهاز أيضًا على خط أنابيب لتجميع الغاز 7 حاجز مرشح فاصل 19 يقسم الحاوية 1 إلى قسمين وتتكون الأجهزة أيضًا من حقيقة أن الجهود الكهربائية ذات الإشارة المعاكسة من مصدر الجهد العالي 6 متصلة بالجزء العلوي قطبان 5 بسبب الخواص الكهروكيميائية المعاكسة للسائل مفصولين بغشاء 19. وصف تشغيل الأجهزة (الشكل 1-3)

تشغيل مولدات غاز الوقود المجمعة

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في تنفيذ الطريقة المقترحة باستخدام مثال الأجهزة البسيطة (الشكل 2-3).

يعمل الجهاز (الشكل 2) على النحو التالي: يتم تبخر السائل 2 من الحاوية 1 بشكل أساسي عن طريق التسخين الحراري للسائل من الكتلة 10، على سبيل المثال، باستخدام طاقة حرارية كبيرة من مشعب العادم لمحرك السيارة. يتم تفكك جزيئات السائل المتبخر، على سبيل المثال، الماء، إلى جزيئات الهيدروجين والأكسجين من خلال تأثير القوة عليها بواسطة مجال كهربائي متناوب من مصدر عالي الجهد 9 في الفجوة بين قطبين مسطحين 8 و 8 -1. الفتيل الشعري 3، المبخر 4، الأقطاب الكهربائية 5.5-1 ومصدر المجال الكهربائي 6، كما هو موضح أعلاه، يحول السائل إلى بخار، وتوفر العناصر الأخرى معًا التفكك الكهربائي لجزيئات السائل المتبخر 2 في الفجوة بين الأقطاب الكهربائية 8.8 -1 تحت تأثير مجال كهربائي متناوب من المصدر 9، وبتغيير تردد التذبذبات وقوة المجال الكهربائي في الفجوة بين 8.8-1 على طول دائرة نظام التحكم 16، مع مراعاة المعلومات من تركيبة الغاز المستشعر، شدة تصادم وسحق هذه الجزيئات (أي درجة تفكك الجزيئات). ومن خلال تنظيم شدة المجال الكهربائي الطولي بين الأقطاب الكهربائية 5.5-1 من وحدة محول الجهد 12 من خلال نظام التحكم الخاص بها 13، يتم تحقيق تغيير في أداء آلية رفع وتبخر السائل 2.

يعمل الجهاز (الشكل 3) على النحو التالي: أولاً، يتم تقسيم السائل (الماء) 2 الموجود في الخزان 1، تحت تأثير فرق الجهد الكهربائي من مصدر الجهد 17، المطبق على الأقطاب الكهربائية 18، ​​من خلال المسامية. الحجاب الحاجز 19 إلى أجزاء "حية" - قلوية و "ميتة" - حمضية من السائل (الماء) ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى حالة بخار عن طريق التناضح الكهربائي وسحق جزيئاتها المتنقلة بواسطة مجال كهربائي متناوب من الكتلة 9 في الفراغ بينهما أقطاب مسطحة 8.8-1 حتى يتكون غاز قابل للاشتعال. في حالة تنفيذ أقطاب كهربائية مسامية 5,8 من مواد ماصة خاصة، يصبح من الممكن تجميع وتجميع احتياطيات الهيدروجين والأكسجين فيها. ومن ثم يمكن إجراء العملية العكسية لتحرير هذه الغازات منها عن طريق تسخينها مثلاً، وفي هذا الوضع ينصح بوضع هذه الأقطاب الكهربائية مباشرة في خزان الوقود، موصولاً مثلاً بسلك الوقود من المركبات. نلاحظ أيضًا أن الأقطاب الكهربائية 5,8 يمكن أيضًا أن تكون بمثابة مواد ماصة للمكونات الفردية للغاز القابل للاحتراق، على سبيل المثال، الهيدروجين. لقد تم بالفعل وصف مادة الممتزات الهيدروجينية الصلبة المسامية في الأدبيات العلمية والتقنية.

قابلية تنفيذ الطريقة والتأثير الإيجابي من تنفيذها

لقد أثبتت بالفعل كفاءة هذه الطريقة من خلال العديد من التجارب التجريبية. وتصميمات الأجهزة الموضحة في المقال (الشكل 1-3) هي نماذج تشغيلية أجريت عليها التجارب. ولإثبات تأثير الحصول على غاز قابل للاحتراق قمنا بإشعاله عند مخرج مجمع الغاز (7) وقياس الخصائص الحرارية والبيئية لعملية الاحتراق. هناك تقارير اختبار تؤكد قابلية تشغيل الطريقة والخصائص البيئية العالية للوقود الغازي الذي تم الحصول عليه والمنتجات الغازية العادمة الناتجة عن احتراقه. أظهرت التجارب أن الطريقة التناضحية الكهربائية الجديدة لتفكك السوائل فعالة ومناسبة للتبخر البارد والتفكك في المجالات الكهربائية للسوائل المختلفة جدًا (مخاليط الماء والوقود، والماء، والمحاليل المائية المتأينة، ومستحلبات الماء والزيت، وحتى المحاليل المائية من النفايات العضوية البرازية، والتي، بالمناسبة، بعد تفككها الجزيئي وفقًا لهذه الطريقة، تشكل غازًا فعالاً وصديقًا للبيئة وقابلاً للاحتراق بدون رائحة ولون عمليًا.

التأثير الإيجابي الرئيسي للاختراع هو التخفيض المتعدد في تكاليف الطاقة (الحرارية والكهربائية) لتنفيذ آلية التبخر والتفكك الجزيئي للسوائل مقارنة بجميع الطرق المماثلة المعروفة.

يتم تحقيق انخفاض حاد في استهلاك الطاقة في إنتاج الغاز القابل للاحتراق من سائل، على سبيل المثال، مستحلبات الوقود المائي، عن طريق تبخر المجال الكهربائي وسحق جزيئاته إلى جزيئات غازية، وذلك بفضل القوى الكهربائية القوية للمجال الكهربائي المؤثر على الجزيئات سواء في السائل نفسه أو على الجزيئات المتبخرة. ونتيجة لذلك، يتم تكثيف عملية تبخر السائل وعملية تجزئة جزيئاته في حالة البخار بشكل حاد تقريبًا عند الحد الأدنى من طاقة مصادر المجال الكهربائي. وبطبيعة الحال، من خلال تنظيم شدة هذه المجالات في منطقة عمل التبخر وتفكك جزيئات السائل، سواء كهربائيا أو عن طريق تحريك الأقطاب الكهربائية 5، 8، 8-1، يتغير تفاعل القوة للمجالات مع جزيئات السائل، مما يؤدي إلى لتنظيم إنتاجية التبخر ودرجة تفكك جزيئات السوائل المتبخرة. تم أيضًا عرض الأداء والكفاءة العالية لتفكك البخار المتبخر بواسطة مجال كهربائي متناوب عرضي في الفجوة بين الأقطاب الكهربائية 8، 8-1 من المصدر 9 (الشكل 2،3،4). لقد ثبت أنه لكل سائل في حالته المتبخرة هناك تردد معين من التذبذبات الكهربائية لمجال معين وقوته، حيث تحدث عملية تقسيم جزيئات السائل بشكل مكثف. كما ثبت تجريبيا أن التنشيط الكهروكيميائي الإضافي للسائل، على سبيل المثال، الماء العادي، وهو التحليل الكهربائي الجزئي، يتم إجراؤه في الجهاز (الشكل 3)، وكذلك زيادة أداء المضخة الأيونية (الفتيل 3-تسريع القطب 5) وزيادة شدة التبخر الكهربي للسائل . يساهم التسخين الحراري للسائل، على سبيل المثال، عن طريق حرارة الغازات الساخنة العادمة لمحركات النقل (الشكل 2)، في تبخره، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة إنتاجية إنتاج الهيدروجين من الماء وغاز الوقود القابل للاحتراق من أي مستحلبات الماء والوقود.

الجوانب التجارية لتنفيذ التكنولوجيا

مميزات التكنولوجيا الكهروضوئية مقارنة بتكنولوجيا ماير الكهروتكنولوجية

بالمقارنة مع الأداء مع التكنولوجيا الكهربائية التقدمية المعروفة والمنخفضة التكلفة لستانلي ماير للحصول على غاز الوقود من الماء (وخلية ماير) /6/ فإن تقنيتنا أكثر تقدمًا وإنتاجية، بسبب التأثير الكهروتناضحي لتبخر السائل و التفكك الذي نستخدمه مع آلية المضخة الكهروستاتيكية والأيونية لا يوفر فقط تبخرًا مكثفًا وتفككًا للسائل مع الحد الأدنى من استهلاك الطاقة المماثل، ولكن أيضًا الفصل الفعال لجزيئات الغاز من منطقة التفكك، ومع التسارع من منطقة التفكك. الحافة العلوية من الشعيرات الدموية. لذلك، في حالتنا، لا يوجد أي تأثير فحص على الإطلاق لمنطقة عمل التفكك الكهربائي للجزيئات. وعملية توليد غاز الوقود لا تتباطأ مع مرور الوقت، كما هو الحال في ماير. لذلك، فإن إنتاجية الغاز لطريقتنا عند نفس استهلاك الطاقة أعلى بكثير من هذا النظير التقدمي /6/.

بعض الجوانب الفنية والاقتصادية والفوائد التجارية وآفاق تنفيذ التكنولوجيا الجديدة قد يتم جلب التكنولوجيا الجديدة المقترحة في وقت قصير إلى الإنتاج التسلسلي لمولدات غاز الوقود الكهروضوئي عالية الكفاءة من أي سائل تقريبًا، بما في ذلك ماء الصنبور. إنه أمر بسيط ومفيد اقتصاديًا بشكل خاص في المرحلة الأولى من إتقان التكنولوجيا لتنفيذ خيار المصنع لتحويل مستحلبات الوقود المائي إلى غاز الوقود. تبلغ تكلفة المصنع التسلسلي لإنتاج غاز الوقود من الماء بسعة حوالي 1000 متر مكعب / ساعة حوالي ألف دولار أمريكي. لن تزيد الطاقة الكهربائية المستهلكة لمولد كهربائي يعمل بغاز الوقود عن 50-100 واط. لذلك، يمكن تركيب محللات الوقود الكهربائية المدمجة والفعالة بنجاح على أي مركبة تقريبًا. ونتيجة لذلك، سوف تكون المحركات الحرارية قادرة على العمل على أي سائل هيدروكربوني وحتى الماء العادي. سيؤدي الإدخال الشامل لهذه الأجهزة في المركبات إلى زيادة كبيرة في الطاقة والبيئة للمركبات. وسوف يؤدي ذلك إلى الإنشاء السريع لمحرك حراري صديق للبيئة واقتصادي. تبلغ التكاليف المالية التقريبية لتطوير وإنشاء وضبط دراسة المصنع التجريبي الأول لإنتاج غاز الوقود من الماء بطاقة 100 متر مكعب في الثانية لعينة صناعية تجريبية حوالي 450-500 ألف دولار أمريكي. وتشمل هذه التكاليف تكلفة التصميم والبحث، وتكلفة الإعداد التجريبي نفسه وموقف اختباره وتحسينه.

الاستنتاجات:

في روسيا، تم اكتشاف ودراسة تأثير كهروفيزيائي جديد للتناضح الكهربي الشعري للسوائل، وهي آلية "باردة" منخفضة التكلفة لتبخر وتفكك جزيئات أي سوائل، ودراستها تجريبيًا.

يوجد هذا التأثير بشكل مستقل في الطبيعة وهو الآلية الرئيسية للمضخة الكهروستاتيكية والأيونية لضخ المحاليل الغذائية (العصائر) من الجذور إلى أوراق جميع النباتات، يليها التغويز الكهروستاتيكي.

تم اكتشاف ودراسة طريقة جديدة فعالة لتفكيك أي سائل عن طريق إضعاف وكسر روابطه الجزيئية والجزيئية عن طريق التناضح الكهربائي الشعري عالي الجهد.

واستناداً إلى التأثير الجديد، تم إنشاء واختبار تقنية جديدة عالية الكفاءة لإنتاج غازات الوقود من أي سوائل.

تم اقتراح أجهزة محددة لإنتاج غازات الوقود من الماء ومركباته بكفاءة في استخدام الطاقة.

تنطبق هذه التقنية على الإنتاج الفعال لغاز الوقود من أي أنواع وقود سائل ومستحلبات وقود مائي، بما في ذلك النفايات السائلة.

وهذه التكنولوجيا واعدة بشكل خاص للاستخدام في النقل والطاقة وغيرها من الصناعات. وكذلك في المدن للتخلص من النفايات الهيدروكربونية واستخدامها بشكل مفيد.

يهتم المؤلف بالتعاون التجاري والإبداعي مع الشركات الراغبة والقادرة على تهيئة الظروف اللازمة للمؤلف لتطبيق التصاميم الصناعية التجريبية وإدخال هذه التكنولوجيا الواعدة موضع التنفيذ مع استثماراتها.

الأدب المقتبس:

1. دوديشيف ف.د. "النباتات - مضخات الأيونات الطبيعية" - في مجلة "الفني الشاب" العدد 1/88
2. دوديشيف ف.د. "تقنية الحرائق الكهربائية الجديدة - طريقة فعالة لحل مشاكل الطاقة والبيئة" - مجلة "علم البيئة والصناعة في روسيا" العدد 3 / 97
3. الإنتاج الحراري للهيدروجين من الماء "الموسوعة الكيميائية"، ج1، م، 1988، ص401).
4. مولد الهيدروجين الكهربائي (طلب دولي بموجب نظام معاهدة التعاون بشأن البراءات -RU98/00190 بتاريخ 07.10.97)
5. توليد الطاقة الحرة عن طريق تحلل الماء في عملية التحليل الكهربائي عالية الكفاءة، وقائع "أفكار جديدة في العلوم الطبيعية"، 1996، سانت بطرسبورغ، الصفحات 319-325، أد. "قمة".
6. براءة الاختراع الأمريكية رقم 4,936,961 طريقة إنتاج غاز الوقود.
7. براءة اختراع أمريكية رقم 4,370,297 طريقة وجهاز للهضم المائي الكيميائي الحراري النووي.
8. براءة اختراع أمريكية رقم 4,364,897 عملية كيميائية وإشعاعية متعددة المراحل لإنتاج الغاز.
9. تربيتة. الولايات المتحدة 4,362,690 جهاز كيميائي حراري لتحلل الماء.
10. تربيتة. الولايات المتحدة 4,039,651 عملية كيميائية حرارية ذات دورة مغلقة لإنتاج الهيدروجين والأكسجين من الماء.
11. تربيتة. الولايات المتحدة 4,013,781 عملية لإنتاج الهيدروجين والأكسجين من الماء باستخدام الحديد والكلور.
12. تربيتة. الولايات المتحدة 3,963,830 التحلل الحراري للماء عند ملامسته لكتل ​​الزيوليت.
13. G. Lushcheikin "البوليمرات الكهربائية"، M.، "الكيمياء"، 1986
14. "الموسوعة الكيميائية"، ج1، م، 1988، أقسام "الماء"، (المحاليل المائية وخواصها).

دوديشيف فاليري دميترييفيتش أستاذ جامعة سمارة التقنية، دكتوراه في العلوم التقنية، أكاديمي في الأكاديمية البيئية الروسية

يتعلق الاختراع بالطاقة الهيدروجينية. والنتيجة التقنية للاختراع هي إنتاج الهيدروجين عن طريق تحلل الماء. وفقًا للاختراع، تشتمل طريقة إنتاج الهيدروجين من الماء على تحلل الماء تحت تأثير مجال كهربائي باستخدام مكثف محوري مائي مزود بألواح معزولة، حيث يتم تطبيق جهد مصحح عالي الجهد على شكل نابض، في حين أن يحدث تحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين تحت تأثير مجال كهرومغناطيسي رنان، يقترب تردده التوافقي من التردد الطبيعي للماء، وطاقة تحلل الماء هي مجموع الطاقة الكهربائية الحرارية والمستهلكة إلى الحد الأدنى للمياه تقسيم. كما حصل أيضًا على براءة اختراع جهاز لتنفيذ الطريقة المطالب بها. 2 ن. و1 ض.ص. و-لي، 1 مريض.

رسومات لبراءة الاختراع RF 2456377

يتعلق الاختراع بتقنية إنتاج الهيدروجين من الماء (طاقة الهيدروجين) عن طريق التحليل الكهربائي ويمكن استخدامه كوحدة لتحويل الطاقة الحرارية، عند حرق الهيدروجين، إلى طاقة ميكانيكية.

يُعرف محرك ستانلي ماير بأنه يعمل بالهيدروجين الذي يتم الحصول عليه من الماء عن طريق تحلله كهربائياً (براءة الاختراع الأمريكية رقم 5149507). يحتوي هذا الجهاز على زوجين من الأقطاب الكهربائية مرتبة بشكل متحد المحور موضوعة في الماء، مع عدم اتصال زوج واحد بالماء. يتم تطبيق جهد عالي لا يزيد عن 10 كيلو فولت وتردد 15-260 كيلو هرتز على الأقطاب الكهربائية المعزولة. يتم تطبيق جهد منخفض ثابت على الأقطاب الكهربائية المتبقية لتحييد ذرات الهيدروجين والأكسجين.

استنادًا إلى المبدأ الفيزيائي لانعكاس الطاقة، للحصول على سبيل المثال على متر مكعب من الهيدروجين من الماء (عند 0 درجة مئوية و101.3 كيلو باسكال)، من الضروري إنفاق 10.8 ميجا جول / م 3 أو 2580 سعرة حرارية / م 3 من الطاقة ، أي. بقدر ما يتم إطلاقه عند حرق الهيدروجين تحت نفس الظروف. وهذا يعني أنه عند حرق متر مكعب من الهيدروجين نحصل على 2580 سعرة حرارية/ثانية. في جهاز Mailer، لا يتم إطلاق أكثر من 710 كالوري في الثانية، أي. 3600 مرة أقل.

ومن المعروف أن تردد الرنين (الطبيعي) للماء هو (50.8 و51.3) 10 جيجا هرتز، وبالتالي سيحدث رنين الماء إذا كان الفعل المضطرب له التردد المحدد، وهو ما لا يتوافق بأي حال من الأحوال مع الدائرة الكهربائية التي قدمها مير. .

بالإضافة إلى ذلك، لا يوفر جهاز Mailer الظروف اللازمة لامتصاص الحرارة من البيئة ومصادر الحرارة الأخرى، على سبيل المثال، من الماء نفسه، للتعويض عن التأثير الماص للحرارة لتفاعل تحلل الماء.

الهدف من الاختراع هو زيادة الإنتاجية والكفاءة والجدوى الاقتصادية.

ولتحقيق هذه الأهداف لا بد من زيادة قوة الطاقة لأداء عمل مفيد، بشرط أن تعمل الدائرة الكهربائية في وضع الرنين أو في أقرب وقت ممكن منه. لنفترض أن لدينا جهد إمداد غير جيبي، وهو عبارة عن جهد جيبي مصحح كامل الموجة. ثم ستكتب حالة الرنين على المركبة التوافقية k بالصيغة

X LK \u003d K L \u003d N 2 AKμ أ/L=X CK =1/K C=d/KA أ.

في حالتنا، (51)10 جيجا هرتز هو تردد الرنين للماء، مما يعني أنه بالنسبة للتوافق k-th K = (51) 10 جيجا هرتز، حيث = (51) 10 جيجا هرتز/K.

من حيث يمكن تقليل تردد جهد الإمداد للتوافقي k بمقدار k مرات، لكنه يظل مرتفعًا جدًا. لزيادة تردد الدخل، يمكنك استخدام طريقة زيادته عن طريق إضافة ترددات من عدة جهود إمداد متصلة على التوازي بواسطة دائرة رنانة، بشرط عدم تطابق سعات جهود الدخل، ويتم ذلك عن طريق تحويل أطوارها بمقدار الزاوية التي تحقق الشرط الأول. تجدر الإشارة إلى أن الحث، وكذلك سعة دائرة الرنين، من أجل ضمان أكبر اتصال سطحي بالماء، يمكن أن يتكون من اتصال متوازي أو متسلسل أو مختلط للعناصر، مما يضمن النقل الموحد لطاقة معينة في جميع أنحاء الحجم، وبالتالي مع زيادة حجم الجهاز، يتم إنشاء ظروف لزيادة إنتاجية انبعاث الغاز بسبب زيادة إمدادات الطاقة الحرارية والكهربائية. لنفترض أنه، على سبيل المثال، عند حرق لتر واحد من الهيدروجين، يتم إطلاق K من السعرات الحرارية في جزء من الثانية. ستكون كمية الماء المتكونة حوالي 0.001 لتر. تتوافق هذه المعلمات مع حدود التحولات HA3-WATER وWATER-GAS، أي. فهي قابلة للعكس. وهذا يعني أنه من أجل تحليل 0.001 لتر من الماء دون استهلاك الكهرباء، من الضروري رشه بالتساوي في حجم 1 لتر والإبلاغ عن K من السعرات الحرارية بالإضافة إلى الخسائر في نفس الوقت. كما ترون فإن نسبة تكاليف الطاقة الكهربائية والحرارية لتحلل الماء تعتمد على العديد من العوامل وتتطلب بحثًا تجريبيًا. عند السعي لتحقيق الحد الأدنى من استهلاك الطاقة، من الضروري تشديد المعلمات الحرارية للطاقة، على سبيل المثال، استحالة خلق ضغط عالٍ أو الطاقة الحرارية المطلوبة بنفس الأداء المتوقع يتطلب تعويضًا معادلاً للطاقة الحرارية المفقودة بواسطة طاقة الجهاز. حقل كهرومغناطيسي. ومن المعروف أن نقصان طاقة المجال الكهربائي عند الرنين يصاحبه زيادة في طاقة المجال المغناطيسي والعكس صحيح، أي: W=Wm+We=L1/2=CU/2=CONST. لذلك، لكي لا نفقد نصف الطاقة، نضع الحث داخل مكثف الماء. وهكذا، تعمل قوتان رنانيتان بزاوية 90 درجة من المجالات الكهربائية والمغناطيسية على جزيئات الماء، والتي، باستخدام الطاقة الحرارية، تقسم جزيء الماء إلى هيدروجين وأكسجين. مع العمل المتزامن لهذه القوى، يلزم تغيير، على سبيل المثال، مرحلة المجال المغناطيسي نسبة إلى المجال الكهربائي بمقدار 90 درجة، وهو ما يمكن تحقيقه باستخدام أجهزة تحويل الطور.

يحدث إمداد الطاقة الحرارية للتعويض عن التأثير الماص للحرارة أثناء تحلل الماء بسبب تداول الماء (على سبيل المثال، بواسطة مضخة) في دائرة مغلقة، من خلال جهاز تحلل الماء، والمشتت الحراري، وجهاز لتجديد فقد الماء أثناء التحلل. جهاز استقبال الحرارة هو جهاز ذو سطح متطور يتم تسخينه بواسطة الشمس، أو (و) يوفر حقن منتجات الاحتراق في الماء البارد، على سبيل المثال، من محرك الهيدروجين، وبالتالي إغلاق العملية وزيادة الكفاءة بشكل ملحوظ. يزيد جهاز الدائرة المقترحة من كفاءة الإنتاج الصناعي، ويسمح باستخدامه في أجهزة الطاقة الصناعية وفي النقل البري والسكك الحديدية. عند إنشاء عدة دوائر متوازية، من الممكن اختيار الطاقة الحرارية من مصادر عديدة.

تشتمل طريقة إنتاج الهيدروجين من الماء على تحلل الماء تحت تأثير مجال كهربائي باستخدام مكثف محوري مائي مزود بألواح معزولة، حيث يتم تطبيق جهد مصحح عالي الجهد على شكل نابض، وتحلل الماء إلى أكسجين و يحدث الهيدروجين تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي الرنان للتوافقي n، الذي يقترب من تردد الماء الخاص به، وتتكون طاقة تحلل الماء من الطاقة الكهربائية الحرارية والمستهلكة إلى الحد الأدنى لتحلل الماء.

في جهاز إنتاج الهيدروجين من الماء يتم وضع حث بين ألواح المكثفات مما يضمن فصل وحركة الأكسجين والهيدروجين من خلال فتحات الخروج التي لا تتواصل مع بعضها البعض، ويتم تحييد الغازات باستخدام شبكات موصلة مثبتة في مخرج الفتحات، والتي تتصل بمصدر جهد ثابت، ويتم إمداد الطاقة الحرارية عبر دوائر مغلقة متوازية، تتصل كل منها بمصدر طاقة حرارية خارجية، ويكون المبرد عبارة عن ماء يدور عن طريق مضخة ذات أداء متغير، في حين أن الحث والسعة لدائرة الرنين تتكون من توصيلات كهربائية متوازية ومتسلسلة ومختلطة من العناصر.

في التين. يتم تقديم الجهاز الذي ينفذ الطريقة المقترحة. يحتوي الجهاز على مبيت 5 مصنوع عن طريق القولبة بالحقن، على سبيل المثال، من بوليمر مشترك مقاوم للحرارة، يصل ثابت العزل الكهربائي إلى 100000 وحدة، ويحتوي على قنوات أفقية توفر مدخل ومخرج المياه، والتي ترتبط بقنوات متحدة المحور، في أقسام تمتلئ لوحات المكثف 1 ولفائف الحث 2. ترتبط القنوات المحورية ذات الثقوب الرأسية ، على طول خطوط المجال المغناطيسي للحث 2 ، بفتحات مخرج الغاز التي تحتوي على شبكات معدنية 4 ، والتي يتم تطبيق جهد ثابت عليها ، مما يضمن تحييد أيونات الهيدروجين والأكسجين. توفر الصمامات 3 خروج الغازات عند ضغط زائد طفيف.

الجهاز يعمل على النحو التالي. عندما يتم تطبيق جهد عالي الجهد عالي التردد على العناصر 1، 2 من دائرة الرنين المتسلسلة وتمتلئ القنوات بالمياه الساخنة المتداولة، يتحلل الماء إلى أيونات الأكسجين والهيدروجين بسبب الطاقات الكهربائية والحرارية. تحت تأثير المجال المغناطيسي ذو الحث 2، يتم فصل أيونات الأكسجين والهيدروجين في فضاء المجال المغناطيسي، ويمر كل غاز بشكل منفصل عبر قنواته من خلال شبكات معدنية 4، حيث يتم تحييده وتدخل الغازات المحايدة عبر الصمام 3 للغرض المقصود منها.

ميزة الجهاز مقارنة بالنموذج الأولي هي أن الماء هو أيضًا حامل للطاقة الحرارية. تؤدي الزيادة في الطاقة الكهربائية لكل وحدة حجم من الماء نتيجة لسطح التلامس المتطور للألواح السعوية بالماء إلى زيادة إنتاجية وكفاءة الجهاز. يؤدي وضع مغو في الجهاز إلى زيادة في أداء وكفاءة الجهاز. يقوم الجهاز بفصل الغازات (الهيدروجين والأكسجين). عندما تتغير سرعة الماء، فمن الممكن تغيير الإنتاجية.

يسبح كوكبنا في تدفق الطاقة الحرارية القادمة من الشمس ومن أحشاء الأرض ومن النشاط الاقتصادي البشري. لا يتقن الشخص هذه الطاقة بما فيه الكفاية، لذلك يهدف هذا الاختراع إلى إتقان الطاقة المجانية المذكورة أعلاه.

مطالبة

1. طريقة لإنتاج الهيدروجين من الماء، بما في ذلك تحلل الماء تحت تأثير مجال كهربائي باستخدام مكثف محوري مائي بألواح معزولة، حيث يتم تطبيق جهد مصحح عالي الجهد على شكل نابض، وتتميز بأن يحدث تحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين تحت تأثير مجال كهرومغناطيسي رنان، يقترب تردد التوافقي n منه من التردد الطبيعي للماء، وطاقة تحلل الماء هي مجموع الطاقة الحرارية والكهربائية المستهلكة إلى الحد الأدنى طاقة تحلل الماء.

2. جهاز يتميز بأنه يتم وضع حث بين ألواح المكثف مما يضمن فصل وحركة الأكسجين والهيدروجين عبر فتحات الخرج التي لا تتواصل مع بعضها البعض، ويتم تحييد الغازات بمساعدة شبكات موصلة يتم تركيبها عند مخرج الفتحات، وهي متصلة بمصدر جهد ثابت، ويتم إمداد الطاقة الحرارية من خلال دوائر مغلقة متوازية، ترتبط كل منها بمصدر طاقة حرارية خارجية، والناقل الحراري هو الماء يتم تداولها عن طريق مضخة ذات سعة متغيرة.

3. الجهاز حسب المطالبة 2، يتميز بأن محاثة وسعة دائرة الرنين تتكون من توصيلات كهربائية متوازية ومتسلسلة ومختلطة للعناصر.

وتعتمد الطريقة المقترحة على ما يلي:

1. الرابطة الإلكترونية بين الذرات الهيدروجين والأكسجينيتناقص بما يتناسب مع الزيادة في درجة حرارة الماء. وهذا ما تؤكده الممارسة عند حرق الفحم الجاف. قبل حرق الفحم الجاف، يتم سقيه. الفحم الرطب يعطي المزيد من الحرارة ويحترق بشكل أفضل. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه عند درجة حرارة احتراق عالية للفحم، يتحلل الماء إلى الهيدروجين والأكسجين. يحرق الهيدروجين ويعطي سعرات حرارية إضافية للفحم، كما أن الأكسجين يزيد من كمية الأكسجين الموجودة في الهواء الموجود بالفرن، مما يساهم في احتراق الفحم بشكل أفضل وأكمل.
2. درجة حرارة اشتعال الهيدروجين من 580 قبل 590 درجة مئويةيجب أن يكون تحلل الماء أقل من عتبة اشتعال الهيدروجين.
3. الرابطة الإلكترونية بين ذرات الهيدروجين والأكسجين عند درجة الحرارة 550 درجة مئويةلا يزال كافيًا لتكوين جزيئات الماء، لكن مدارات الإلكترون مشوهة بالفعل، وتضعف الرابطة مع ذرات الهيدروجين والأكسجين. لكي تترك الإلكترونات مداراتها وتتفكك الرابطة الذرية بينها، تحتاج إلى إضافة المزيد من الطاقة إلى الإلكترونات، ولكن ليس الحرارة، ولكن طاقة مجال كهربائي عالي الجهد. ثم يتم تحويل الطاقة الكامنة للمجال الكهربائي إلى الطاقة الحركية للإلكترون. تزداد سرعة الإلكترونات في المجال الكهربائي المستمر بما يتناسب مع الجذر التربيعي للجهد المطبق على الأقطاب الكهربائية.
4. يمكن أن يحدث تحلل البخار شديد السخونة في مجال كهربائي عند سرعة بخار منخفضة، وسرعة البخار هذه عند درجة حرارة 550 درجة مئويةلا يمكن الحصول عليها إلا في مكان مفتوح.
5. للحصول على الهيدروجين والأكسجين بكميات كبيرة، تحتاج إلى استخدام قانون حفظ المادة. ويترتب على هذا القانون: ما مقدار الماء الذي يتحلل إلى هيدروجين وأكسجين، وبنفس الكمية سنحصل على الماء عند أكسدة هذه الغازات.

يتم تأكيد إمكانية تنفيذ الاختراع من خلال الأمثلة التي تم تنفيذها في ثلاثة خيارات التثبيت.

جميع الخيارات الثلاثة للتركيبات مصنوعة من نفس المنتجات الموحدة ذات الشكل الأسطواني من الأنابيب الفولاذية.

الخيار الأول
جهاز التشغيل والتركيب الخيار الأول ( مخطط 1)

في جميع الخيارات الثلاثة، يبدأ تشغيل الوحدات بتحضير بخار شديد السخونة في مكان مفتوح بدرجة حرارة بخار تبلغ 550 درجة مئوية. وتوفر المساحة المفتوحة سرعة على طول دائرة تحلل البخار تصل إلى 2 م/ث.

يتم تحضير البخار المحمص في أنبوب فولاذي مقاوم للحرارة /بادئ/، ويعتمد قطره وطوله على قوة التركيب. تحدد قوة التثبيت كمية المياه المتحللة باللتر / ثانية.

يحتوي لتر واحد من الماء على 124 لترًا من الهيدروجينو 622 لتراً من الأوكسجين، من حيث السعرات الحرارية 329 سعرة حرارية.

قبل بدء تشغيل الوحدة، يتم تسخين المبدئ من 800 إلى 1000 درجة مئوية/يتم التسخين بأي شكل من الأشكال/.

يتم توصيل أحد طرفي البادئ بشفة يدخل من خلالها الماء المقنن للتحلل إلى الطاقة المحسوبة. الماء في بداية مع ارتفاع درجات الحرارة 550 درجة مئوية، يخرج بحرية من الطرف الآخر للمبتدئين ويدخل إلى غرفة التحلل، التي يتصل بها المبتدئ بواسطة الشفاه.

في غرفة التحلل، يتحلل البخار شديد السخونة إلى هيدروجين وأكسجين بواسطة مجال كهربائي يتم إنشاؤه بواسطة أقطاب كهربائية موجبة وسالبة، والتي يتم تزويدها بتيار مباشر بجهد كهربائي 6000 فولت. القطب الموجب هو جسم الحجرة نفسه /الأنبوب/، والقطب السالب عبارة عن أنبوب فولاذي رقيق الجدران مثبت في وسط الجسم، ويوجد على كامل سطحه فتحات يبلغ قطرها 20 ملم.

قطب الأنبوب عبارة عن شبكة لا ينبغي أن تخلق مقاومة لدخول الهيدروجين إلى القطب. يتم توصيل القطب الكهربائي بجسم الأنبوب على البطانات ويتم تطبيق الجهد العالي من خلال نفس الملحق. تنتهي نهاية أنبوب القطب السالب بأنبوب عازل كهربائيًا ومقاوم للحرارة ليخرج الهيدروجين من خلال شفة الغرفة. خروج الأكسجين من جسم غرفة التحلل عن طريق أنبوب فولاذي. يجب تأريض القطب الموجب /جسم الكاميرا/ وتأريض القطب الموجب لمصدر طاقة التيار المستمر.

مخرج هيدروجينتجاه الأكسجين 1:5.

الخيار الثاني
جهاز التشغيل والتركيب حسب الخيار الثاني ( مخطط 2)

تم تصميم تركيب الخيار الثاني لإنتاج كمية كبيرة من الهيدروجين والأكسجين بسبب التحلل الموازي لكمية كبيرة من الماء وأكسدة الغازات في الغلايات للحصول على بخار عمل عالي الضغط لمحطات الطاقة التي تعمل بالهيدروجين / في المستقبل ويس/.

يبدأ تشغيل التثبيت، كما هو الحال في الإصدار الأول، بإعداد البخار المحمص في البداية. لكن هذا المبدئ يختلف عن المبدئ في الإصدار الأول. يكمن الاختلاف في حقيقة أن فرعًا ملحومًا في نهاية المبدئ، حيث يتم تركيب مفتاح بخار له موقعان - "البدء" و"العمل".

يدخل البخار الناتج في البادئ إلى المبادل الحراري، المصمم لضبط درجة حرارة الماء المستعاد بعد الأكسدة في المرجل / ك1/ قبل 550 درجة مئوية. مبادل حراري / الذي - التي/ - أنبوب مثل جميع المنتجات بنفس القطر. يتم تركيب أنابيب فولاذية مقاومة للحرارة بين حواف الأنابيب، والتي يمر من خلالها البخار شديد السخونة. يتم تدفق الأنابيب بالماء من نظام تبريد مغلق.

من المبادل الحراري، يدخل البخار المسخن إلى غرفة التحلل، تمامًا كما في الإصدار الأول من التثبيت.

يدخل الهيدروجين والأكسجين من غرفة التحلل إلى شعلة الغلاية 1، حيث يتم إشعال الهيدروجين بواسطة ولاعة - وتتشكل شعلة. الشعلة، التي تتدفق حول المرجل 1، تخلق بخار عمل عالي الضغط فيه. يدخل ذيل الشعلة من الغلاية 1 إلى الغلاية 2، ومع حرارته في الغلاية 2، يقوم بتحضير البخار للغلاية 1. وتبدأ الأكسدة المستمرة للغازات على طول محيط الغلايات بالكامل وفقًا للصيغة المعروفة:

2H2 + O2 = 2H2O + الحرارة

نتيجة لأكسدة الغازات، يتم تقليل الماء وتنطلق الحرارة. يتم جمع هذه الحرارة في المصنع بواسطة الغلايات 1 والغلايات 2، وتحويل هذه الحرارة إلى بخار عامل عالي الضغط. ويدخل الماء المستعاد ذو درجة الحرارة المرتفعة إلى المبادل الحراري التالي، ومنه إلى غرفة التحلل التالية. يستمر مثل هذا التسلسل في انتقال الماء من حالة إلى أخرى عدة مرات بقدر ما هو مطلوب لتلقي الطاقة من هذه الحرارة المجمعة في شكل بخار عامل لتوفير القدرة التصميمية. ويس.

بعد أن يتجاوز الجزء الأول من البخار شديد السخونة جميع المنتجات، ويعطي الدائرة الطاقة المحسوبة ويخرج من المرجل الأخير 2 في الدائرة، يتم توجيه البخار شديد السخونة عبر الأنبوب إلى مفتاح البخار المثبت على جهاز التشغيل. يتم نقل مفتاح البخار من وضع "البدء" إلى وضع "العمل"، وبعد ذلك يدخل في جهاز التشغيل. تم إيقاف تشغيل المبدئ / الماء والتدفئة /. من البداية، يدخل البخار المحمص إلى المبادل الحراري الأول، ومنه إلى غرفة التحلل. تبدأ جولة جديدة من البخار شديد السخونة على طول الدائرة. ومن هذه اللحظة فصاعدًا، تُغلق دائرة التحلل والبلازما على نفسها.

تستهلك المحطة الماء فقط لتكوين البخار العامل عالي الضغط، والذي يؤخذ من عودة دائرة بخار العادم بعد التوربين.

عدم وجود محطات توليد الكهرباء ل ويسهو مرهقة لهم. على سبيل المثال، ل ويسعلى 250 ميجاواتيجب أن تتحلل في نفس الوقت 455 لترالماء في ثانية واحدة، وهذا سوف يتطلب 227 غرف التحلل، 227 مبادلات حرارية، 227 غلايات / ك1/, 227 غلايات / ك2/. لكن مثل هذا الضخامة لن يكون له ما يبرره مائة ضعف إلا من خلال حقيقة أن الوقود ويسلن يكون هناك سوى الماء، ناهيك عن نظافة البيئة ويسوالطاقة الكهربائية والحرارة الرخيصة.

الخيار الثالث
الإصدار الثالث من محطة توليد الكهرباء ( مخطط 3)

هذه هي بالضبط نفس محطة توليد الكهرباء مثل المحطة الثانية.

والفرق بينهما هو أن هذه الوحدة تعمل باستمرار من البداية، ولا ينغلق تحلل البخار واحتراق الهيدروجين في دائرة الأكسجين على نفسه. سيكون المنتج النهائي في المصنع عبارة عن مبادل حراري مزود بغرفة تحلل. مثل هذا الترتيب للمنتجات سيجعل من الممكن الحصول، بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية والحرارة، على الهيدروجين والأكسجين أو الهيدروجين والأوزون. محطة توليد الكهرباء ل 250 ميجاواتعند التشغيل من بداية، سوف تستهلك الطاقة لتسخين بداية المياه 7.2 م3/ساعةوالماء لتكوين البخار العامل 1620 م3/ساعة/ماءيستخدم من دائرة عودة بخار العادم/. في محطة توليد الكهرباء ل ويسدرجة حرارة الماء 550 درجة مئوية. ضغط البخار 250 في. سيكون استهلاك الطاقة لإنشاء مجال كهربائي لكل غرفة تحلل تقريبًا 3600 كيلووات ساعة.

محطة توليد الكهرباء على 250 ميجاواتعند وضع المنتجات على أربعة طوابق، سوف تشغل مساحة 114 × 20 موالارتفاع 10 م. عدم مراعاة المساحة المخصصة للتوربين والمولد والمحول 250 كيلو فولت أمبير - 380 × 6000 فولت.

يتمتع الاختراع بالمزايا التالية

1. ويمكن استخدام الحرارة المتحصل عليها من أكسدة الغازات مباشرة في الموقع، كما يتم الحصول على الهيدروجين والأكسجين من التخلص من البخار العادم والمياه الصناعية.
2. انخفاض استهلاك المياه عند توليد الكهرباء والحرارة.
3. بساطة الطريقة.
4. وفورات كبيرة في الطاقة، كما يتم إنفاقه فقط على تسخين البادئ إلى نظام حراري ثابت.
5. إنتاجية عملية عالية، لأن يستمر تفكك جزيئات الماء لأعشار الثانية.
6. طريقة الانفجار والسلامة من الحرائق، لأن ولا توجد حاجة في تنفيذها إلى خزانات لتجميع الهيدروجين والأكسجين.
7. أثناء تشغيل التركيب، تتم تنقية الماء بشكل متكرر، ليتحول إلى ماء مقطر. يؤدي هذا إلى التخلص من الترسبات والحجم، مما يزيد من عمر خدمة التركيب.
8. التثبيت مصنوع من الفولاذ العادي. باستثناء الغلايات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للحرارة مع بطانة وتدريع جدرانها. وهذا هو، ليست هناك حاجة إلى مواد خاصة باهظة الثمن.

قد يجد الاختراع تطبيقًا فيمن خلال استبدال الوقود الهيدروكربوني والنووي في محطات توليد الطاقة بالمياه الرخيصة والمنتشرة والصديقة للبيئة، مع الحفاظ على طاقة هذه المحطات.

مطالبة

طريقة إنتاج الهيدروجين والأكسجين من بخار الماءوالتي تتضمن تمرير هذا البخار عبر مجال كهربائي، ويتميز بأنه يتم استخدام بخار الماء شديد السخونة مع درجة الحرارة 500 - 550 درجة مئوية، يمر عبر مجال كهربائي تيار مباشر عالي الجهد لفصل البخار وفصله إلى ذرات هيدروجين وأكسجين.

ألامبيق-ألفا

مقال

تظهر صحة الأحكام الرئيسية التي يقوم عليها تطوير طريقة جديدة بشكل أساسي لإنتاج الهيدروجين من الماء باستخدام الطاقة الحركية والحرارية. تم تطوير واختبار تصميم مولد الهيدروجين الكهربائي (EVG). أثناء الاختبارات، عند استخدام إلكتروليت حامض الكبريتيك بسرعة دوار تبلغ 1500 دورة في الدقيقة، يتم التحليل الكهربائي للماء وإطلاق الهيدروجين (6 ...

تم إجراء تحليل عملية تحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين أثناء عملية التعرض لقوة الطرد المركزي في المولد. لقد ثبت أن التحليل الكهربائي للماء في مولد الطرد المركزي يحدث في ظل ظروف تختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في المحللات الكهربائية التقليدية:

زيادة سرعة الحركة والضغط على طول نصف قطر المنحل بالكهرباء الدوار

إن إمكانية الاستخدام المستقل لـ EVG لا تخلق مشاكل في تخزين الهيدروجين ونقله.

مقدمة

المحاولات التي تمت على مدار الثلاثين عامًا الماضية لتطبيق الدورات الكيميائية الحرارية لتحليل المياه باستخدام طاقة حرارية أرخص لم تعط نتيجة إيجابية لأسباب فنية.

إن تقنية الحصول على الهيدروجين الرخيص إلى حد ما من الماء باستخدام الطاقة المتجددة والحصول على الماء مرة أخرى كنفايات صديقة للبيئة أثناء المعالجة اللاحقة (عند حرقها في المحركات أو عند توليد الكهرباء في خلايا الوقود) بدت حلماً غير قابل للتحقيق، ولكن مع إدخال سيصبح مولد الهيدروجين الكهربائي بالطرد المركزي (EVG) حقيقة واقعة.

تم تصميم EVG لإنتاج خليط الأكسجين والهيدروجين من الماء باستخدام الطاقة الحركية والحرارية. يُسكب المنحل بالكهرباء الساخن في أسطوانة دوارة ، حيث يتحلل الماء أثناء الدوران نتيجة لعملية كهروكيميائية ناشئة إلى هيدروجين وأكسجين.

نموذج لعملية تحلل الماء في مجال الطرد المركزي

يُسكب المنحل بالكهرباء الساخن في أسطوانة دوارة ، حيث يتحلل الماء أثناء الدوران نتيجة لعملية كهروكيميائية ناشئة إلى هيدروجين وأكسجين. يقوم EVG بتحليل الماء باستخدام الطاقة الحركية لمصدر خارجي والطاقة الحرارية للكهارل الساخن.

على الشكل. يوضح الشكل 1 رسمًا تخطيطيًا لحركة الأيونات وجزيئات الماء والإلكترونات وجزيئات غازات الهيدروجين والأكسجين أثناء العملية الكهروكيميائية للتحليل الكهربائي للماء في المنحل بالكهرباء الحمضي (يفترض أن توزيع الجزيئات في حجم المنحل بالكهرباء يتأثر بواسطة الوزن الجزيئي للأيونات μ). عند إضافة حمض الكبريتيك إلى الماء وتحريكه، يحدث توزيع عكسي وموحد للأيونات في الحجم:

ح 2 SO 4 \u003d 2H + + SO 4 2-، H + + H 2 O \u003d H 3 O +.

(1)

يبقى الحل محايدا كهربائيا. تشارك الأيونات وجزيئات الماء في الحركات البراونية وغيرها. مع بداية دوران الدوار تحت تأثير قوة الطرد المركزي، يحدث التقسيم الطبقي للأيونات وجزيئات الماء وفقًا لكتلتها. يتم إرسال الأيونات الأثقل SO 4 2- (μ=96 جم/مول) وجزيئات الماء H2O (μ=18 جم/مول) إلى حافة الجزء الدوار. في عملية تراكم الأيونات بالقرب من الحافة وتشكيل شحنة دوارة سلبية، يتم تشكيل مجال مغناطيسي.يتم إزاحة أيونات H 3 O + الموجبة الأخف (μ=19 جم/مول) وجزيئات الماء (μ=18 جم/مول) بواسطة قوى أرخميدس نحو العمود وتشكل شحنة موجبة دوارة، يتشكل حولها مجال مغناطيسي خاص بها. ومن المعروف أن المجال المغناطيسي له تأثير قوي على الأيونات السالبة والموجبة القريبة التي لم تدخل بعد في منطقة الشحنات القريبة من الدوار والعمود. ويبين تحليل تأثير قوة المجال المغناطيسي المتكون حول هذه الأيونات أن الأيونات سالبة الشحنةالهدف الاستراتيجي 4 2- يتم ضغطها على الحافة بواسطة القوة المغناطيسية مما يزيد من تأثير قوة الطرد المركزي عليها مما يؤدي إلى تفعيل تراكمها بالقرب من الحافة.

قوة تأثير المجال المغناطيسي على الأيونات الموجبة الشحنة H3O+ يعزز عمل قوة أرخميدس مما يؤدي إلى تفعيل إزاحتها إلى العمود.

إن القوى الكهروستاتيكية لتنافر الشحنات المتشابهة وتجاذب الشحنات المتضادة تمنع تراكم الأيونات بالقرب من الحافة والعمود.

بالقرب من العمود، يبدأ تفاعل اختزال الهيدروجين عند الجهد الصفري لكاثود البلاتين φ + =0:

ومع ذلك، يتأخر اختزال الأكسجين حتى يصل جهد الأنود إلى φ - = -1.228 فولت. بعد ذلك، تحصل إلكترونات أيون الأكسجين على فرصة المرور إلى أنود البلاتين (يبدأ تكوين جزيئات الأكسجين):

2O - - 2e \u003d O 2.

(4)

يبدأ التحليل الكهربائي، وتبدأ الإلكترونات بالتدفق عبر الموصل الحالي، وأيونات SO 4 2- عبر المنحل بالكهرباء.

يتم ضغط غازات الأكسجين والهيدروجين الناتجة بواسطة قوة أرخميدس إلى منطقة الضغط المنخفض بالقرب من العمود ثم يتم إخراجها من خلال القنوات الموجودة في العمود.

من الممكن الحفاظ على تيار كهربائي في دائرة مغلقة ودورة عالية الكفاءة من التفاعلات الكيميائية الحرارية (1-4) عند توفر عدد من الشروط.

يتطلب التفاعل الماص للحرارة لتحلل الماء إمدادًا ثابتًا بالحرارة إلى منطقة التفاعل.

من الديناميكا الحرارية للعمليات الكهروكيميائية، من المعروف [2،3] أنه من أجل تفكك جزيء الماء، من الضروري توفير الطاقة:

.

يعترف الفيزيائيون بأن بنية الماء، حتى في الظروف العادية، على الرغم من الدراسة الطويلة، لم يتم فك رموزها بعد.

إن الكيمياء النظرية الموجودة لديها تناقضات خطيرة مع التجربة، لكن الكيميائيين يتهربون من البحث عن أسباب هذه التناقضات، ويمرون بالأسئلة التي تطرح. يمكن الحصول على الإجابات عليها من نتائج تحليل بنية جزيء الماء. هذه هي الطريقة التي يتم بها تقديم هذا الهيكل في المرحلة الحالية من معرفته (انظر الشكل 2).

يُعتقد أن نوى ثلاث ذرات لجزيء الماء تشكل مثلثًا متساوي الساقين يحتوي على بروتونين ينتميان إلى ذرات الهيدروجين في القاعدة (الشكل 3A)، وتكون الزاوية بين محاور H-O هي α=104.5 o.

هذه المعلومات حول بنية جزيء الماء ليست كافية للحصول على إجابات للأسئلة التي نشأت وإزالة التناقضات التي تم تحديدها. وهي تترتب على تحليل طاقات الروابط الكيميائية في جزيء الماء، لذا يجب تمثيل هذه الطاقات في بنيته.

من الطبيعي أنه في إطار الأفكار الفيزيائية والكيميائية الموجودة حول بنية جزيء الماء وعملية تحليله الكهربائي من أجل الحصول على الهيدروجين الجزيئي، من الصعب العثور على إجابات للأسئلة المطروحة، لذلك يقترح المؤلف نماذجه الخاصة لبنية الجزيء.

تظهر الحسابات والتجارب المقدمة في النتائج إمكانية الحصول على طاقة إضافية أثناء التحليل الكهربائي للمياه، ولكن لهذا من الضروري تهيئة الظروف لتحقيق هذا الاحتمال.

تجدر الإشارة إلى أن التحليل الكهربائي للماء في EVG يحدث في ظل ظروف تختلف بشكل كبير (ولم تتم دراستها إلا قليلاً) عن ظروف تشغيل المحللات الكهربائية الصناعية. يقترب الضغط بالقرب من الحافة من 2 ميجاباسكال، والسرعة المحيطية للحافة حوالي 150 م/ث، وتدرج السرعة بالقرب من الجدار الدوار كبير بما يكفي، بالإضافة إلى ذلك، تعمل المجالات المغناطيسية الكهروستاتيكية والقوية إلى حد ما. لا يزال مجهولًا في أي اتجاه ستتغير ΔH o وΔG وQ في ظل هذه الظروف.

يعد الوصف النظري لعملية الهيدروديناميكا الكهرومغناطيسية في المنحل بالكهرباء EVG مشكلة معقدة أيضًا.

في مرحلة تسارع المنحل بالكهرباء، ينبغي أن يؤخذ في الاعتبار التفاعل اللزج للأيونات وجزيئات الماء المحايدة تحت تأثير مكونات الطرد المركزي والأخف وزنا لقوة أرخميدس، والتنافر الكهروستاتيكي المتبادل للأيونات المتشابهة عندما تقترب من بعضها البعض أثناء تكوين المناطق المشحونة، تأثير القوة المغناطيسية لهذه المناطق على حركة الأيونات المشحونة باتجاه الشحنات.

في حركة ثابتة، عندما يبدأ التحليل الكهربائي، توجد في وسط دوار حركة شعاعية نشطة للأيونات (التيار الأيوني) وفقاعات الغاز الناشئة، وتراكمها بالقرب من عمود الدوار وإزالتها إلى الخارج، وفصل الأكسجين البارامغناطيسي والهيدروجين المغناطيسي في المجال المغناطيسي وتوريد (إزالة) الأجزاء المطلوبة من المنحل بالكهرباء وتوصيل الأيونات الواردة بعملية فصل الشحنة.

في أبسط حالة لسائل غير قابل للضغط معزول حراريا في وجود أيونات موجبة وسالبة الشحنة وجزيئات محايدة، يمكن وصف هذه العملية (لأحد المكونات) بالشكل التالي [9]:

1. معادلات الحركة في ظل الشرط على الحد الخارجي (r=R, V-V pom):

¶ U/¶ t =(W× Ñ )U=-grad Ф+D (a × U+b × W)،

¶ W/¶ t +(U× Ñ )W=-gradФ+D (a × W+b × U)،

حيث V هي سرعة الوسط، H هي شدة المجال المغناطيسي، U=V+H/(4×p×r) 0.5، W=V-H/(4×p×r) 0.5، Ф=P/r + (U-W) 2 /8، Р- الضغط، ص - الكثافة المتوسطة، ن، ن م - اللزوجة الحركية و "المغناطيسية"، أ =(ن +ن م)/2، ب =(ن -ن م)/2.

2. معادلات استمرارية السائل وإغلاق خطوط المجال المغناطيسي:

3. معادلة احتمالية المجال الكهروستاتيكي:

4. يمكن وصف معادلات حركية التفاعلات الكيميائية التي تصف عملية تحول المواد (النوع (1.3)) كما يلي:

dC a /dτ \u003d v (C o.a -C a) / V e -r a,

حيث C a هو تركيز منتج التفاعل الكيميائي A (مول / م 3)،

v هي سرعة حركتها، V e هو حجم المنحل بالكهرباء،

ص أ - معدل تحويل الكواشف إلى منتج تفاعل كيميائي،

مع o.a - تركيز الكواشف الموردة إلى منطقة التفاعل.

في الواجهة المعدنية بالكهرباء، من الضروري مراعاة حركية عمليات القطب الكهربائي. يتم وصف بعض العمليات المصاحبة للتحليل الكهربائي في الكيمياء الكهربائية (التوصيل الكهربائي للإلكتروليتات، فعل التفاعل الكيميائي أثناء تصادم المكونات النشطة كيميائيًا، وما إلى ذلك)، ولكن لا توجد معادلات تفاضلية موحدة للعمليات قيد النظر حتى الآن.

5. يمكن وصف عملية تكوين الطور الغازي نتيجة التحليل الكهربائي باستخدام معادلات الحالة الديناميكية الحرارية:

ذ ك = و(س 1 ,س 2 ,….x ن ,T),

حيث y k هي المعلمات الداخلية للحالة (الضغط، درجة الحرارة T، الحجم المحدد (المولي))، x i هي المعلمات الخارجية للقوى الخارجية التي يتفاعل معها الوسط (شكل حجم المنحل بالكهرباء، مجال الطرد المركزي والمغناطيسي القوى والظروف عند الحدود)، ولكن عملية تحريك الفقاعات في السائل الدوار لا تزال غير مفهومة جيدًا.

تجدر الإشارة إلى أن حلول نظام المعادلات التفاضلية المذكورة أعلاه لم يتم الحصول عليها حتى الآن إلا في عدد قليل من الحالات البسيطة.

يمكن الحصول على كفاءة EVG من توازن الطاقة من خلال تحليل جميع الخسائر.

مع الدوران الثابت للدوار بعدد كافٍ من الثورات، يتم إنفاق قوة المحرك N d على:
التغلب على المقاومة الديناميكية الهوائية للدوار N a ;
خسائر الاحتكاك في محامل العمود N p ;
الخسائر الهيدروديناميكية N gd أثناء تسارع المنحل بالكهرباء الذي يدخل الدوار، واحتكاكه بالسطح الداخلي لأجزاء الدوار، والتغلب على الحركة المضادة لعمود فقاعات الغاز المتكونة أثناء التحليل الكهربائي (انظر الشكل 1)، وما إلى ذلك؛
الاستقطاب والخسائر الأومية N om عندما يتدفق التيار في دائرة مغلقة أثناء التحليل الكهربائي (انظر الشكل 1) ؛
إعادة شحن المكثف N k المتكون من شحنات موجبة وسالبة؛
التحليل الكهربائي ن ث .

بعد تقدير قيمة الخسائر المتوقعة، من الممكن تحديد جزء الطاقة N الذي أنفقناه على تحلل الماء إلى أكسجين وهيدروجين من توازن الطاقة:

N w \u003d N d -N a -N p -N gd -N om -N k.

بالإضافة إلى الكهرباء، من الضروري إضافة الحرارة بقوة N q \u003d N نحن × Q / D H o إلى حجم المنحل بالكهرباء (انظر التعبير (6)).

إذن إجمالي الطاقة المستهلكة للتحليل الكهربائي ستكون:

N ث = N نحن + N ف .

كفاءة إنتاج الهيدروجين في EVG تساوي نسبة طاقة الهيدروجين المفيدة N w إلى الطاقة المستهلكة في المحرك N d:

ح \u003d ن ث üك / ن د

أين ليأخذ في الاعتبار الزيادة غير المعروفة حتى الآن في أداء EHG تحت تأثير قوى الطرد المركزي والمجال الكهرومغناطيسي.

الميزة التي لا شك فيها لـ EHG هي إمكانية استخدامها بشكل مستقل، عندما لا تكون هناك حاجة لتخزين ونقل الهيدروجين على المدى الطويل.

نتائج اختبار EVG

حتى الآن تم بنجاح اختبار تعديلين على EVG مما أكد صحة النموذج المطور لعملية التحليل الكهربائي وأداء نموذج EVG المصنع.

قبل الاختبارات، تم فحص إمكانية تسجيل الهيدروجين باستخدام محلل الغاز AVP-2، الذي يتفاعل مستشعره فقط مع وجود الهيدروجين في الغاز. تم تزويد الهيدروجين المنطلق أثناء التفاعل الكيميائي النشط Zn+H2SO4 =H2 +ZnSO4 إلى AVP-2 باستخدام ضاغط تفريغ DS112 من خلال أنبوب كلوريد الفينيل بقطر 5 مم وطول 5 أمتار. عند المستوى الأولي لقراءات الخلفية V o =0.02% vol. AVP-2 بعد بدء التفاعل الكيميائي ارتفع المحتوى الحجمي للهيدروجين إلى V=0.15% حجم، مما أكد إمكانية اكتشاف الغاز في ظل هذه الظروف.

أثناء الاختبارات التي أجريت في الفترة من 12 إلى 18 فبراير 2004، تم سكب محلول حمض الكبريتيك المسخن إلى 60 درجة مئوية (بتركيز 4 مول / لتر) المسخن إلى 60 درجة مئوية في غلاف الدوار، مما أدى إلى تسخين الدوار إلى 40 درجة مئوية. وأظهرت نتائج الدراسات التجريبية ما يلي:

1. أثناء دوران الإلكتروليت (بتركيز 4 مول/لتر)، بواسطة قوة الطرد المركزي، أمكن فصل الأيونات الموجبة والسالبة ذات الأوزان الجزيئية المختلفة وتكوين شحنات في مناطق مفصولة عن بعضها البعض، مما أدى إلى ظهور فرق جهد بين هذه المناطق يكون كافياً لبدء التحليل الكهربائي عندما يكون التيار مغلقاً في دائرة كهربائية خارجية.

2. بعد أن تغلبت الإلكترونات على الحاجز المحتمل عند واجهة المعدن والكهارل بسرعة دوارة n=1000...1500 دورة في الدقيقة، بدأ التحليل الكهربائي للماء. عند 1500 دورة في الدقيقة، سجل محلل الهيدروجين AVP-2 ناتج الهيدروجين V = 6...8% حجم. تحت ظروف شفط الهواء من البيئة.

3. عندما تم تخفيض السرعة إلى 500 دورة في الدقيقة، توقف التحليل الكهربائي وعادت قراءات محلل الغاز إلى القراءات الأولية V 0 =0.02…0.1% vol.; مع زيادة السرعة حتى 1500 دورة في الدقيقة، زاد المحتوى الحجمي للهيدروجين مرة أخرى إلى V = 6 ... 8٪ حجم ..

عند سرعة الدوار 1500 دورة في الدقيقة، تم العثور على زيادة في إنتاج الهيدروجين بعامل 20 مع زيادة في درجة حرارة المنحل بالكهرباء من t=17 o إلى t=40 o C.

خاتمة

1. تركيب مقترح ومصنع ومختبر بنجاح لاختبار صلاحية الطريقة الجديدة المقترحة لتحلل الماء في مجال القوى الطاردة. أثناء دوران إلكتروليت حامض الكبريتيك (بتركيز 4 مول/لتر) في مجال قوى الطرد المركزي، حدث انفصال الأيونات الموجبة والسالبة ذات الأوزان الجزيئية المختلفة وتشكلت شحنات في مناطق متباعدة عن بعضها البعض، مما أدى إلى أدى إلى ظهور فرق الجهد بين هذه المناطق، وهو ما يكفي لبدء التحليل الكهربائي عند حدوث تيار كهربائي قصير في دائرة كهربائية خارجية. تم تسجيل بداية التحليل الكهربائي عند عدد دورات العضو الدوار n=1000 دورة في الدقيقة.
   عند 1500 دورة في الدقيقة، أظهر محلل غاز الهيدروجين AVP-2 إطلاق الهيدروجين بنسبة حجمية تبلغ 6...8 حجم%.
2. تم إجراء تحليل عملية تحلل الماء. لقد تبين أنه تحت تأثير مجال الطرد المركزي في المنحل بالكهرباء الدوار، يمكن أن ينشأ مجال كهرومغناطيسي ويمكن تشكيل مصدر للكهرباء. عند سرعات معينة للدوار (بعد التغلب على الحاجز المحتمل بين المنحل بالكهرباء والأقطاب الكهربائية)، يبدأ التحليل الكهربائي للماء. لقد ثبت أن التحليل الكهربائي للماء في مولد الطرد المركزي يحدث في ظل ظروف تختلف بشكل كبير عن تلك الموجودة في المحللات الكهربائية التقليدية:
   - زيادة في سرعة الحركة والضغط على طول نصف قطر المنحل بالكهرباء الدوار (حتى 2 ميجا باسكال) ؛
   - التأثير النشط على حركة أيونات المجالات الكهرومغناطيسية الناجمة عن الشحنات الدوارة؛
   - امتصاص الطاقة الحرارية من البيئة.
   وهذا يفتح إمكانيات جديدة لزيادة كفاءة التحليل الكهربائي.
3. حاليًا، يجري تطوير نموذج EHG التالي الأكثر كفاءة مع القدرة على قياس معلمات التيار الكهربائي المولد، والمجال المغناطيسي الناشئ، والتحكم في التيار في عملية التحليل الكهربائي، وقياس محتوى حجم الهيدروجين الصادر، وجزئيته الضغط ودرجة الحرارة ومعدل التدفق. إن استخدام هذه البيانات، بالإضافة إلى الطاقة الكهربائية المقاسة بالفعل للمحرك وعدد دورات الدوار، سيسمح بما يلي:
   - لتحديد كفاءة استخدام الطاقة في EVG؛
   - تطوير منهجية لحساب المعلمات الرئيسية في التطبيقات الصناعية؛
   - الخطوط العريضة لسبل مواصلة تحسينها؛
   - لمعرفة تأثير الضغوط العالية والسرعات والمجالات الكهرومغناطيسية على التحليل الكهربائي، والذي لا يزال قيد الدراسة بشكل سيئ.
4. يمكن استخدام محطة صناعية لإنتاج وقود الهيدروجين لتشغيل محركات الاحتراق الداخلي أو غيرها من منشآت الطاقة والحرارة، وكذلك الأكسجين لتلبية الاحتياجات التكنولوجية في مختلف الصناعات؛ الحصول على الغاز المتفجر، على سبيل المثال، لتكنولوجيا غاز البلازما في عدد من الصناعات وغيرها.
5. الميزة التي لا شك فيها لـ EHG هي إمكانية الاستخدام المستقل، عندما لا تكون هناك حاجة لتخزين ونقل الهيدروجين على المدى الطويل بشكل معقد تقنيًا.
6. إن تكنولوجيا الحصول على هيدروجين رخيص بما فيه الكفاية من الماء باستخدام نفايات الطاقة الحرارية المنخفضة الجودة وإطلاق النفايات الصديقة للبيئة (مرة أخرى الماء) أثناء الحرق اللاحق بدت حلمًا غير قابل للتحقيق، ولكن مع إدخال EVG موضع التنفيذ، سيصبح حقيقة واقعة .
7. حصل الاختراع على براءة الاختراع رقم 2224051 بتاريخ 20 فبراير 2004.
8. في الوقت الحالي، يتم تسجيل براءة اختراع طلاء الأنود والكاثود، وكذلك المنحل بالكهرباء، مما سيزيد من إنتاجية التحليل الكهربائي بعشرات المرات.

قائمة المصادر المستخدمة

1. فريش إس إي، تيموريفا إيه آي. دورة الفيزياء العامة، المجلد 2، M.-L.، 1952، 616 ص.
2. كراسنوف ك.س.، فوروبيوف إن.ك.، جودنيف آي.إن. الخ الكيمياء الفيزيائية. الكيمياء الكهربائية. الحركية الكيميائية والحفز الكيميائي، م.، المدرسة العليا، 2001، 219 ص.
3. شبيلرين إي.إي.، ماليشينكو إس.بي.، كوليشوف جي.جي. مقدمة للطاقة الهيدروجينية، 1984.10.
4. بوتينتسيف ن.م. الخصائص الفيزيائية للجليد والمياه العذبة ومياه البحر، أطروحة دكتوراه، مورمانسك، 1995،
5. كاناريف إف إم. الماء مصدر جديد للطاقة، كراسنودار، 2000، 155 ثانية،
6. زاتسيبين ج.ن. خصائص وبنية الماء، 1974، 167 ق،
7. يافورسكي بي إم، ديتلاف أ.أ. دليل الفيزياء، م.، ناوكا، 1971، 939 ص.
8. اقتصاديات إنتاج الهيدروجين غير التقليدي. مركز الأنظمة الكهروكيميائية وأبحاث الهيدروجين، 2002، مهندس، تامه، edutces/ceshr/center.
9. محلل الهيدروجين المحمول متعدد الوظائف AVP-2، شركة Alpha BASSENS، قسم الفيزياء الحيوية، معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا، موسكو، 2003.

تاريخ النشر: القراءة: 60389 مرة المزيد عن هذا الموضوع